具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路的製作方法
2023-09-14 13:43:10
專利名稱：具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路。
背景技術：
功率放大器是通信系統中非線性最強的器件之一，功放線性度的好壞直接影響整 個通信系統的性能。當功率放大器輸入功率較大時，其有源器件參數(電晶體跨導gm和基 極-集電極之間的結電容Cli等)將會隨輸入功率變化，導致功率放大器進入非線性工作狀 態，產生增益壓縮(AM/AM)和相位偏移(AM/PM)這兩類非線性失真。目前，電路設計中常用的線性化技術主要包括前饋、反饋、預失真、數位訊號處理 預失真和後向失真，其中預失真技術是最為常用最為簡單的線性化技術。採用預失真技術 的電路可在功率放大器輸入級產生幅度和相位的預失真，從而對功率放大器後級產生的非 線性失真進行補償。目前，有兩種常用的預失真電路結構功率吸收器和反饋網絡。這兩種 結構都在固定的偏置條件下，才會發揮其預失真功能。環境溫度的改變，工藝的偏差以及晶 體管的老化都會導致電路的工作點發生變化，使這種預失真電路的補償失效，從而產生不 可預估的非線性失真。
發明內容本實用新型目的是提供一種可調預失真功能的射頻功率放大器電路，其使預失 真電路具有更好的精確度，可以補償功率放大器後級電路產生的增益壓縮和正相位偏差， 提高其線性度。本實用新型的技術方案是一種具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，包 括射極跟隨器結構的電晶體，所述電晶體的基極與放大器電路的輸入端連接，所述電晶體 的射極通過輸出匹配網絡與放大器電路的輸出端連接，從所述電晶體的基極到集電極之間 連接有RC並聯負反饋網絡，所述電晶體的集電極連接有外部可調偏置電壓，從所述集電極 到到外部可調偏置電壓之間還連接有第一 RL串聯負反饋網絡，從所述電晶體的射極到地 之間連接有第二 RL串聯負反饋網絡。其中，所述RC並聯負反饋網絡起到減小電路的輸入阻抗、功率增益與正相位偏移 的作用。所述第一 RL串聯負反饋網絡起調製RC並聯負反饋網絡反饋強度的作用。所述第 二 RL串聯負反饋網絡起增大電路的輸入阻抗、功率增益與負相位偏移的作用。通過調整上 述三個負反饋網絡，即可控制放大器電路功率增益的大小及增益和相位的預失真強度。通 過外部可調偏置電壓可以在外部對放大器電路的偏置電壓進行微調，從而補償環境溫度改 變、工藝偏差以及電晶體老化等產生的不可預估的非線性失真。進一步的，在上述放大器電路中，所述並聯負反饋網絡包括從電晶體的基極到集 電極之間串聯的第一電容和第一電阻。進一步的，在上述放大器電路中，所述第一串聯負反饋網絡包括從電晶體的集電 極到外部可調偏置電壓之間串聯的第一電感和第二電阻。[0009]進一步的，在上述放大器電路中，所述第二串聯負反饋網絡包括從電晶體的發射 極到地之間串聯的第二電感和第三電阻。本實用新型的優點是1.本實用新型在射極跟隨器結構的電晶體的基極到集電極之間連接RC並聯負反 饋網絡，減小了預失真電路的正相位偏移。2.本實用新型在射極跟隨器結構的電晶體的集電極到外部可調偏置電壓之間連 接第一 RL串聯負反饋網絡，通過調整第一 RL串聯負反饋網絡中的元件值可以調製RC並聯 負反饋網絡的反饋強度。3.本實用新型在射極跟隨器結構的電晶體的發射極到地之間連接有第二 RL串聯 負反饋網絡，增大預失真電路的輸入阻抗、功率增益與負相位偏移。4.本實用新型放大器電路的輸入端可直接匹配至50歐姆，無需額外的匹配網絡， 適用於寬帶電路的設計。5.本實用新型在外部連接有可調偏置電壓，通過調整此偏置電壓，可以補償環境 溫度改變、工藝偏差以及電晶體老化等產生的不可預估的非線性失真。
以下結合附圖
及實施例對本實用新型作進一步描述圖Ia為普通功率放大器的功率增益隨輸入功率變化的曲線圖；圖Ib為普通功率放大器的相位偏移隨輸入功率變化的曲線圖；圖2為本實用新型具體實施例的電路原理圖；圖3為本實用新型電路原理圖的小信號模型等效電路圖。圖4a為本實用新型功率放大器功率增益隨輸入功率變化的仿真曲線圖；圖4b為本實用新型功率放大器相位偏移隨輸入功率變化的仿真曲線圖。其中1RC並聯負反饋網絡；2第一 RL串聯負反饋網絡；3第二 RL串聯負反饋網 絡；4輸出匹配網絡；IN輸入端；OUT輸出端；Vref外部可調偏置電壓；Cl第一電容；C2第二 電容；C3第三電容；Ll第一電感；L2第二電感；Rl第一電阻；R2第二電阻；R3第三電阻；Ql 電晶體。
具體實施方式
實施例如圖Ia和圖Ib所示，現有技術中普通功率放大器隨著輸入功率的增大，將工作在 非線性狀態，產生增益壓縮與正相位偏移。輸入功率越大，功放產生的非線性越嚴重，導致 增益壓縮量越大，正相位偏移量越大。如圖2和圖3所示，一種具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟 隨器結構的電晶體Q1，即所述電晶體Ql為共集電極電晶體，所述電晶體Ql的基極與放大器 電路的輸入端IN連接，所述電晶體Ql的射極通過輸出匹配網絡4與放大器電路的輸出端 OUT連接，從所述電晶體Ql的基極到集電極之間連接有RC並聯負反饋網絡1，從所述晶體 管Ql的集電極到地之間連接有第一 RL串聯負反饋網絡2，從所述電晶體Ql的射極到地之 間連接有第二 RL串聯負反饋網絡3。[0027]從所述第一 RL串聯負反饋網絡2到地之間還設有外部可調偏置電壓Vref。所述RC並聯負反饋網絡1包括從電晶體Ql的基極到集電極之間串聯的第一電容 Cl和第一電阻Rl。所述第一 RL串聯負反饋網絡2包括從電晶體Ql的集電極到外部可調偏置電壓 Vref之間串聯的第一電感Ll和第二電阻R2。所述第二 RL串聯負反饋網絡3包括從電晶體Ql的發射極到地之間串聯的第二電 感L2和第三電阻R3。通過調整RC並聯負反饋網絡1、第一 RL串聯負反饋網絡2與第二 RL串聯負反饋 網絡3中的元件值，使共集電極電晶體Ql的輸入阻抗的實部為50歐姆，與第三電容C3串 聯後，從信號輸入端向共集電極電晶體Ql看去呈現一個50歐姆純電阻，達到直接匹配至50 歐姆的目的。使電路靜態偏置於飽和區，隨著輸入功率的增大，偏置點向放大區移動，共集 電極電晶體Ql中的跨導gm隨著輸入功率的增加而增加，預失真電路的功率增益也將隨之 增大，產生功率擴張。當輸入功率進一步增加時，共集電極電晶體Ql的動態工作範圍將進 入深度飽和區與截止區，導致其跨導8111平均值減少，因此電路的功率增益將會下降。外部 連接有可調偏置電壓Vref，通過調整此偏置電壓Vref，可以補償環境溫度改變、工藝偏差 以及電晶體老化等產生的不可預估的非線性失真。在外部可調偏置電壓Vref與第一 RL串 聯負反饋網絡2的連接端到地之間連接有第二電容C2，把交流信號短路到地，消除交流信 號對外部直流偏置電壓Vref的幹擾。如圖3所示，本實用新型電路原理圖的小信號模型等效電路圖，其中，gm、Cp Cp Rn、Ru分別為電晶體的跨導、發射結電容、集電結電容、發射結電阻、集電結電阻，Zin是從信 號輸入的源端看進去的阻抗。該電路的輸入阻抗為
Z -Z' + g Z Z'
--rybeEbe EZm=--(1)
I-Ay }
i其中
Λι gmzbe(z'E + zc)_+(2)
1Zbc+ zCz^/ +1Ze = jwLE+REV Ε =ΖΕ| |RlZc = jwLc+Rc
(1 ^ 權利要求一種具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟隨器結構的電晶體(Q1)，所述電晶體(Q1)的基極與放大器電路的輸入端(IN)連接，所述電晶體(Q1)的射極通過輸出匹配網絡(4)與放大器電路的輸出端(OUT)連接，其特徵在於從所述電晶體(Q1)的基極到集電極之間連接有RC並聯負反饋網絡(1)，所述電晶體(Q1)的集電極連接有外部可調偏置電壓(Vref)，從所述集電極到到外部可調偏置電壓(Vref)之間還連接有第一RL串聯負反饋網絡(2)，從所述電晶體(Q1)的射極到地之間連接有第二RL串聯負反饋網絡(3)。
2.根據權利要求1所述的具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，其特徵在於 所述RC並聯負反饋網絡(1)包括從電晶體(Ql)的基極到集電極之間串聯的第一電容(Cl) 和第一電阻(Rl)。
3.根據權利要求1所述的具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，其特徵在於 所述第一 RL串聯負反饋網絡(2)包括從電晶體(Ql)的集電極到外部可調偏置電壓(Vref) 之間串聯的第一電感(Li)和第二電阻(R2)。
4.根據權利要求1所述的具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，其特徵在於 所述第二 RL串聯負反饋網絡(3)包括從電晶體(Ql)的發射極到地之間串聯的第二電感 (L2)和第三電阻(R3)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有可調預失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟隨器結構的電晶體，所述電晶體的基極與放大器電路的輸入端連接，所述電晶體的射極通過輸出匹配網絡與放大器電路的輸出端連接，從所述電晶體的基極到集電極之間連接有RC並聯負反饋網絡，所述電晶體的集電極連接有外部可調偏置電壓，從所述集電極到到外部可調偏置電壓之間還連接有第一RL串聯負反饋網絡，從所述電晶體的射極到地之間連接有第二RL串聯負反饋網絡。其使預失真電路具有更好的精確度，可以補償功率放大器後級電路產生的增益壓縮和正相位偏差，提高其線性度。
文檔編號H03F3/20GK201726369SQ20102025254
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月2日 優先權日2010年7月2日
發明者張曉東, 程華, 胡善文, 錢罕傑, 高懷 申請人:蘇州英諾迅科技有限公司