功率放大器电路与电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及功率放大器领域，尤其涉及一种功率放大器电路与电子设备。


背景技术：

2.射频功率放大器通常采用异质结双极晶体管(hbt)、互补式金属氧化物半导体晶体管(cmos)、高电子迁移率晶体管hemt)等作为放大晶体管，称为功率管。随着5g、wifi6等新一代通讯标准的广泛应用，对射频功率放大器线性度要求也越来越高。
3.现有技术中，可采用线性功率放大器满足目前市场对射频功率放大器的线性度要求，实际应用中，一般会采用在信号处于发射模式时，开启功率放大器，在信号未处于发射模式时，关闭功率放大器的工作模式，因而，线性功率放大器在实际应用场景中可能需要不断的开启、关闭。在部分应用场景中，线性功率放大器大部分时间是关闭的，少部分时间需要开启。
4.当线性功率放大器关闭一段时间再开启时，由于在开启前线性功率放大器基本上已经处于冷却状态，开启时需要一段时间才能进入热稳定状态，这段时间内会使线性功率放大器的增益发生变化，影响线性度。
5.可见，现有技术存在功率放大器由于温度变化(例如进入热稳定状态较慢)导致的非线性的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种功率放大器电路与电子设备，以解决由于温度变化(例如进入热稳定状态较慢)导致的非线性的问题。
7.根据本实用新型的第一方面，提供了一种功率放大器电路，包括功率管、主偏置单元与辅偏置单元；
8.所述主偏置单元分别接入供电电压端与参考电压端，所述主偏置单元还连接于所述功率管的控制端与所述功率管的第一端之间，所述主偏置单元用于向所述功率管的控制端与所述功率管的第一端提供第一偏置电压；所述功率管的第一端直接或间接连接所述供电电压端，所述功率管的第二端接地；
9.所述辅偏置单元分别连接所述供电电压端与所述参考电压端，所述辅偏置单元还连接于所述功率管的控制端与所述功率管的第一端之间，所述辅偏置单元用于在所述辅偏置单元所处的当前温度小于阈值温度时，向所述功率管提供第二偏置电压；所述功率管的控制端接入射频信号；
10.可选的，所述辅偏置单元包括温度响应模块、辅偏置第一放大器与辅偏置第二放大器、第一电阻、第二电阻与第三电阻；
11.所述第一电阻的第一端连接所述参考电压端，所述第一电阻的第二端连接所述温度响应模块的第一端，所述温度响应模块的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地；
12.所述辅偏置第一放大器的控制端连接于所述温度响应模块的第二端与所述第二电阻的第一端之间，所述辅偏置第一放大器的第一端连接于所述辅偏置第二放大器的控制端与所述第三电阻的第一端之间，所述第三电阻的第二端连接所述参考电压端，所述辅偏置第一放大器的第二端接地，所述辅偏置第二放大器的第一端连接所述供电电压端，所述辅偏置第二放大器的控制端通过所述第三电阻连接所述参考电压端，所述辅偏置第二放大器的第一端直接或间接连接所述功率管的第一端，所述辅偏置第二放大器的第二端直接或间接连接所述功率管的控制端；
13.所述温度响应模块用于：响应于所述当前温度的升高，降低所述温度响应模块两端的压降，以使得：所述辅偏置第一放大器的控制端与所述辅偏置第一放大器的第二端间的电压变大；
14.其中：当所述当前温度大于所述阈值温度时，所述辅偏置第一放大器的控制端与所述辅偏置第一放大器的第二端间的电压高于阈值电压，所述辅偏置第一放大器导通，所述辅偏置第二放大器关断；
15.当所述当前温度小于所述阈值温度时，所述辅偏置第一放大器的控制端与所述辅偏置第一放大器的第二端间的电压低于所述阈值电压，所述辅偏置第一放大器关断，所述辅偏置第二放大器导通，以向所述功率管提供第二偏置电压。
16.可选的，所述温度响应模块包括温度响应三极管；
17.所述温度响应三极管的集电极连接所述第一电阻的第二端，所述温度响应三极管的发射极连接所述第二电阻的第一端；
18.若所述温度响应三极管为npn型三极管，则：所述温度响应三极管的基极还连接所述温度响应三极管的集电极；
19.若所述温度响应三极管为pnp型三极管，则：所述温度响应三极管的基极还连接所述温度响应三极管的发射极。
20.可选的，所述温度响应模块包括温度响应二极管；
21.所述温度响应二极管的正极连接所述第一电阻的第二端，所述温度响应二极管的负极连接所述第二电阻的第一端。
22.可选的，所述主偏置单元包括主偏置放大器、主电阻、电容与温度补偿模块；
23.所述温度补偿模块连接于所述主偏置放大器的控制端与地之间；所述温度补偿模块用于补偿所述主偏置放大器的静态工作点的偏移；
24.所述电容连接于所述温度补偿模块的两端；
25.所述主电阻的第一端连接所述参考电压端，所述主电阻的第二端连接所述温度补偿模块的第一端；
26.所述主偏置放大器的第一端连接所述供电电压端，所述主偏置放大器的第二端直接或间接连接所述功率管的控制端，以在所述主偏置放大器导通时，向所述功率管提供所述第一偏置电压。
27.可选的，所述温度补偿模块包括温度补偿第一三极管与温度补偿第二三极管；
28.所述温度补偿第一三极管的集电极连接所述主电阻的第二端，所述温度补偿第一三极管的集电极还连接所述主偏置放大器的控制端；
29.所述温度补偿第一三极管的发射极连接所述温度补偿第二三极管的集电极；所述
温度补偿第一三极管的基极连接所述温度补偿第一三极管的集电极，所述温度补偿第二三极管的发射极接地，所述温度补偿第二三极管的基极连接所述温度补偿第二三极管的集电极。
30.可选的，所述温度补偿模块包括温度补偿第一二极管与温度补偿第二二极管；
31.所述温度补偿第一二极管的正极连接所述主电阻的第二端，所述温度补偿第一二极管的正极还连接所述主偏置放大器的基极；所述温度补偿第一二极管的负极连接所述温度补偿第二二极管的正极，所述温度补偿第二二极管的负极接地。
32.可选的，所述功率放大器电路还包括电感与输出电阻；
33.所述电感连接于所述功率管的第一端与所述供电电压端之间，所述输出电阻连接于所述辅偏置单元与所述功率管的控制端之间。
34.根据本实用新型的第二方面，提供了一种电子设备，包括本实用新型第一方面所涉及的功率放大器电路。
35.本实用新型提供的功率放大器电路与电子设备，在功率管刚开启时(温度小于阈值温度时)通过主偏置单元与辅偏置单元同时向功率管提供偏置电压，进而帮助功率管快速达到热稳定状态，在温度达到阈值温度后，仅通过主偏置单元向功率管提供偏置电压，以维持功率管的热稳定状态，进而能够使功率放大器在短时间内即进入热稳定状态并维持，从而有助于提高功率放大器的线性度。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图一；
38.图2是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图二；
39.图3a是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图三；
40.图3b是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图四；
41.图3c是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图五；
42.图4是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图六；
43.图5是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图七；
44.图6是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图八；
45.图7是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图九；
46.图8是本实用新型一实施例中功率放大器的结构示意图十；
47.附图标记说明：
48.11
‑
主偏置单元；
49.111
‑
温度补偿模块；
50.12
‑
辅偏置单元；
51.121
‑
温度响应模块；
52.vref
‑
参考电压端；
53.vsup
‑
供电电压端；
54.r0
‑
主电阻；
55.r1
‑
第一电阻；
56.r2
‑
第二电阻；
57.r3
‑
第三电阻；
58.rout
‑
输出电阻；
59.t0
‑
功率管；
60.t1
‑
辅偏置第一放大器；
61.t2
‑
辅偏置第二放大器；
62.t3
‑
主偏置放大器；
63.q1
‑
温度响应三极管；
64.q2
‑
温度补偿第一三级管；
65.q3
‑
温度补偿第二三极管；
66.d1
‑
温度响应二极管；
67.d2
‑
温度补偿第一二极管；
68.d3
‑
温度补偿第二二极管；
69.c
‑
电容；
70.l
‑
电感；
71.rfin
‑
射频信号。
具体实施方式
72.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
73.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
74.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
75.请参考图1，功率放大器电路包括功率管t0、主偏置单元11与辅偏置单元12；
76.所述主偏置11单元分别接入供电电压端vsup与参考电压端vref，所述主偏置单元11还连接于所述功率管t0的控制端与所述功率管t0的第一端之间，用于向所述功率管t0的控制端与所述功率管t0的第一端提供第一偏置电压；所述功率管t0的第一端直接或间接连接所述供电电压端vsup，所述功率管t0的第二端接地；
77.所述辅偏置单元12分别连接所述供电电压端vsup与所述参考电压端vref，所述辅偏置单元12还连接于所述功率管t0的控制端与所述功率管t0的第一端之间，用于在所述辅偏置单元12所处的当前温度小于阈值温度时，向所述功率管t0提供第二偏置电压。
78.以下对具体工作过程进行阐述：
79.当功率放大器刚开启时，辅偏置单元12所处的温度较低(即小于阈值温度)，此时，主偏置单元11向功率管t0提供第一偏置电压，辅偏置单元12向功率管t0提供第二偏置电压，使功率放大器快速达到热稳定状态，随着温度升高，当温度升高到大于阈值温度时，辅偏置单元12不再向所述功率管t0提供第二偏置电压，仅通过主偏置单元11提供的第一偏置电压，使功率放大器持续维持在热稳定状态。
80.可见，本实用新型提供的功率放大器电路，能够在功率管刚开启(温度小于阈值温度)时通过主偏置单元与辅偏置单元同时向功率管提供偏置电压，进而帮助功率管快速达到热稳定状态，在温度达到阈值温度后，仅通过主偏置单元向功率管提供偏置电压，以维持功率管的热稳定状态，进而能够使功率放大器在短时间内即进入热稳定状态并维持，从而有助于提高功率放大器的线性度。
81.进一步的，请参考图2，所述辅偏置单元12包括温度响应模块121、辅偏置第一放大器t1与辅偏置第二放大器t2、第一电阻r1、第二电阻r2与第三电阻r3；
82.所述第一电阻r1的第一端连接所述参考电压端vref，所述第一电阻r1的第二端连接所述温度响应模块121的第一端，所述温度响应模块121的第二端连接所述第二电阻r2的第一端，所述第二电阻r2的第二端接地；
83.所述辅偏置第一放大器t1的控制端连接于所述温度响应模块121的第二端与所述第二电阻r2的第一端之间，所述辅偏置第一放大器t1的第一端连接于所述辅偏置第二放大器t2的控制端与所述第三电阻r3的第一端之间，所述第三电阻r3的第二端连接所述参考电压端vref，所述辅偏置第一放大器t1的第二端接地，所述辅偏置第二放大器t2的第一端连接所述供电电压端vsup，所述辅偏置第二放大器t2的控制端通过所述第三电阻r3连接所述参考电压端vref，所述辅偏置第二放大器t2的第一端直接或间接连接所述功率管t0的第一端，所述辅偏置第二放大器t2的第二端直接或间接连接所述功率管t0的控制端；
84.所述功率管t0的控制端接入射频信号rfin；该射频信号rfin可以控制功率放大器的工作状态，例如，在该射频信号rfin处于发射模式时，开启功率放大器，在该射频信号rfin未处于发射模式时，关闭功率放大器。
85.所述温度响应模块121用于：响应于所述当前温度的升高，降低所述温度响应模块121两端的压降，以使得：所述辅偏置第一放大器t1的控制端与所述辅偏置第一放大器t1的第二端间的电压变大；
86.其中：当所述当前温度大于所述阈值温度时，所述辅偏置第一放大器t1的控制端与所述辅偏置第一放大器t1的第二端间的电压高于阈值电压，所述辅偏置第一放大器t1导通，所述辅偏置第二放大器t2关断；此时，辅偏置单元12将不再向功率管t0提供第二偏置电压。
87.当所述当前温度小于所述阈值温度时，所述辅偏置第一放大器t1的控制端与所述辅偏置第一放大器t1的第二端间的电压低于所述阈值电压，所述辅偏置第一放大器t1关断，所述辅偏置第二放大器t2导通，此时，辅偏置单元12向所述功率管t0提供第二偏置电
压。
88.具体的，温度响应模块121可设置在距离功率管t0较远的区域，避免温度响应模块121的温度对功率管t0造成影响。
89.其中，第一电阻r1与第二电阻r2的选择可以根据实际电路调整，进而通过合理地选择r1和r2的比例，使辅偏置第一放大器t1的控制端与所述辅偏置第一放大器t1的第二端间的电压能够在当前温度大于阈值温度时，高于阈值电压，进而开启辅偏置第一放大器t1，以控制辅偏置单元12不再向功率管提供第二偏置电压。
90.进一步的，请参考图3a与图3b，所述温度响应模块121包括温度响应三极管q1；当温度响应三极管q1所处的温度升高时，温度响应三极管q1的两端(也可理解为：集电极与发射极之间)的电压降低，进而使得第二电阻r2两端的电压增大，此时，辅偏置第一放大器t2将被导通。
91.所述温度响应三极管q1的集电极连接所述第一电阻r1的第二端，所述温度响应三极管q1的发射极连接所述第二电阻r2的第一端；
92.请参考图3a，若所述温度响应三极管q1为npn型三极管，则：所述温度响应三极管q1的基极还连接所述温度响应三极管q1的集电极；
93.请参考图3b，若所述温度响应三极管q1为pnp型三极管，则：所述温度响应三极管q1的基极还连接所述温度响应三极管q1的发射极。
94.部分方案中，请参考图3c，所述温度响应模块121还包括温度响应二极管d1，所述温度响应二极管d1的正极连接所述第一电阻r1的第二端，所述温度响应二极管d1的负极连接所述第二电阻r2的第一端。
95.当温度响应二极管d1所处的温度升高时，温度响应二极管d1的两端(也可理解为：正极与负极之间)的电压降低，进而使得第二电阻r2两端的电压增大，此时，辅偏置第一放大器t2将被导通。
96.进一步的，请参考图4，所述主偏置单元11包括主偏置放大器t3、主电阻r0、电容c与温度补偿模块111；
97.所述温度补偿模块111连接于所述主偏置放大器t3的控制端与地之间；所述温度补偿模块111用于补偿所述主偏置放大器t3的静态工作点的偏移；
98.所述电容c连接于所述温度补偿模块111的两端；
99.所述主电阻r0的第一端连接所述参考电压端vref，所述主电阻r0的第二端连接所述温度补偿模块111的第一端；
100.所述主偏置放大器t3的第一端连接所述供电电压端vsup，所述主偏置放大器t3的第二端直接或间接连接所述功率管t0的控制端，以在所述主偏置放大器t3导通时，向所述功率管t0提供所述第一偏置电压。
101.其中，所述温度补偿模块111用于补偿所述主偏置放大器t3的静态工作点的偏移，可以理解为：温度补偿模块111两端的电压能够随温度补偿模块111所处温度的变化而变化，进而能够通过电压的变化调整主偏置放大器t3的静态工作点。
102.一种举例的工作过程中，当功率放大器刚开启时，主偏置放大器t3开启，由于刚开启时的当前温度小于阈值温度，因此温度响应模块121(例如温度响应三极管q1)与辅偏置第一放大器t1的温度较低，此时，辅偏置第一放大器t1关闭，辅偏置第二放大器t2开启，进
而，能够通过主偏置单元11与辅偏置单元12同时给功率管t0偏置，随着温度升高，当温度响应模块121(例如温度响应三极管q1)与辅偏置第一放大器t1的温度大于阈值温度时，辅偏置第一放大器t1保持开启，辅偏置第二放大器t2关闭，此时，仅由主偏置单元11给功率管t0偏置，进而将功率放大器维持在热稳定状态。
103.一种实施方式中，请参考图5，所述温度补偿模块111包括温度补偿第一三极管q2与温度补偿第二三极管q3；
104.所述温度补偿第一三极管q2的集电极连接所述主电阻r0的第二端，所述温度补偿第一三极管q2的集电极还连接所述主偏置放大器t3的控制端；
105.所述温度补偿第一三极管q2的发射极连接所述温度补偿第二三极管q3的集电极；所述温度补偿第一三极管q2的基极连接所述温度补偿第一三极管q2的集电极，所述温度补偿第二三极管q3的发射极接地，所述温度补偿第二三极管q3的基极连接所述温度补偿第二三极管q3的集电极。
106.部分方案中，请参考图6，所述温度补偿模块111包括温度补偿第一二极管d2与温度补偿第二二极管d3；
107.所述温度补偿第一二极管d2的正极连接所述主电阻r0的第二端，所述温度补偿第一二极管d2的正极还连接所述主偏置放大器t3的基极；所述温度补偿第一二极管d2的负极连接所述温度补偿第二二极管d3的正极，所述温度补偿第二二极管d3的负极接地。
108.请参考图7与图8，还包括电感l与输出电阻rout；
109.所述电感l连接于所述功率管t0的第一端与所述供电电压端vsup之间，所述输出电阻rout连接于所述辅偏置单元12与所述功率管t0的控制端之间。
110.本实用新型实施例还提供了一种电子设备，包括以上各实施例所涉及的功率放大器电路。
111.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。