專利名稱：射頻功率放大器溫度補償電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及射頻功率放大器技術領域，具體是指一種具有穩(wěn)定增益作用的射頻功率放大器溫度補償電路。
背景技術：
射頻功率放大器作為各種無線通訊系統(tǒng)發(fā)射機中的關鍵部件，各通信標準對其各項指標均有嚴格要求，隨著數據傳輸量的增大，當前的3G標準對射頻功率放大器提出了更為苛刻的要求，在高線性度、高效率的基礎上，還要求射頻功率放大器在整個溫度變化范圍內具有良好的溫度特性指標。砷化鎵異質結器件(GaAs HBT)是一種具有高線性度與高效率性能的射頻器件，被廣泛應用在移動通信系統(tǒng)中的線性功率放大器設計中，但目前采用GaAs HBT器件設計的射頻功率放大器的性能在不同溫度下存在較大偏差，因為溫度變化會引起功率晶體管的結壓降及放大倍數變化，從而導致射頻功率放大器的增益受溫度影響而有較大變化。對于一個典型的二級射頻功率放大器來說，其增益隨溫度的變化通常在2 3dB，這會導致使用該射頻功率放大器的手持設備性能隨溫度變化偏差很大，為了補償這種性能偏差，就需要采用溫度補償技術來補償射頻功率放大器的增益隨溫度變化而產生的這一偏差。目前的射頻功率放大器溫度補償技術中，主要集中在設計帶溫度補償的偏置電路與采用帶溫度補償的電源電壓控制電路來實現(xiàn)溫度補償。帶溫度補償的偏置電路著重在于提供一個不隨電源電壓及溫度變化的偏置電流，它能部分的補償功率晶體管結壓降隨溫度的變化，但由GaAs HBT 器件的放大倍數公式β =qI。/KT可知，放大器的增益除了與偏置電流I。有關還直接和溫度相關，在不影響偏置電路自身調節(jié)能力的前提下，采用帶溫度補償偏置電路的方法對于減少射頻功率放大器的增益隨溫度的變化效果不大。對于采用帶溫度補償的電源電壓控制電路來實現(xiàn)溫度補償的方法，由于它是利用一個與溫度相關的電源電壓來調節(jié)射頻功率放大器，這種溫度補償方法主要是用來補償輸出功率隨溫度的變化，其對射頻功率放大器增益隨溫度變化的補償作用不大。因此，目前的溫度補償方法對于減少射頻功率放大器的增益隨溫度變化而變化的效果不大。發(fā)明內容本實用新型需解決的問題是提供一種能夠有效減少射頻功率放大器增益隨溫度變化而變化的溫度補償電路。為解決上述問題，本實用新型所采取的基本技術方案為提供一種射頻功率放大器溫度補償電路，包括反饋電路，其連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間，用于調節(jié)射頻功率放大器增益；基準電壓產生電路，用于產生一個不隨溫度和電源電壓變化的基準電壓VBe和一個跟隨溫度變化的電流Iptat;電壓轉換電路，接收跟隨溫度變化的電流 Iptat，將其轉換成隨溫度變化的電壓Vptat ；接收基準電壓Vk將其轉換成一個驅動能力更強的基準電壓Vkef ；溫度斜率調整電路，接收電壓轉換電路輸出的電壓Vkef和Vptat，用于把電壓 Veef和Vptat進行組合產生一個跟隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路實現(xiàn)射頻功率放大器的增益調節(jié)。具體的，所述電壓調整電路包括放大器0P1、放大器0P2及分別與放大器0P1、放大器0P2輸出端連接的晶體管Ml、M2，所述放大器OPl同相輸入端接收跟隨溫度變化的電流 Iptat，將其轉換成隨溫度變化的電壓Vptat ；所述放大器0P2同相輸入端接收把基準電壓VBe將其轉換成一個驅動能力更強的基準電壓VKEF。具體的，所述溫度斜率調整電路包括放大器0P3及與其輸出端連接的晶體管M3， 其同相輸入端及反相輸入端分別接收電壓轉換電路輸出電壓Vkef和Vptat，用于把電壓Vkef和 Vptat進行組合產生一個跟隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路以調節(jié)射頻功率放大器增益，轉換關系式為Vtf=A*VKEF+B*VPTAT，其中A、B由所述放大器0P3同相輸入端限流電阻 R4及輸出端分壓電阻R6、R7決定。優(yōu)選的，所述反饋電路中設有用于檢測射頻功率放大器芯片溫度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調節(jié)射頻功率放大器的反饋量。更優(yōu)選的，所述射頻功率放大器溫度補償電路還包括帶溫度補償功能用以調節(jié)匹配網絡對輸入信號的衰減量的匹配網絡，所述匹配網絡連接于射頻功率放大器輸入端。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果在于1)通過調節(jié)射頻功率放大器的反饋電路的反饋量來補償功率放大器增益隨溫度的變化，這樣能在不影響射頻功率放大器的效率等其他指標的前提下來減少增益隨溫度的變化，并且，這種改變反饋電路反饋量的方法能同時改善射頻功率放大器的線性度指標；2)優(yōu)選方案中在反饋電路中及輸入端匹配網絡中加入溫敏電阻，進一步提高射頻功率放大器的增益隨溫度的補償能力，使射頻功率放大器增益性能更加穩(wěn)定；采用所述溫度補償電路，當溫度在-20 80°C范圍內變化時，射頻功率放大器的增益變化小于士 0. 5dB ；3)本實用新型所述電路結構簡潔，在提高射頻功率放大器增益隨溫度變化的補償性能的同時不會增加太多成本。

圖1為所述溫度補償電路實施例組成原理框圖；圖2為所述溫度補償電路實施例二組成原理框圖；圖3為所述控制電路具體實施例電路示意圖；圖4為所述具有溫度補償功能的匹配網絡及反饋電路實施例電路原理圖；圖5為不帶溫敏元件的反饋電路原理圖。
具體實施方式
為了便于本領域技術人員理解，
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1為所述溫度補償電路實施例一原理框圖。如圖，所述溫度補償電路包括基準電壓產生電路、電壓轉換電路及溫度斜率調整電路，上述三個電路依次相連組成控制電路， 控制電路輸出端接反饋電路，反饋電路跨接于射頻功率放大器的輸入與輸出之間。該實施例的工作原理是基準電壓產生電路可產生一個不隨溫度和電源電壓變化的基準電壓vBe 和一個跟隨溫度變化的電流Iptat，電壓轉換電路把隨溫度變化的電流IptatR換成隨溫度變化的電壓Vptat，同時把Vk轉換成一個驅動能力更強的基準電壓Vkef，輸出給溫度斜率調整電路，由其把電壓Vkef和Vptat進行組合產生一個跟隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路以調節(jié)射頻功率放大器增益。如圖2，本實施中，所述溫度補償電路包括基準電壓產生電路、電壓轉換電路及溫度斜率調整電路組成的控制電路及反饋電路，并在射頻功率放大器輸入端加入具有溫度補償功能的匹配網絡。其中反饋電路也采用具有溫敏元件的反饋電路，溫敏元件輸出信號實現(xiàn)對射頻功率放大器的反饋量的調節(jié)。如圖3為所述控制電路具體實施電路原理圖。其包括放大器OPl、放大器0P2及分別與放大器0P1、放大器0P2輸出端連接的晶體管Ml、M2，所述放大器OPl同相輸入端接收跟隨溫度變化的電流Iptat，將其轉換成隨溫度變化的電壓Vptat ；所述放大器0P2同相輸入端接收把基準電壓VBe將其轉換成一個驅動能力更強的基準電壓Vkef ；溫度斜率調整電路，包括放大器0P3及晶體管M3，放大器0P3同相輸入端及反相輸入端分別接收電壓轉換電路輸出電壓Vkef和Vptat，輸出端連接晶體管M3。晶體管M1、M2漏極均連接電源VDD，源極通過電阻接地，柵極接分別接兩個放大器；M3源極連接VDD，漏極作為輸出端，同時通過串聯(lián)電阻 R6、R7接地；電阻R6、R7連接點接放大器0P3同相輸入端，電壓轉換電路輸出的Vkef通過電阻R4也輸入到放大器0P3同相輸入端，電壓轉換電路輸出的電壓Vptat輸入放大器0P3反相輸入端。晶體管M3柵極與漏極之間還串接有電阻R5、電容Cl。由上述電路可以推出，溫度斜率調整電路輸出端輸出的電壓Vtf=_(R6/ R4) 2^Veef+(1+ (R6/R7)2+ (R6/R4)2) *VPTAT，令A=-(I 6/R4)2，B= (1+(R6/R7)2+(R6/R4)2)，令 VPTAT=mT=m (273+t) =N+mt，則有Vtf=A*Vkef +B*N+B*m*t ；再令 Vtf(1=A*VKEF +B*N，f (t) =B*m*t，則可得出 V tf = vtf0+f(t)，可見，通過上述溫度補償電路，可使輸出電壓Vtf與溫度t成正比關系變化，實現(xiàn)補償。Vtftl取溫度為常溫25°C時控制電路輸出的電壓值。通過改變電阻R4、R5、R6的值實現(xiàn)輸出電壓與溫度之間比例關系的調節(jié)。如圖4，實施例中，反饋電路包括依次串聯(lián)的電容Cl、電阻RthCTml、電容C2及晶體管Q1，所述晶體管Ql源極接地，漏極與基極相連后與溫度斜率調整電路輸出端連接。Ql為由晶體管所構成的二極管，其導通狀況由控制電路產生的控制電壓Vtf=VtKI+f(t)來控制。 在正常情況下，Vtf電壓小于Ql管子的導通電壓，因而其深度關斷而不影響反饋網絡的正常工作，而當溫度升高時，Vtf=Vtf0+f(t)電壓增加，從而使得管子Ql的導通程度增加，因而將反饋網絡中的射頻信號導通到地，從而相當于減少了從射頻功率放大器輸出端到輸入端之間的反饋信號量，從而起到在溫度升高時，通過減少射頻功率放大器輸出與輸入端之間的反饋量，從而起到調試射頻功率放大器增益的作用；反之亦反。如果反饋電路中不加溫敏元件，則如圖5所示，將溫敏元件I^thmil換成普通電阻R即可電阻R。。nt、RthCTm2、電感Li、和電容CIO、Cll構成帶溫度補償的匹配網絡，電阻R。。nt 與溫敏電阻Rttom2，二者并聯(lián)后一端接地，另一端依次通過電感Li、電容ClO與射頻放大器輸入端連接；電容C11，其一端接地，另一端與電感Li、電容ClO交點連接。這里電阻艮_為一個不隨溫度變化的電阻，電阻Rthrai2為一隨溫度變化的溫敏電阻，當射頻功率放大器芯片溫度發(fā)生變化時，電阻R。。nt和Rthmi2的并聯(lián)阻抗發(fā)生變化，從而對輸入信號的衰減也發(fā)生變化，這樣起到補償射頻功率放大器增益隨溫度變化的作用。[0026]本實用新型中為具體介紹的功能電路均可采用現(xiàn)有技術中已有的功能電路，只要電路能夠完成本實用新型中所述的功能即可。上述實施例僅為本實用新型較優(yōu)選的實施方案，需要說明的是，在未脫離本實用新型構思前提下對其所做的任何微小變化及等同替換，均應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于包括反饋電路，其連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間，用于調節(jié)射頻功率放大器增益；基準電壓產生電路，用于產生一個不隨溫度和電源電壓變化的基準電壓VBe和一個跟隨溫度變化的電流Iptat ；電壓轉換電路，接收跟隨溫度變化的電流Iptat，將其轉換成隨溫度變化的電壓Vptat ；接收基準電壓VBe將其轉換成一個驅動能力更強的基準電壓Vkef ；溫度斜率調整電路，接收電壓轉換電路輸出的電壓Vkef和Vptat，用于把電壓Vkef和Vptat 進行組合產生一個跟隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路實現(xiàn)射頻功率放大器的增益調節(jié)。
2.根據權利要求1所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于，所述溫度斜率調整電路包括放大器0P3及與其輸出端連接的晶體管M3，其同相輸入端及反相輸入端分別接收電壓轉換電路輸出電壓Vkef和Vptat，用于把電壓Vkef和Vptat進行組合產生一個跟隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路以調節(jié)射頻功率放大器增益，轉換關系式滿足 Vtf=A*VKEF+B*VPTAT，其中A、B由所述放大器0P3同相輸入端限流電阻R4及輸出端分壓電阻 R6、R7阻值配比實現(xiàn)。
3.根據權利要求1所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于所述電壓轉換電路，包括放大器0P1、放大器0P2及分別與放大器0P1、放大器0P2輸出端連接的晶體管 Ml、M2，所述放大器OPl同相輸入端接收跟隨溫度變化的電流Iptat，將其轉換成隨溫度變化的電壓Vptat ；所述放大器0P2同相輸入端接收基準電壓VBe將其轉換成一個驅動能力更強的基準電壓Vkef。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于 所述反饋電路中設有用于檢測射頻功率放大器芯片溫度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調節(jié)射頻功率放大器的反饋量。
5.根據權利要求4所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于所述反饋電路包括依次串聯(lián)的電容Cl、電阻RthCTml、電容C2及晶體管Q1，所述晶體管 Ql源極接地，漏極與基極相連后與溫度斜率調整電路輸出端連接。
6.根據權利要求5所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于進一步包括帶溫度補償功能用以調節(jié)匹配網絡對輸入信號的衰減量的匹配網絡，所述匹配網絡連接于射頻功率放大器輸入端。
7.根據權利要求6所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于所述匹配網絡包括電阻R。。nt與溫敏電阻Rthmi2，二者并聯(lián)后一端接地，另一端依次通過電感Li、電容ClO與射頻放大器輸入端連接。
8.根據權利要求7所述的射頻功率放大器溫度補償電路，其特征在于所述匹配網絡還包括電容C11，其一端接地，另一端與電感Li、電容ClO交點連接。
專利摘要本實用新型涉及一種射頻功率放大器溫度補償電路，包括由基準電壓產生電路、電壓轉換電路及溫度斜率調整電路組成的控制電路，其輸出端接反饋電路，基準電壓產生電路產生一個不隨溫度和電源電壓變化的基準電壓VBG和一個跟隨溫度變化的電流IPTAT，電壓轉換電路把電流IPTAT轉換成隨溫度變化的電壓VPTAT，并提高VBG驅動能力后輸出VREF給溫度斜率調整電路，由其把電壓VREF和VPTAT組合產生一可隨芯片溫度變化的電壓Vtf輸出給反饋電路以調節(jié)射頻功率放大器增益。本實用新型能在不影響射頻功率放大器效率等指標的前提下減少增益隨溫度的變化，且改變反饋電路反饋量的電路能同時改善放大器的線性度指標。
文檔編號H03F1/30GK202076989SQ201120216050
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者彭鳳雄 申請人:惠州市正源微電子有限公司