專利名稱：一種射頻功率放大器及前端發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻功率放大器及前端發(fā)射機。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代無線通訊向高速大容量方向的演進，用戶對寬帶通訊的要求不斷提高， 下一代的技術(shù)對射頻和微波功率放大器的性能也越來越苛刻。無論3G的長期演進項目 (LTE, LongTerm Evolution)，還是兼容TD-LTE的IMT-Advanced技術(shù)，對射頻功率放大器都 有著相似的技術(shù)特點，要求更低的信號失真，更高的信號峰均功率比。為了不失真的傳輸較 高高峰均功率比的信號，功率放大器除了要滿足平均功率輸出下的發(fā)射要求，還必須要保 證在此功率輸出基礎(chǔ)上的PAI^R個dB的線性輸出，這樣，才能保證峰值信號無失真地傳輸。但同時不得不面對的一個問題是，射頻功率放大器在本質(zhì)上是一個非線性器件， 會產(chǎn)生不需要的交調(diào)失真產(chǎn)物，這會直接影響到射頻信號的質(zhì)量。射頻放大器引入的失真 將會導(dǎo)致放大的信號在幅度和相位上的失真，輸入功率越大，其非線性特性就越明顯，而且 當(dāng)具有一定帶寬的調(diào)制信號通過功率放大器后，會產(chǎn)生交調(diào)分量，造成頻譜擴展，對鄰道信 號形成干擾，直接影響到接收系統(tǒng)的誤碼率，惡化通信系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種射頻功率放大器，可以明顯地提升功率放大器的線性度。本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中的前端發(fā)射機。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種射頻功率放大器，包括線性度 補償電路和放大器，所述線性度補償電路和所述放大器通過并聯(lián)的形式連接在一起。上述方案中，所述的線性度補償電路由一級射頻放大器晶體管和使該放大器晶體 管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，所述射頻功率放大器偏置在AB類狀態(tài)。上述方案中，所述線性度補償電路中的射頻放大器晶體管的集電極與線性度補償 電路的輸出端和扼流圈相連，基極與線性度補償電路的輸入端相連接，發(fā)射極接地。上述方案中，所述偏置電路由晶體管(Q2)、二極管(D1)、二極管(擬)以及電阻 (Rl)構(gòu)成；所述晶體管0^2)的集電極與基極之間通過電阻(Rl)連接；晶體管0^2)的基極 通過串聯(lián)的二極管(Dl)和二極管(擬)接地，二極管(Dl)的正極與晶體管的基極相 連接，二極管(擬)的負極與地相連接；晶體管的發(fā)射極與線性度補償電路的輸入端相 連接。上述方案中，所述線性度補償電路中的偏置電路上設(shè)有一路耦合通路，來實現(xiàn)線 性化補償部分的增益壓縮。一種前端發(fā)射機，應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中，包括串聯(lián)級聯(lián)的多級射頻功率放大器， 所述串聯(lián)級聯(lián)的多級射頻功率放大器，包括線性度補償電路和功率放大器，所述線性度補 償電路和所述功率放大器之間為串聯(lián)式級聯(lián)。
上述方案中，所述的線性度補償電路由一級射頻放大器晶體管和使該放大器晶體 管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，所述功率放大器偏置在AB類狀態(tài)。上述方案中，所述線性度補償電路中的射頻放大器晶體管Oil)的集電極與線性 度補償電路的輸出端和扼流圈相連，基極與線性度補償電路的輸入端相連接，發(fā)射極接地。上述方案中，所述偏置電路由晶體管(Q2)、二極管(D1)、二極管(擬)以及電阻 (Rl)構(gòu)成；所述晶體管0^2)的集電極與基極之間通過電阻(Rl)連接；晶體管0^2)的基極 通過串聯(lián)的二極管(Dl)和二極管(擬)接地，二極管(Dl)的正極與晶體管的基極相 連接，二極管(擬)的負極與地相連接；晶體管的發(fā)射極與線性度補償電路的輸入端相 連接。上述方案中，所述線性度補償電路中的偏置電路上設(shè)有一路耦合通路，來實現(xiàn)線 性化補償部分的增益壓縮。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果為本發(fā)明產(chǎn)生線性化補償?shù)碾娐酚赏ㄟ^偏置電路的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使得該級射頻放大 器晶體管的偏置電流隨著輸入功率增加而增大，增加該射頻放大器晶體管在比較高的功率 輸入的情況下的增益，從而產(chǎn)生增益膨脹，通過與另外一級放大器的并聯(lián)連接，可以用所產(chǎn) 生的增益膨脹來補償后一級放大器的增益壓縮，從而提高功率放大器的線性度。


圖1為本發(fā)明實施例提供的一種射頻功率放大器的電路圖；圖2為本發(fā)明實施例中的線性度補償電路的電路圖；圖3是圖2所示線性度補償電路在射頻信號輸入的情況下所產(chǎn)生的增益膨脹的曲 線.
一入 ，圖4是常規(guī)放大器的功率增益隨輸入功率變化的曲線；圖5是常規(guī)放大器的輸出功率隨輸入功率變化的曲線；圖6是采用本發(fā)明實施例提出的射頻功率放大器的功率增益隨輸入功率變化的 曲線；圖7是采用本發(fā)明實施例提出的射頻功率放大器的輸出功率隨輸入功率變化的 曲線。
具體實施例方式在本發(fā)明實施例中，提供了一種射頻功率放大器的實現(xiàn)方案，在該實現(xiàn)方案中，利 用自適應(yīng)偏置電路使得一級射頻放大電路隨著輸入功率的增大而產(chǎn)生增益壓縮，來補償并 聯(lián)連接的另外一級的放大器隨著輸入功率的增大而產(chǎn)生的增益壓縮，從而提高整個電路的 線性度。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器主要應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中的前端發(fā)射機 中，輔助射頻功率放大器將經(jīng)過上變頻后的信號無失真地放大，傳送給天線發(fā)射出去。如圖1所示，本發(fā)明實施例的串聯(lián)級聯(lián)的多級射頻功率放大器包括線性度補償電路101和放大器102兩部分。線性度補償電路101由自適應(yīng)偏置電路103和射頻放大器晶 體管104構(gòu)成。自適應(yīng)偏置電路103在此實現(xiàn)兩個功能，一是為射頻放大器晶體管104提供 偏置，使其偏置在AB類狀態(tài)；二是當(dāng)輸入功率增加的時候，通過檢測到的功率來調(diào)節(jié)偏置 點的電壓，從而改變射頻放大器晶體管104的偏置電流，使得該射頻放大器晶體管的電流 隨著輸入功率的增加而增大，使得通過該射頻放大器晶體管的信號的增益隨著輸入功率的 增加而增大，即產(chǎn)生增益膨脹。放大器102為常規(guī)的功率放大器，在大信號輸入的情況下， 由于其本身非線性特征，將會產(chǎn)生增益壓縮。在本發(fā)明實施例中，由線性度補償電路101隨 著輸入功率的增加而產(chǎn)生的增益膨脹，和由放大器102隨輸入功率的增加而產(chǎn)生的增益壓 縮，兩者相抵消，從而提高整體功率放大器輸出的IdB壓縮點?，F(xiàn)詳細說明本發(fā)明實施例的線性度補償電路101。如圖2所示，射頻放大器晶體管 Ql集電極與線性度補償電路的輸出端和扼流圈RFC相連，基極與線性度補償電路的輸入端 相連接，發(fā)射極接地。晶體管Ql偏置在AB類狀態(tài)，從線性度補償電路的輸入端接收輸入信 號并產(chǎn)生一個放大的輸出信號，該射頻晶體管Ql的工作點主要由集電極上的直流偏置Ia 確定。扼流圈RFC連接直流源以及射頻晶體管的集電極，阻止射頻信號進入直流源。晶體 管Q2，二極管D1、D2以及電阻Rl構(gòu)成了一個偏置電路201，產(chǎn)生的偏置電壓為Vm = Vreg-IBR-VBE2(1)
一.極f I)3連接品體f Q2的坫極巧射枷丨^輸入端，使口少足HJ ；IW ^能夠 接注入到品 體f Q2，注入足的人??！卜比于輸入功率的人小。注入的射秈 , 紓過品體t Q2整流G將使得 02坫極巧發(fā)射極之間的結(jié)屯川降低， &Ve￡的人小巧注入的別1IWin 的人小成ιΗ比，則
根裾公式(1)，此吋所產(chǎn)卞的屯川為Vm = Vreg-IeR- (Vbe2+ Δ VBE) ( 2)由( 可知，此時偏置電路201所產(chǎn)生的偏置電壓隨著輸出功率的增大而增大，因 此，射頻放大器晶體管Ql的直流偏置電流Ia也會隨著輸入功率的增加而增大，也就是說， 射頻放大器晶體管Ql的工作點會隨著輸入功率的增加而移動，最終導(dǎo)致在高功率輸入的 情況下信號的功率增益變大，即產(chǎn)生增益膨脹現(xiàn)象。由圖2所示電路可以看出，相對與常規(guī) 的AB類功放電路來說，增加了一個從二極管D3到晶體管Q2的功率耦合通路。圖3是圖2所示電路在射頻信號輸入的情況下所產(chǎn)生的增益膨脹的曲線，由圖可 見，由于其本身的非線性特性，電路的增益會隨著信號的增大而最終呈現(xiàn)下降的趨勢，但是 由于采用了自適應(yīng)偏置電路，使得當(dāng)輸入功率增大的過程中，信號的增益會受到輸入功率 的影響而產(chǎn)生膨脹。在此選取常規(guī)放大器線性度與采用本發(fā)明實施例的射頻功率放大器的線性度效 果相比較。圖4是本發(fā)明實施例選定作比較的常規(guī)放大器的功率增益隨輸入功率變化的曲 線，圖5是本發(fā)明實施例選定的常規(guī)放大器的輸出功率隨輸入功率變化的曲線。由圖4可 以看出，當(dāng)輸入功率達到-2daii左右時，整個功率增益下降了 IdB左右，即達到了 IdB壓縮 點。由圖5可知，此時的輸出IdB壓縮點為24.02daii。圖6是采用本發(fā)明提出的射頻功率放大器的功率增益隨輸入功率變化的曲線，圖7是采用本發(fā)明提出的射頻功率放大器的輸出功率隨輸入功率變化的曲線。由圖6可以看 出，當(dāng)輸入功率達到2daii左右時，整個功率增益下降了 IdB左右，即達到了 IdB壓縮點，由 圖7可知，此時的輸出IdB壓縮點高達28. 48daii。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的放大器相比，IdB壓縮點至 少提高了 4個dB以上。綜上所述，通過本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器，可以極大的提升功率輸出 的IdB壓縮點，提高射頻功率放大器的線性度，線性度補償電路和放大器通過并聯(lián)連接的 形式連接在一起，其中產(chǎn)生線性化補償?shù)碾娐酚梢患壣漕l放大器晶體管和使該放大器晶體 管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，通過偏置電路的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使得該級射頻放大器晶體 管的偏置電流隨著輸入功率增加而增大，增加該射頻放大器晶體管在比較高的功率輸入的 情況下的增益，從而產(chǎn)生增益膨脹，通過與另外一級放大器的并聯(lián)連接，可以用所產(chǎn)生的增 益膨脹來補償后一級放大器的增益壓縮，從而提高功率放大器的IdB壓縮點。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各單元、結(jié)構(gòu)或組成部分可以 用成一體地元件或構(gòu)件實現(xiàn)，也可以分別由單個的元件或構(gòu)件實現(xiàn)。本發(fā)明對此不作限制。 放大器的級數(shù)可以根據(jù)實際需要而定，也可以選用多級的線性化補償結(jié)構(gòu)，在此不限于上 述，只要能完成本發(fā)明的目的即可。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種射頻功率放大器，其特征在于包括線性度補償電路和放大器，所述線性度補 償電路和所述放大器之間為并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器，其特征在于所述的線性度補償電路由一級 射頻放大器晶體管和使該放大器晶體管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，所述射頻功率放大 器偏置在AB類狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器，其特征在于所述線性度補償電路中的射頻 放大器晶體管的集電極與線性度補償電路的輸出端和扼流圈相連，基極與線性度補償電路 的輸入端相連接，發(fā)射極接地。
4.如權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器，其特征在于所述偏置電路由晶體管(Q2)、二 極管(Dl)、二極管(D2)以及電阻(Rl)構(gòu)成；所述晶體管0^2)的集電極與基極之間通過電 阻(Rl)連接；晶體管的基極通過串聯(lián)的二極管(Dl)和二極管(擬)接地，二極管(Dl) 的正極與晶體管的基極相連接，二極管(擬)的負極與地相連接；晶體管的發(fā)射 極與線性度補償電路的輸入端相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的射頻功率放大器，其特征在于所述線性度補償電路中的偏置 電路上設(shè)有一路耦合通路，來實現(xiàn)線性化補償部分的增益壓縮。
6.一種前端發(fā)射機，應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中，其特征在于包括串聯(lián)級聯(lián)的多級射頻 功率放大器，所述串聯(lián)級聯(lián)的多級射頻功率放大器，包括線性度補償電路和功率放大器，所 述線性度補償電路和所述功率放大器之間為串聯(lián)式級聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的前端發(fā)射機，其特征在于所述的線性度補償電路由一級射頻 放大器晶體管和使該放大器晶體管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，所述功率放大器偏置在 AB類狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的前端發(fā)射機，其特征在于所述線性度補償電路中的射頻放大 器晶體管Oil)的集電極與線性度補償電路的輸出端和扼流圈相連，基極與線性度補償電 路的輸入端相連接，發(fā)射極接地。
9.如權(quán)利要求7所述的前端發(fā)射機，其特征在于所述偏置電路由晶體管(Q2)、二極 管(Dl)、二極管(D2)以及電阻(Rl)構(gòu)成；所述晶體管0^2)的集電極與基極之間通過電阻 (Rl)連接；晶體管的基極通過串聯(lián)的二極管(Dl)和二極管(擬)接地，二極管(Dl)的 正極與晶體管的基極相連接，二極管(擬)的負極與地相連接；晶體管的發(fā)射極 與線性度補償電路的輸入端相連接。
10.如權(quán)利要求9所述的前端發(fā)射機，其特征在于所述線性度補償電路中的偏置電路 上設(shè)有一路耦合通路，來實現(xiàn)線性化補償部分的增益壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻功率放大器，包括線性度補償電路和放大器，所述線性度補償電路和所述放大器通過并聯(lián)的形式連接在一起，所述的線性度補償電路由一級射頻放大器晶體管和使該放大器晶體管產(chǎn)生增益壓縮的偏置電路構(gòu)成，所述射頻功率放大器偏置在AB類狀態(tài)。本發(fā)明產(chǎn)生線性化補償?shù)碾娐酚赏ㄟ^偏置電路的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使得該級射頻放大器晶體管的偏置電流隨著輸入功率增加而增大，增加該射頻放大器晶體管在比較高的功率輸入的情況下的增益，從而產(chǎn)生增益膨脹，通過與另外一級放大器的并聯(lián)連接，可以用所產(chǎn)生的增益膨脹來補償后一級放大器的增益壓縮，從而提高功率放大器的線性度。
文檔編號H03F3/20GK102111112SQ20091031238
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者張宗楠, 張海瑛, 郝明麗 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所