[发明专利]一种饱和功率放大器基于基极的功率控制电路

说明书

本申请公开了一种饱和功率放大器基于基极的功率控制电路，包括两个运算放大器和三个晶体管。控制电压、调节电压分别通过电阻一、电阻二连接运算放大器一的正输入端，运算放大器一的负输入端与输出端相连，并连接运算放大器二的正输入端。运算放大器二的负输入端通过电阻四接地，还通过电阻五连接晶体管三的集电极；运算放大器二的输出端输出中间电压作为晶体管一和晶体管二的基极偏置电压。晶体管一发射极连接晶体管三的集电极；晶体管二的发射极输出提供给功率晶体管的基极偏置电流；晶体管三的基极通过电阻六连接集电极，还通过电容一连接射频信号输入端；晶体管三的发射极接地。本申请可以改善饱和功率放大器在小输出功率下的开关谱。

技术领域

本申请涉及一种饱和功率放大器，特别是涉及其中的功率控制电路。

背景技术

一般的功率放大器工作在线性区，增益基本保持恒定，输出功率与输入功率成正比，这种功率放大器通常被称为线性功率放大器。

有一种功率放大器工作在饱和状态，输出功率主要由功率晶体管的集电极偏置电压或基极偏置电流来决定，这种功率放大器通常被称为饱和功率放大器。饱和功率放大器包含有功率控制电路，用来根据控制信号调节提供给功率晶体管的偏置电压或偏置电流。例如，GSM功率放大器就属于饱和功率放大器。

GSM功率放大器的输出功率由控制电压Vramp进行调节。2015年6月出版的《IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques》第63卷第6期有一篇文章《Electrothermal Effects on Performance of GaAs HBT Power Amplifier DuringPower Versus Time(PVT)Variation at GSM/DCS Bands》，以下简称文献A。该文献A中的图5公开了一种CMOS控制器功能模块，也就是一种GSM功率放大器的功率控制电路，用来根据控制电压Vramp输出提供给功率晶体管的集电极电压Vcc。

请参阅图1，这是上述文献的图5所公开的一种现有的功率控制电路的简化示意图。该功率控制电路的输入输出满足Vcc＝Gain×(Vramp-Voff)，其中放大器的增益Gain为常数，比较电压Voff也为常数，因此输出电压Vcc与输入的控制电压Vramp之间呈线性关系。如果将功率晶体管的输出功率称为Pout，则有通过选取传统功率控制电路中的各元件参数，可以使比较电压Voff取值很小，此时可以忽略比较电压Voff，则有

如果将分贝毫瓦(dBm，decibel relative to one milliwatt)所表示的输出功率称为Pout_dBm，则有通过选取传统功率控制电路中的各元件参数，可以使比较电压Voff取值很小，此时可以忽略比较电压Voff，则有由于增益Gain与负载电阻Rload均为常数，a也为常数，因此分贝毫瓦所表示的输出功率Pout_dBm与控制电压Vramp之间大致成对数关系。

分贝毫瓦表示的输出功率Pout_dBm与控制电压Vramp之间大致为对数关系可以用图2来表示。当输出功率Pout很小时，调节控制电压Vramp会使得输出功率Pout出现很大的变化，这会导致开关响应在频域上过大。

授权公告号为CN202906841U、授权公告日为2013年4月24日的中国实用新型专利《一种射频功率放大器中提高功率控制精度的电路》中，公开了一种功率控制电路。其中的功率放大器包含大功率功放和小功率功放，大功率功放采用基极偏置电压来控制输出功率，小功率功放采用集电极偏置电压来控制输出功率，从而提高功率控制精度和效率。然而该方案由于存在两种功率控制模式的切换，造成输出功率不连续，给使用带来不确定性。