具有大動態範圍的甲乙類線性功率放大器的製作方法

2023-05-28 01:47:51 2

專利名稱：具有大動態範圍的甲乙類線性功率放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及功率放大器技術領域，具體涉及可應用於移動通訊基站中具有較大動態範圍的多載頻甲乙類線性功率放大器。
本實用新型上述技術問題這樣解決，構造一種具有大動態範圍的甲乙類線性功率放大器，包括LDMOS功率電晶體，對所述LDMOS功率電晶體柵極提供偏置的柵極偏置電路，還包括根據所述LDMOS功率電晶體柵極輸入信號對所述柵極偏置電路進行調節的輔助偏置電路。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述輔助偏置電路是一個輸入電壓增大時，可產生越來越高的負壓輸出的裝置。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述輔助偏置電路包括耦合器，該耦合器的輸入端連接所述LDMOS功率電晶體柵極的輸入信號，還包括其輸入端連接所述耦合器輸出端的檢波器，所述檢波器的輸出端連接所述柵極偏置電路。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述耦合器包括固定電容器或可調電容器。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述檢波器包括微波二極體檢波器。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，這樣調節所述柵極偏置電路使得在小信號輸入或無信號輸入時，所述LDMOS功率電晶體的靜態工作電流為大動態範圍工作環境下功率放大器增益變化量最小對應的靜態工作電流Id1。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述耦合器的耦合量被調整為在所述LDMOS功率電晶體的輸出功率達到額定輸出功率Po時，使其三階交調量最小。
在本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器中，所述柵極偏置電路包括阻容網絡，用於實現濾波和調整柵極電壓。
實施本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器，與現有技術相比，具有電路形式簡單、調試方便、成本低、功放效率高等優點。在30分貝的動態範圍內，可使大小信號的增益變化控制在0.5分貝以內，可廣泛應用在各種需要大動態範圍的甲乙類多載頻線性功放的場合中。


圖1是本實用新型甲乙類線性功率放大器的原理框圖。
圖2是N溝道增強型LDMOS功率放大器在不同的靜態工作點增益隨輸出功率大小變化的曲線示意圖。
如圖1所示，按照本實用新型的具有大動態範圍的甲乙類線性功率放大器由以下幾部分組成LDMOS功率電晶體104、耦合器101、檢波器102及柵極偏置電路103。其中，耦合器101可用可調電容或固定電容實現；檢波器102為普通的微波二極體檢波器；柵極偏置電路103為阻容網絡，用於實現濾波和調整柵極電壓的功能。工作時，載頻輸入信號經LDMOS功率電晶體104放大後輸出。同時，載頻輸入信號經耦合器101送至檢波器102，檢波器102的輸出控制柵極偏置電路103，柵極偏置電路103連接到LDMOS功率電晶體的柵極。
圖2是典型的N溝道增強型LDMOS功率放大器在不同的靜態工作點增益隨輸出功率大小變化的曲線。其中Po為功率放大器的額定輸出功率，Id1為在大動態範圍工作環境下功率放大器增益變化量最小對應的靜態工作電流，假設Id2為最小三階交調所對應的靜態工作電流。圖中各個電流滿足以下不等式Id1＞Id2＞Id3＞Id4。顯然，為保證功放在小信號輸出時的增益，希望靜態工作點趨近於Id1；另外，為保證功放在額定輸出功率Po時的三階交調最小，同時又希望此時的靜態工作點趨近於Id2。本實用新型的基本構思是這樣的在功放小信號輸入時，調整偏置電路103(相當於調整柵極電壓，在具體電路中一般通過電位器調整)使得靜態工作電流為Id1(一般由廠家提供，或實驗測得)，隨著輸入信號的增大，檢波器102的輸出將隨之變化，柵極電壓因而隨之改變，這樣就使得工作點隨信號的增大發生了變化。選擇合適的耦合量及柵極電壓就能實現信號由小變大時功放管的靜態工作點由Id1到Id2的平滑過渡，既保證了小信號的增益又保證了大信號的三階交調。從而有效地擴展了功放的動態範圍。
在功放小信號輸入或無信號輸入時，檢波器102輸出為0V，調整偏置電路103使得靜態工作電流為Id1，附圖1中的檢波器102為負壓檢波方式，所以，隨著輸入信號的增大，檢波器將輸出一個越來越高的負電壓，使得LDMOS功率電晶體104的柵極電壓越來越低，從而使靜態工作點逐漸下移。當功放輸出功率達到Po時，微調耦合器101的耦合量(其結果相當於微調輸出功率為Po時的工作點)使三階交調最小。如果按上述過程完成後功放在整個動態範圍內增益的變化仍不滿足要求，可根據小信號的增益比大信號高或者低重新微調小信號輸出時的靜態工作點使之略高於或低於Id1，然後再重複其餘的過程，最終保證在整個動態範圍內增益的變化量不超過容許值，額定輸出功率時的三階交調最小。
綜上所述，按照本實用新型提供的甲乙類線性功率放大器成本低、電路簡單，同一技術領域的技術人員按照本說明書能夠很容易地實現。在30分貝的動態範圍內本裝置可使大小信號的增益變化控制在0.5分貝以內，這種線性功率放大器可廣泛的應用在各種需要大動態範圍的甲乙類多載頻線性功放的場合中。
權利要求1.一種具有大動態範圍的甲乙類線性功率放大器，包括LDMOS功率電晶體(104)，對所述LDMOS功率電晶體(104)柵極提供偏置的柵極偏置電路(103)，其特徵在於，還包括根據所述LDMOS功率電晶體(104)柵極輸入信號對所述柵極偏置電路(103)進行調節的輔助偏置電路。
2.根據權利要求1所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述輔助偏置電路是一個隨輸入電壓增大產生越來越高的負壓輸出的裝置。
3.根據權利要求2所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述輔助偏置電路包括耦合器(101)，該耦合器(101)的輸入端連接所述LDMOS功率電晶體(104)柵極的輸入信號，還包括其輸入端連接所述耦合器(101)輸出端的檢波器(102)，所述檢波器(102)的輸出端連接到所述柵極偏置電路(103)。
4.根據權利要求3所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述耦合器(101)包括固定電容器。
5.根據權利要求4所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述檢波器(102)包括微波二極體檢波器。
6.根據權利要求3所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述耦合器(101)包括可調電容器。
7.根據權利要求6所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述可調電容器被調整為在所述LDMOS功率電晶體的輸出功率達到額定輸出功率Po時，使其三階交調量最小。
8.根據權利要求1-7中任何一項所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述柵極偏置電路(103)包括阻容網絡，用於濾波和調整柵極電壓。
9.根據權利要求8所述甲乙類線性功率放大器，其特徵在於，所述柵極偏置電路(103)被調整得在小信號輸入或無信號輸入時，所述LDMOS功率電晶體的靜態工作電流為大動態範圍工作環境下功率放大器增益變化量最小對應的靜態工作電流Id1。
專利摘要本實用新型涉及功率放大器技術領域，具體涉及可應用於移動通訊基站中具有較大動態範圍的多載頻甲乙類線性功率放大器。這種可擴展甲乙類線性功率放大器動態範圍的裝置，包括LDMOS功率電晶體，對所述LDMOS功率電晶體柵極提供偏置的柵極偏置電路，還包括根據所述LDMOS功率電晶體柵極輸入信號對所述柵極偏置電路進行調節的輔助偏置電路，即包括一個輸入電壓增大時，可產生越來越高的負壓輸出的電路。這種可擴展甲乙類線性功率放大器動態範圍的裝置，電路形式簡單、調試方便、成本低、功放效率高。在30分貝的動態範圍內，本裝置可使大小信號的增益變化控制在0.5分貝以內。因此，可廣泛應用在各種大動態範圍的甲乙類多載頻線性功放中。
文檔編號H03F3/20GK2549651SQ02216508
公開日2003年5月7日 申請日期2002年3月29日 優先權日2002年3月29日
發明者陳化障, 同鳴, 李俊虎, 王育紅 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所