[实用新型]自适应双极型晶体管功率放大器线性偏置电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及为提高效率和线性而对放大器进行改进的电路技术领域，尤其涉及一种自适应双极型晶体管功率放大器线性偏置电路。

背景技术

射频功率放大器是现代通信系统中非常重要的组成部分，其性能指标对通信系统起到核心作用。随着第三代、第四代移动通信技术及卫星通信的迅猛发展，对射频功率放大器的技术指标越来越苛刻，尤其是功率附加效率（PAE）和线性度，在CDMA等通信协议中，显得极其重要。原因在于高功率附加效率延长通话时间和电池的使用寿命，而高线性则降低通信信道之间的相互干扰，提高通道利用率，扩宽频道带宽。

而通常，功率效率和线性特性二者之间是相互制约的，如何改善射频功率放大器的线性度，同时维持较高的PAE已成为研究通信领域里用射频功放极为重要的课题，是近年来国内外该领域研究的重点和热点。

目前，主要有以下几种措施：功率回退技术、前馈技术、预失真技术等，这些技术各具优缺点。功率回退技术是一种简单实用的传统技术，即牺牲功率效率换取高线性，该技术虽然实现简单， 但大大降低了功放的利用率，在效率要求较高的功率放大系统中不太适用；前馈技术虽然可以很好地改善功放的线性度，但由于采用开环电路实现，所有器件的特性随时间的变化不能被补偿，且电路结构复杂，成本较高；预失真技术也是以增加电路复杂性来换取高的线性。因此针对上述问题，提出新颖、简单、实用的线性化技术显得尤为迫切。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自适应双极型晶体管功率放大器线性偏置电路，所述电路采用自适应偏置线性结构，能够有效实现高线性和高功率附加效率，同时具有温补作用，而且简化电路，降低制作难度，提高成品率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种自适应双极型晶体管功率放大器线性偏置电路，其特征在于：所述偏置电路的电源输入端经电阻Rbias0分为四路，第一路与晶体管QA1的基极连接，第二路与晶体管QA2的集电极连接，第三路经电容Cin接地，第四路与晶体管QB1的基极连接；晶体管QA1-QA2的集电极接VCC，晶体管QA1的发射极经电阻RA1接晶体管QA2的基极，晶体管QA2的发射极接地，晶体管QB1的发射极电流经电阻Rp后分别输出给一个以上的射频功率放大管支路，电容Cp和电阻Rp1串联后与电阻Rp并联，每个射频功率放大管支路包括一个电阻Rbiasn和一个射频功率放大管QRFn，电阻Rbiasn的一端接电阻Rp与电阻Rp1的结点，电阻Rbiasn的另一端接射频功率放大管QRFn的基极，射频功率放大管QRFn的发射极接地，其中n为自然数。

进一步的技术方案在于：所述电路还包括电阻Rp20-Rp21以及电阻Rp30-Rp33，所述电阻Rp、电阻Rp20和电阻Rp30串联连接，电阻Rp21与电阻Rp20并联，电阻Rp31-Rp33分别与电阻Rp30并联，电阻Rp30的悬空端分别与射频功率放大管支路上的电阻Rbiasn的悬空端连接。

进一步的技术方案在于：所述晶体管QA1、QA2、QB1的面积比为1:1:2-6，所述电阻RP的阻值Rp=RA1/射频功率放大管支路的个数。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：晶体管QA1、晶体管QA2、电阻RA1和电阻Rbias0，构成的电路对晶体管QB1的基极进行直流偏置，晶体管QA2具有分流作用，起到过流保护功能，避免了晶体管QA1、晶体管QB1和射频放大管QRFn等器件的基极电流过大而烧毁电路。

本电路是将RF信号耦合到有源偏置中的偏置电路，偏置电路的线性化由晶体管QB1的基极和发射极间的BE结（在晶体管QB1的内部构成一个二极管）和RF旁路电容Cin完成。电容Cin将注入到晶体管QB1基极的RF信号旁路，注入的RF信号经晶体管QB1整流后产生直流分量, 晶体管QB1的发射极电流增加，同时也就增大了驱动射频放大管的电流，同时因为整流作用，使得晶体管QB1的BE结电压降低，从而补偿了射频功率放大管QRFn（QRF1，QRF2，QRF3等）的BE结电压降，维持了射频功率放大管基极和发射极之间的电压V_BE的恒定，从而维持了在大功率注入时原有的如A类或AB类的工作状态，避免了V_BE下降造成的工作类别从A类到B类甚至到C类的改变，实现了线性化作用。大部分的 RF 信号都注入到了射频功率放大管中，注入到偏置电路中的RF信号很少，并不影响功放的小信号和大信号增益。