[發明專利]一種自適應高可靠性HBT線性功率放大器

有效

• 申請號: 202111157286.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113595518B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉成鵬;姚靜石
• 申請（專利權）人: 成都明夷電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/52
• 分類號: H03F1/52;H03F3/193;H03F3/21
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

本發明提出了一種自適應高可靠性HBT線性功率放大器，在基礎HBT線性功率放大器單元上增加功率檢測及控制單元、模擬電源開關單元。功率檢測及控制單元監測輸入HBT線性功率放大器的信號功率強度，當有異常大功率信號輸入HBT線性功率放大器時，通過模擬電源開關單元關斷模擬電源供電，確保HBT線性功率放大器始終處于安全狀態。通過對輸入功率放大器的信號功率的實時檢測，實現了HBT線性功率放大器在不同工作狀態下的自適應，克服了模擬電源串聯限流電阻對HBT線性功率放大器進行保護所帶來的效率下降、線性度退化、匹配困難等缺陷。在不明顯犧牲HBT線性功率放大器線性度和效率基礎上，實現了HBT線性功率放大器的高魯棒性。

技術領域

本發明屬于無線通信射頻前端技術領域，具體地說，涉及一種自適應高可靠性HBT線性功率放大器。

背景技術

隨著無線通信系統對信道帶寬越來越高的需求，正交頻分復用（OFDM）得到了廣泛的應用，但由于OFDM技術表現出較大的信號幅度變化，為了能不失真的正確處理這些包絡峰值，要求功率放大器具有較高的線性度和輸出功率裕量。

由于GaAs HBT晶體管比GaAs HEMT晶體管具有更好的線性度，且成本更低，所以在設計線性功率放大器時，一般選用GaAs HBT工藝。

但HBT晶體管的自熱效應在大電流、高功率區域表現得非常明顯，若不加以抑制，HBT線性功率放大器在異常大功率輸出條件下，極易由于HBT晶體管的自熱效應與熱耦合效應共同作用產生熱堆積，進而導致器件損壞。

為了防止HBT線性功率放大器在異常大功率輸出時發生損壞，一般采用的保護措施如圖1所示，AMP_1a和AMP_2a為HBT線性功率放大器的驅動級放大器，AMP_3a為HBT線性功率放大器的末級放大器，VCC_1a、VCC_2a和VCC_3a為模擬電源，VCC_1a通過串聯限流電阻R_1a給AMP_1a供電，VCC_2a通過串聯限流電阻R_2a給AMP_2a供電。

隨著AMP_1a輸入信號增大，AMP_1a輸出功率變大，流過限流電阻R_1a的電流變大。此時，限流電阻R_1a上的分壓增大，導致實際加載在AMP_1a上的電壓變低，從而限制了AMP_1a在異常大功率信號輸入時的最大功率輸出能力，防止本級放大器失效和輸出過大功率到下一級放大器。

同樣的，AMP_1a輸出端連接AMP_2a輸入端，隨著AMP_1a輸出功率增大，AMP_2a輸出功率變大，流過限流電阻R_2a的電流變大。此時，限流電阻R_2a上的分壓增大，導致加載在AMP_2a上的電壓變低，從而限制了AMP_2a在異常大功率信號輸入時的最大功率輸出能力，防止本級放大器失效和輸出過大功率到末級放大器AMP_3a。

由于末級放大器AMP_3a上的供電電壓，直接決定了HBT線性功率放大器線性度等關鍵指標，所以VCC_3a在給末級放大器AMP_3a供電時，不能串聯電阻。

由于模擬電源端串聯限流電阻后，給HBT線性功率放大器內部驅動級供電，所以驅動級放大器在同樣線性輸出功率條件下，比未串聯限流電阻需要更大的電流。而為了起到更好的過功率保護作用，電源端串聯電阻不能太小，這也導致驅動級放大器的靜態電流往往比不加限流電阻時大50%以上，從而導致HBT線性功率放大器的效率大幅下降。