[发明专利]一种改善功率放大器自加热效应的电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成功率放大器技术领域，特别涉及一种改善功率放大器自加热效应的电路。

背景技术

射频功率放大器是移动基站中发射机最关键的部分，其性能的优劣直接影响通信系统的线性度和功耗。因此，提高射频功率放大器的工作频带、线性度以及效率对于提高整个移动基站的性能具有重要意义。

异质结双极晶体管(HBT，Heterojunction Bipolar Transistor)被广泛应用于射频功率放大器，其显著特点在于能够提供大电流增益，同时具有良好的频率特性。但是，它作为功率器件使用时，高功率特性受到器件本身内部自加热效应的限制，使得HBT实际的性能远低于它的电学性能。自加热效应退化了器件的工作特性，例如电流增益、功率增益和特征频率等，这样将会引起器件和电路特性漂移，甚至导致热烧毁。

目前，为了改善热效应，通常从器件的版图规划和结构设计入手，通过加强散热来改善性能。例如，改变指间距、指长等手段以获取平均指条的低温，或者通过改变热沉（heat sink）的位置进一步降低结温。但是，这种方法对于电路设计者而言不是一个擅长的技术，并且热效应是一个稳态效应，从散热角度去规划版图仅考虑了静态的热的累积效应，实际上版图的改变会进一步影响射频性能，从而使得与预期的射频信号输出相背离。

现有技术中，另外一种解决热效应的方法是利用温度补偿对偏置电路工作点的补偿，例如，采用并联温控电阻、并联镜像电流源等方法达到整个偏置电路在大的温度变化范围内可以基本保持偏置点不变。这种方法是外在添加电路器件，造成结构复杂，并且不是从功率放大器本身上解决其自加热效应的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善功率放大器自加热效应的电路，能够从本质上解决功率放大器自加热效应的问题。

本发明实施例提供一种改善功率放大器自加热效应的电路，包括：功率单元和偏置模块；

所述功率单元包括至少三个异质结双极晶体管HBT；

所述功率单元中的HBT集电极均连接在一起作为该电路的信号输出端；

所述功率单元中的HBT基极均通过对应的基极镇流电阻连接在一起并连接输入信号；所述基极镇流电阻的阻值由外向内对称依次增大；每个所述HBT的基极均通过对应的所述基极镇流电阻连接偏置模块；

所述功率单元中的HBT的发射极均连接在一起并接地；

所述偏置模块，用于为所述功率单元中的HBT提供相同的偏置电压。

优选地，还包括输入匹配网络；

所述功率单元中的HBT的基极均通过对应的基极镇流电阻连接在一起并通过所述输入匹配网络连接输入信号。

优选地，还包括输出匹配网络；

所述功率单元中的HBT的集电极均连接在一起并连接输出匹配网络的输入端，输出匹配网络的输出端作为信号输出端。

优选地，还包括偏置电源；

所述功率单元中的HBT的集电极均连接在一起并连接所述偏置电源。

优选地，所述偏置模块为偏置电压源；

所述功率单元所有HBT对应的偏置电压均相同，偏置电流不同。

优选地，所述功率单元中所有的HBT均相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的电路，在初始状态下，由于功率单元中的晶体管基极电压均相同，由于基极镇流电阻由外向内依次增大，因此基极电流由外向内逐渐减小，相应的集电极电流由外向内逐渐减小。当输入信号较小时，输入信号不足以使功率单元中的HBT全部打开。例如，仅可以使最外围HBT打开，内部的HBT关断，这样，全部输入信号由外围HBT放大。随着输入信号的功率的增大，已开启HBT的自热效应变化明显，增益下降，而由于自偏置效应的存在，功率单元内部的HBT的基极输入信号增加，中间的HBT被打开，部分输入信号通过中间HBT放大。此方案可以解决低功率输入时，仅部分晶体管工作，直流功耗低；高功率输入的时候逐渐打开其它晶体管让更多的晶体管参与功率的分配，每个HBT的平均功率相当于降低了，热效应同样变得不明显。因此，本发明提供的电路可以从根本上解决热效应的问题。

附图说明

图1是本发明提供的改善功率放大器自加热效应的电路实施例一示意图；

图2是本发明提供的改善功率放大器自加热效应的电路实施例二示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。