專利名稱：具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路。
背景技術(shù)：
功率放大器是通信系統(tǒng)中非線性最強(qiáng)的器件之一，功放線性度的好壞直接影響整 個(gè)通信系統(tǒng)的性能。當(dāng)功率放大器輸入功率較大時(shí)，其有源器件參數(shù)(晶體管跨導(dǎo)gm和基 極-集電極之間的結(jié)電容Cli等)將會(huì)隨輸入功率變化，導(dǎo)致功率放大器進(jìn)入非線性工作狀 態(tài)，產(chǎn)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(shè)計(jì)中常用的線性化技術(shù)主要包括前饋、反饋、預(yù)失真、數(shù)字信號(hào)處理 預(yù)失真和后向失真，其中預(yù)失真技術(shù)是最為常用最為簡(jiǎn)單的線性化技術(shù)。采用預(yù)失真技術(shù) 的電路可在功率放大器輸入級(jí)產(chǎn)生幅度和相位的預(yù)失真，從而對(duì)功率放大器后級(jí)產(chǎn)生的非 線性失真進(jìn)行補(bǔ)償。目前，有兩種常用的預(yù)失真電路結(jié)構(gòu)功率吸收器和反饋網(wǎng)絡(luò)。這兩種 結(jié)構(gòu)都在固定的偏置條件下，才會(huì)發(fā)揮其預(yù)失真功能。環(huán)境溫度的改變，工藝的偏差以及晶 體管的老化都會(huì)導(dǎo)致電路的工作點(diǎn)發(fā)生變化，使這種預(yù)失真電路的補(bǔ)償失效，從而產(chǎn)生不 可預(yù)估的非線性失真。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，其使預(yù)失 真電路具有更好的精確度，可以補(bǔ)償功率放大器后級(jí)電路產(chǎn)生的增益壓縮和正相位偏差， 提高其線性度。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，包 括射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管，所述晶體管的基極與放大器電路的輸入端連接，所述晶體管 的射極通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與放大器電路的輸出端連接，從所述晶體管的基極到集電極之間 連接有RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，所述晶體管的集電極連接有外部可調(diào)偏置電壓，從所述集電極 到到外部可調(diào)偏置電壓之間還連接有第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，從所述晶體管的射極到地 之間連接有第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。其中，所述RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)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(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)起調(diào)制RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋強(qiáng)度的作用。所述第 二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)起增大電路的輸入阻抗、功率增益與負(fù)相位偏移的作用。通過(guò)調(diào)整上 述三個(gè)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，即可控制放大器電路功率增益的大小及增益和相位的預(yù)失真強(qiáng)度。通 過(guò)外部可調(diào)偏置電壓可以在外部對(duì)放大器電路的偏置電壓進(jìn)行微調(diào)，從而補(bǔ)償環(huán)境溫度改 變、工藝偏差以及晶體管老化等產(chǎn)生的不可預(yù)估的非線性失真。進(jìn)一步的，在上述放大器電路中，所述并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括從晶體管的基極到集 電極之間串聯(lián)的第一電容和第一電阻。進(jìn)一步的，在上述放大器電路中，所述第一串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括從晶體管的集電 極到外部可調(diào)偏置電壓之間串聯(lián)的第一電感和第二電阻。[0009]進(jìn)一步的，在上述放大器電路中，所述第二串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括從晶體管的發(fā)射 極到地之間串聯(lián)的第二電感和第三電阻。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.本實(shí)用新型在射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管的基極到集電極之間連接RC并聯(lián)負(fù)反 饋網(wǎng)絡(luò)，減小了預(yù)失真電路的正相位偏移。2.本實(shí)用新型在射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管的集電極到外部可調(diào)偏置電壓之間連 接第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)整第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)中的元件值可以調(diào)制RC并聯(lián) 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋強(qiáng)度。3.本實(shí)用新型在射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管的發(fā)射極到地之間連接有第二 RL串聯(lián) 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，增大預(yù)失真電路的輸入阻抗、功率增益與負(fù)相位偏移。4.本實(shí)用新型放大器電路的輸入端可直接匹配至50歐姆，無(wú)需額外的匹配網(wǎng)絡(luò)， 適用于寬帶電路的設(shè)計(jì)。5.本實(shí)用新型在外部連接有可調(diào)偏置電壓，通過(guò)調(diào)整此偏置電壓，可以補(bǔ)償環(huán)境 溫度改變、工藝偏差以及晶體管老化等產(chǎn)生的不可預(yù)估的非線性失真。
以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)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(shí)用新型具體實(shí)施例的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型電路原理圖的小信號(hào)模型等效電路圖。圖4a為本實(shí)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(shí)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并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；2第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；3第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng) 絡(luò)；4輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；IN輸入端；OUT輸出端；Vref外部可調(diào)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 晶體管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖Ia和圖Ib所示，現(xiàn)有技術(shù)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(tài)，產(chǎn)生增益壓縮與正相位偏移。輸入功率越大，功放產(chǎn)生的非線性越嚴(yán)重，導(dǎo)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(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟 隨器結(jié)構(gòu)的晶體管Q1，即所述晶體管Ql為共集電極晶體管，所述晶體管Ql的基極與放大器 電路的輸入端IN連接，所述晶體管Ql的射極通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)4與放大器電路的輸出端 OUT連接，從所述晶體管Ql的基極到集電極之間連接有RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)1，從所述晶體 管Ql的集電極到地之間連接有第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)2，從所述晶體管Ql的射極到地之 間連接有第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)3。[0027]從所述第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)2到地之間還設(shè)有外部可調(diào)偏置電壓Vref。所述RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)1包括從晶體管Ql的基極到集電極之間串聯(lián)的第一電容 Cl和第一電阻Rl。所述第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)2包括從晶體管Ql的集電極到外部可調(diào)偏置電壓 Vref之間串聯(lián)的第一電感Ll和第二電阻R2。所述第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)3包括從晶體管Ql的發(fā)射極到地之間串聯(lián)的第二電 感L2和第三電阻R3。通過(guò)調(diào)整RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)1、第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)2與第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋 網(wǎng)絡(luò)3中的元件值，使共集電極晶體管Ql的輸入阻抗的實(shí)部為50歐姆，與第三電容C3串 聯(lián)后，從信號(hào)輸入端向共集電極晶體管Ql看去呈現(xiàn)一個(gè)50歐姆純電阻，達(dá)到直接匹配至50 歐姆的目的。使電路靜態(tài)偏置于飽和區(qū)，隨著輸入功率的增大，偏置點(diǎn)向放大區(qū)移動(dòng)，共集 電極晶體管Ql中的跨導(dǎo)gm隨著輸入功率的增加而增加，預(yù)失真電路的功率增益也將隨之 增大，產(chǎn)生功率擴(kuò)張。當(dāng)輸入功率進(jìn)一步增加時(shí)，共集電極晶體管Ql的動(dòng)態(tài)工作范圍將進(jìn) 入深度飽和區(qū)與截止區(qū)，導(dǎo)致其跨導(dǎo)8111平均值減少，因此電路的功率增益將會(huì)下降。外部 連接有可調(diào)偏置電壓Vref，通過(guò)調(diào)整此偏置電壓Vref，可以補(bǔ)償環(huán)境溫度改變、工藝偏差 以及晶體管老化等產(chǎn)生的不可預(yù)估的非線性失真。在外部可調(diào)偏置電壓Vref與第一 RL串 聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)2的連接端到地之間連接有第二電容C2，把交流信號(hào)短路到地，消除交流信 號(hào)對(duì)外部直流偏置電壓Vref的干擾。如圖3所示，本實(shí)用新型電路原理圖的小信號(hào)模型等效電路圖，其中，gm、Cp Cp Rn、Ru分別為晶體管的跨導(dǎo)、發(fā)射結(jié)電容、集電結(jié)電容、發(fā)射結(jié)電阻、集電結(jié)電阻，Zin是從信 號(hào)輸入的源端看進(jìn)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(quán)利要求一種具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管(Q1)，所述晶體管(Q1)的基極與放大器電路的輸入端(IN)連接，所述晶體管(Q1)的射極通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(4)與放大器電路的輸出端(OUT)連接，其特征在于從所述晶體管(Q1)的基極到集電極之間連接有RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(1)，所述晶體管(Q1)的集電極連接有外部可調(diào)偏置電壓(Vref)，從所述集電極到到外部可調(diào)偏置電壓(Vref)之間還連接有第一RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(2)，從所述晶體管(Q1)的射極到地之間連接有第二RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，其特征在于 所述RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(1)包括從晶體管(Ql)的基極到集電極之間串聯(lián)的第一電容(Cl) 和第一電阻(Rl)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，其特征在于 所述第一 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(2)包括從晶體管(Ql)的集電極到外部可調(diào)偏置電壓(Vref) 之間串聯(lián)的第一電感(Li)和第二電阻(R2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，其特征在于 所述第二 RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)(3)包括從晶體管(Ql)的發(fā)射極到地之間串聯(lián)的第二電感 (L2)和第三電阻(R3)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有可調(diào)預(yù)失真功能的射頻功率放大器電路，包括射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管，所述晶體管的基極與放大器電路的輸入端連接，所述晶體管的射極通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與放大器電路的輸出端連接，從所述晶體管的基極到集電極之間連接有RC并聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，所述晶體管的集電極連接有外部可調(diào)偏置電壓，從所述集電極到到外部可調(diào)偏置電壓之間還連接有第一RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，從所述晶體管的射極到地之間連接有第二RL串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。其使預(yù)失真電路具有更好的精確度，可以補(bǔ)償功率放大器后級(jí)電路產(chǎn)生的增益壓縮和正相位偏差，提高其線性度。
文檔編號(hào)H03F3/20GK201726369SQ20102025254
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者張曉東, 程華, 胡善文, 錢(qián)罕杰, 高懷 申請(qǐng)人:蘇州英諾迅科技有限公司