用于功率放大器的偏置电路的制作方法

本发明涉及射频微波，更具体地涉及一种用于功率放大器的偏置电路。

背景技术：

1、随着5g、wlan射频电路系统的发展，衡量电路线性度的指标有多种，例如(邻道功率泄露比)acpr与(矢量误差幅度)evm性能，均与射频信号的幅度增益与相位失真有着重要的关联性。而通过偏置电路为功率放大器提供温度与线性补偿，可以提升电路性能。

2、图1所示为现有常用的功率放大器的偏置电路的示意图。在该偏置电路中使用了电流镜原理来对晶体管hbt0的基极提供偏置电流，而电流镜电路的基本设计思路是将电路中某一支路的参考电流在其他支路中进行复制，以此来减小电压、温度等的变化造成的误差。在图1中，流过电阻r1的电流为ir，流过电阻r0的电流为ib，ibe1为晶体管hbt1的基-射结电流，假设晶体管hbt1、hbt2、hbt3的尺寸一致，则电流增益均为β，从而得到电流ir与ib的关系为：

3、ib＝(1+β)×ibe1

4、ir＝(2+β)×ibe1

5、

6、通过ib和ir的关系可看出，在确定的晶体管hbt管尺寸的前提下，电流ib可以成比例的复制电流ir。在实际应用中，通过改变晶体管hbt1、hbt2、电阻r0、r1的参数来调整电流ib的大小，从而提供合适的偏置电流。

7、而在功率放大器电路中，当功率放大器工作时，随着射频信号rfin的增加，由于二极管的箝位特性，使得大的正向电压和负向电流被限幅，经晶体管hbt0基-射结整流后的平均直流电流将逐渐增大，而基-射极电压vbe0减小了δvbe0，从而改变了功率放大器的偏置状态。由于功率放大器的线性度随着晶体管hbt0的大信号工作而逐渐降低，需要通过偏置电路提供额外的线性补偿来提升电路的性能。现在常用的偏置电路通过晶体管hbt1、电容c1和电阻r0一同构成线性补偿电路。电容c1为偏置电路提供了更小的阻抗以及将大量泄漏到偏置电路的射频信号短路到地，维持了a点的电压稳定，当射频信号rfin的输入功率增大时，泄漏到偏置电路中的射频功率也增加，经晶体管hbt1整流后产生的直流电流增大，晶体管hbt1发射极电流增大，流入晶体管hbt0的电流增大。由于晶体管hbt1整流的直流电流使晶体管hbt1的基-射结直流压降vbe1减小，晶体管hbt0的基-射结降低的电压vbe0得到了补偿。因此通过合理选择电路器件的参数，可以维持跨导不变，抑制功率放大器的增益压缩和相位失真，即：

8、vbe0＝vb1-vbe1-r0×ib

9、从上式可以看出vbe1补偿了功率管基极偏置电压vbe0的变化趋势，也就是说当vbe0减小时，vbe1由于晶体管hbt1的特性与晶体管hbt0相同而跟着vbe1减小，同理当vbe0增大时，vbe1也跟着增大，从而晶体管hbt1的基-射结压降补偿了晶体管hbt0基-射结压降。

10、在图1所示电路结构中，随着输入信号的增大温度也不断地增加，且流过晶体管hbt0发射极的电流也在不断增大，电流ibe0也在不断的增加，从而影响晶体管hbt0的偏置状态，带来更多的非线性失真。晶体管hbt3作为温度反馈管，当温度升高，其基-射极电流ibe3增大，则其集-射极电流ice3也增大，晶体管hbt2的基-射极电流ibe2、集-射极电流ice2也增大，因而电流ir也增大，电阻r1两端的压降也变大，因此a点的电压降低，电流ib也降低，抑制了电流ibe0随着温度升高而升高。

11、上述现有的偏置电路虽然可提供持续的电流、电压进行偏置补偿，但是当输入信号的功率增大(大信号输入)的条件下，会出现明显的增益膨胀和相位失真，从而使功率放大器的线性度变差，而上述偏置电路并不能对此进行调整。

12、因此，有必要提供一种改进的用于功率放大器的偏置电路来克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于功率放大器的偏置电路，本发明的偏置电路可在大信号的工作状态下对功率放大器进行偏置补偿，调整功率放大器的线性度，提高功率放大器的效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于功率放大器的偏置电路，其包括偏置单元、控制单元及耦合单元，所述偏置单元与功率放大器连接以为功率放大器提供偏置电流，所述耦合单元与功率放大器连接，对输入的射频信号进行耦合，所述控制单元与外部一控制电源连接，且所述控制单元分别与耦合单元及偏置单元连接，当输入的射频信号为大信号时，外部一控制电源控制所述控制单元打开，且所述控制单元对所述偏置单元上产生的偏置电流进行分流。

3、较佳地，所述耦合单元包括第二电容、第四电阻及第六晶体管，所述第二电容的一端与功率放大器连接，其另一端与第四电阻的一端、第六晶体管的基极共同连接，所述第六晶体管的射极接地，第六晶体管的集电极与所述第四电阻的另一端连接并与所述控制单元连接。

4、较佳地，所述控制单元包括第二电阻、第三电阻、第四晶体管及第五晶体管，所述第二电阻的一端与一外部控制电源连接，另一端与第五晶体管的集电极、第四晶体管的基极、第六晶体管的集电极共同连接，所述第四晶体管的集电极与偏置单元连接，其发射极与第五晶体管的基极、第三电阻的一端共同连接，所述第五晶体管的发射极与第三电阻的另一端均接地。

5、较佳地，所述第二电容的电容值小于所述功率放大器的耦合电容的电容值。

6、与现有技术相比，本发明的用于功率放大器的偏置电路由于还包括控制单元及耦合单元，当外部输入的射频信号为大信号时，所述耦合单元对耦合后的射频信号的放大能力增强，外部一控制电源使所述控制单元开启，所述控制单元开启后对原来偏置单元上的偏置电流进行分流，且通过所述耦合单元进一步增大了分流的电流值，进一步减小了流入所述功率放大器上的偏置电流，从而可在大信号的工作状态下对功率放大器进行偏置补偿，调整功率放大器的线性度，提高功率放大器的效率

7、通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

技术特征：

1.一种用于功率放大器的偏置电路，其特征在于，包括偏置单元、控制单元及耦合单元，所述偏置单元与功率放大器连接以为功率放大器提供偏置电流，所述耦合单元与功率放大器连接，对输入的射频信号进行耦合，所述控制单元与外部一控制电源连接，且所述控制单元分别与耦合单元及偏置单元连接，当输入的射频信号为大信号时，外部一控制电源控制所述控制单元打开，且所述控制单元对所述偏置单元上产生的偏置电流进行分流。

2.如权利要求1所述的用于功率放大器的偏置电路，其特征在于，所述耦合单元包括第二电容、第四电阻及第六晶体管，所述第二电容的一端与功率放大器连接，其另一端与第四电阻的一端、第六晶体管的基极共同连接，所述第六晶体管的射极接地，第六晶体管的集电极与所述第四电阻的另一端连接并与所述控制单元连接。

3.如权利要求2所述的用于功率放大器的偏置电路，其特征在于，所述控制单元包括第二电阻、第三电阻、第四晶体管及第五晶体管，所述第二电阻的一端与一外部控制电源连接，另一端与第五晶体管的集电极、第四晶体管的基极、第六晶体管的集电极共同连接，所述第四晶体管的集电极与偏置单元连接，其发射极与第五晶体管的基极、第三电阻的一端共同连接，所述第五晶体管的发射极与第三电阻的另一端均接地。

4.如权利要求2所述的用于功率放大器的偏置电路，其特征在于，所述第二电容的电容值小于所述功率放大器的耦合电容的电容值。

技术总结本发明公开了一种用于功率放大器的偏置电路，其包括偏置单元、控制单元及耦合单元，所述偏置单元与功率放大器连接以为功率放大器提供偏置电流，所述耦合单元与功率放大器连接，对输入的射频信号进行耦合，所述控制单元与外部一控制电源连接，且所述控制单元分别与耦合单元及偏置单元连接，当输入的射频信号为大信号时，外部一控制电源控制所述控制单元打开，且所述控制单元对所述偏置单元上产生的偏置电流进行分流。本发明的偏置电路可在大信号的工作状态下对功率放大器进行偏置补偿，调整功率放大器的线性度，提高功率放大器的效率。技术研发人员：杨卓,张宗楠,何贤禹,向宇涵,郑中万受保护的技术使用者：四川和芯微电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9