專利名稱：射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償電路及方法
射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器技術(shù)，尤其涉及提供穩(wěn)定偏置電流的射頻功率放大器柵壓溫度補(bǔ)償電路與方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的迅 猛發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)射頻功率放大器線性的要求越來越高。放大器件在不同溫度時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生漂移，使得功放線性發(fā)生變化，從而影響射頻指標(biāo)。對(duì)于功放柵壓，不同的柵極電壓可以得到不同的靜態(tài)工作電流。因此，為了保證射頻功率放大器在不同溫度下的性能參數(shù)，需要對(duì)功放放大器提供穩(wěn)定的偏置電流。一種傳統(tǒng)的柵壓溫度補(bǔ)償方法是硬件補(bǔ)償方法，硬件補(bǔ)償方法主要利用熱敏電阻的特性、二極管、三極管的溫度特性來控制功放柵壓，從而補(bǔ)償靜態(tài)工作電流隨溫度的變化，改善功放的線性度。其優(yōu)點(diǎn)是電路原理簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是補(bǔ)償精度低，會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償，生產(chǎn)一致性差，使得功放工作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償電路，所述電路包括射頻開關(guān)、柵壓調(diào)節(jié)部分、溫度檢測(cè)部分、微控制器和電流檢測(cè)部分。其中，所述射頻開關(guān)依次連接所述射頻功率放大器、電流檢測(cè)部分、微控制器構(gòu)成一回路；所述柵壓調(diào)節(jié)部分包括硬件補(bǔ)償模塊和修正補(bǔ)償模塊；所述溫度檢測(cè)部分與所述微控制器連接，所述微控制器根據(jù)所述射頻功率放大器的溫度對(duì)所述射頻功率放大器進(jìn)行柵壓溫度補(bǔ)償。作為一種優(yōu)選方案，所述射頻開關(guān)的插入損耗為0.3 0.7分貝，隔離度為42 48分貝，回波損耗為23 27分貝。作為一種優(yōu)選方案，所述射頻功率放大器為A類或AB類放大器。作為一種優(yōu)選方案，所述柵壓調(diào)節(jié)部分包括電位器，用于調(diào)節(jié)所述硬件補(bǔ)償模塊和修正補(bǔ)償模塊的輸出。作為一種優(yōu)選方案，所述溫度檢測(cè)部分包括模擬溫度傳感器。作為一種優(yōu)選方案，所述微控制器為8位單片機(jī)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償方法，所述方法包括:存儲(chǔ)預(yù)設(shè)溫度段的修正柵壓值，所述修正柵壓值使所述射頻功率放大器在對(duì)應(yīng)溫度下的靜態(tài)工作電流與其目標(biāo)值的差距在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)；實(shí)時(shí)檢測(cè)所述射頻功率放大器的實(shí)時(shí)溫度，根據(jù)所述實(shí)時(shí)溫度查找對(duì)應(yīng)的溫度段的修正柵壓值，并將所述修正柵壓值輸出給所述射頻功率放大器的柵極。作為一種優(yōu)選方案，存儲(chǔ)預(yù)設(shè)溫度段的修正柵壓值的方法是:接通射頻功率放大器的電源，使所述射頻功率放大器處于靜態(tài)工作狀態(tài)；打開射頻開關(guān)，通過微控制器輸出柵壓值到所述射頻功率放大器的柵極，使所述射頻功率放大器具有預(yù)設(shè)的線性度；根據(jù)所述射頻功率射頻功率放大器的溫度值，通過比較法計(jì)算修正補(bǔ)償相應(yīng)的柵壓值，并存儲(chǔ)。
作為一種優(yōu)選方案，所述的溫度段是-30°c -20°c，-20°C -10°c，-10°c -0°c，-O0C 10°C，10°C 20°C，20 0C 30°C，30°C 40°C，40 °C 50°C，50°C 60°C，60 °C 70°C，70°C 80 ,80 90°C。本發(fā)明結(jié)合了硬件補(bǔ)償和軟件修正，可以保證根據(jù)不同溫度輸出對(duì)應(yīng)的柵壓值，提供穩(wěn)定的偏置電流，提聞功放的射頻性能指標(biāo)。

圖1為本發(fā)明提供的功放柵壓電路的原理圖；圖2為圖1所示功放柵壓電路的射頻開關(guān)的示意框圖；圖3為圖1所示功放柵壓電路的示意框圖；圖4為圖1所示功放柵壓電路的溫度檢測(cè)部分的示意框圖；圖5為圖1所示功放柵壓電路的電流檢測(cè)部分的示意框圖；圖6為圖1所示功放柵壓電路的流程圖。
具體實(shí)施方式參考圖1，射頻功率放大器2對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。本發(fā)明提供的功放柵壓電路提供偏置電流，以調(diào)節(jié)射頻功率放大器2的柵壓。該功放柵壓電路包括射頻開關(guān)1、用于調(diào)節(jié)射頻功率放大器2的柵壓調(diào)節(jié)部分3、用于檢測(cè)射頻功率放大器2溫度的溫度檢測(cè)部分4、用于檢測(cè)射頻功率放大器2的漏極電流值的電流檢測(cè)部分6、以及微控制器5。所述微控制器5連接射頻開關(guān)1、柵壓調(diào)節(jié)部分3、溫度檢測(cè)部分4以及電流檢測(cè)部分6。，柵壓調(diào)節(jié)部分3包括硬件補(bǔ)償模塊和修正補(bǔ)償模塊，修正補(bǔ)償模塊與溫度檢測(cè)部分4、電流檢測(cè)部分6連接，根據(jù)射頻功率放大器2的溫 度、漏極電流值對(duì)射頻功率放大器2的柵壓進(jìn)行修正補(bǔ)償。參考圖2，本實(shí)例中，射頻開關(guān)I是控制射頻信號(hào)輸入開關(guān)。HMC284的插入損耗大約為0.5dB,隔離度大約為45dB，回波損耗大約為25dB，PldB值大約為20dBm。微控制器5輸出高低電平作為開關(guān)。高電平射頻信號(hào)打開，低電平射頻信號(hào)關(guān)閉。參考圖3，柵壓調(diào)節(jié)部分包括柵壓硬件補(bǔ)償模塊和柵壓修正補(bǔ)償模塊，用于調(diào)節(jié)射頻功率放大器的柵極電壓。微控制器5通過AD5314輸出電壓值，并經(jīng)電位器3266W調(diào)節(jié)后輸出給射頻功率放大器2的柵極。電位器一端串聯(lián)二極管BAS16，達(dá)到柵壓硬件補(bǔ)償功能。射頻功率放大器2的柵壓值可以通過軟件配置終端和電位器3266W兩種方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便調(diào)試。溫度對(duì)二極管的性能有一定的影響，溫度降低時(shí)，二極管正向壓降升高；溫度升高時(shí)，二極管正向壓降降低。而射頻功率放大器2在溫度降低時(shí)，靜態(tài)電流變小，需要增加?xùn)艍褐?，使得靜態(tài)電流變大。二極管在溫度降低時(shí)，正向壓降升高，剛好補(bǔ)償了柵壓值。射頻功率放大器2在溫度升高時(shí)，靜態(tài)電流變大，需要減小柵壓值，使得靜態(tài)電流減小。二極管在溫度升高時(shí)，正向壓降降低，剛好補(bǔ)償了柵壓值。參考圖4，本發(fā)明的溫度檢測(cè)部分4用于實(shí)時(shí)檢測(cè)射頻功率放大器2的工作溫度。本實(shí)例采用的模擬溫度傳感器TMP36，檢測(cè)溫度范圍是-40°C 125°C，檢測(cè)精度±2°C，檢測(cè)比例因子10mV/°C，輸出電壓值范圍IOOmV 2000mV。其所在印刷電路板的擺放位置盡量靠近射頻功率放大器2，以檢測(cè)較為準(zhǔn)確的射頻功率放大器溫度值。模擬溫度傳感器TMP36檢測(cè)出的電壓值經(jīng)過運(yùn)算放大器LM2904放大，輸入到微控制器5。參考圖5，電流檢測(cè)部分6用于實(shí)時(shí)檢測(cè)射頻功率放大器2的漏極電流。電流并聯(lián)監(jiān)視器INA138是高側(cè)，單向測(cè)量電流并聯(lián)監(jiān)視器。電流并聯(lián)監(jiān)視器INA138檢測(cè)出的電壓值經(jīng)過運(yùn)算放大器LM2904放大，輸入到微控制器5。本實(shí)例的調(diào)節(jié)射頻功率放大器2的柵壓的過程如圖6所示，包括:1、射頻功率放大器2接通電源后，射頻功率放大器2處于靜態(tài)工作狀態(tài)。通過軟件配置終端和電位器調(diào)節(jié)射頻功率放大器2的柵壓值，使得靜態(tài)電流符合功放管供應(yīng)商提供的經(jīng)驗(yàn)值。2、在常溫條件下，打開射頻開關(guān)1，通過軟件配置終端和電位器調(diào)試設(shè)定射頻功率放大器2的柵壓值，使得射頻功率放大器2具有較好的線性指標(biāo)。關(guān)閉射頻開關(guān)1，存儲(chǔ)此時(shí)射頻功率放大器2的柵壓值。電流檢測(cè)6檢測(cè)此時(shí)射頻功率放大器2的漏極電流值。溫度檢測(cè)4檢測(cè)此時(shí)射頻功率放大器2溫度。微控制器5設(shè)定這個(gè)溫度下的靜態(tài)工作電流值為目標(biāo)值。3、在溫度范圍-30°C 90°C，按照每10°C劃分溫度段，微控制器5運(yùn)用軟件比較法修正補(bǔ)償相應(yīng)的柵壓值，以滿足不同溫度段，射頻功率放大器2的靜態(tài)工作電流與目標(biāo)值保持一致。同時(shí)存儲(chǔ)該溫度段相應(yīng)的射頻功率放大器2柵壓修正補(bǔ)償值。完成軟件修正補(bǔ)償設(shè)置。本實(shí)例中，溫度段是-30°c -20°c，-20°c -10°c，_10°C _0°C，-0°C 10°C，10°C 20°C，20°C 30°C，30°C 40°C，40°C 50°C，50°C 60°C，60°C 70°C，70°C 80°C,80°C 90°C。在不同溫度段，微控制器5運(yùn)用軟件比較法修正柵壓值，以滿足功放管的靜態(tài)工作電流與目標(biāo)值保持一致。以工作環(huán)境的常溫作為初始溫度，以常溫時(shí)射頻功率放大器2的柵壓值為初始柵極電壓，以常溫時(shí)射頻功率放大器2的靜態(tài)工作電流值為目標(biāo)值。實(shí)時(shí)采樣射頻功率放大器2的溫度，當(dāng)在某個(gè)溫度段時(shí)，增加(降低)柵壓值，以IOmV為步進(jìn)，實(shí)時(shí)采樣靜態(tài)工作電流，與目標(biāo)值比較，當(dāng)與目標(biāo)值的偏差在誤差允許范圍內(nèi)，完成比較，將存儲(chǔ)此時(shí)溫度段的射頻功率放大器2柵壓修正補(bǔ)償值。所述的軟件比較法是以工作環(huán)境的常溫20°C 30°C作為初始溫度，以常溫時(shí)射頻功率放大器2的柵壓值為初始柵極電壓Vetl,以常溫時(shí)射頻功率放大器2的靜態(tài)工作電流值為目標(biāo)值Ιτ。在某個(gè)溫度段時(shí)，實(shí)時(shí)采樣靜態(tài)工作電流IQ1，比較Iqi與It的大小，如果Iqi> It，在初始柵極電壓Vetl基礎(chǔ)上降低柵壓值，以IOmV為步進(jìn)；第二次實(shí)時(shí)采樣靜態(tài)工作電流IQ2，比較Iq2與It的大小，如果Iqi > It，第二次在初始柵極電壓Vetl基礎(chǔ)上降低柵壓值，
以IOmV為步進(jìn)；......第N次實(shí)時(shí)采樣靜態(tài)工作電流IQN，比較Iqn與It的大小，當(dāng)與目標(biāo)
值的偏差在誤差允許范圍內(nèi)，完成比較，將存儲(chǔ)此時(shí)溫度段的射頻功率放大器2柵壓修正補(bǔ)償值-10*(N-1)mV。反之，如果Iqi < It，經(jīng)過N次比較后，則存儲(chǔ)該溫度段的射頻功率放大器2柵壓修正補(bǔ)償值10* (N-1)mV。此處需要說明的是采用硬件補(bǔ)償時(shí)，會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。當(dāng)硬件補(bǔ)償出現(xiàn)欠補(bǔ)償時(shí)，射頻功率放大器2的靜態(tài)工作電流隨工作溫度的升高而升高，軟件修正補(bǔ)償柵壓值為負(fù)。當(dāng)硬件補(bǔ)償出現(xiàn)過補(bǔ)償時(shí)，射頻功率放大器2的靜態(tài)工作電流隨工作溫度的升高而降低，軟件修正補(bǔ)償柵壓值為正。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償電路，包括射頻開關(guān)(I)、柵壓調(diào)節(jié)部分(3)、溫度檢測(cè)部分(4)、微控制器(5)和電流檢測(cè)部分￠)，其特征在于: 所述射頻開關(guān)(I)依次連接所述射頻功率放大器、電流檢測(cè)部分￠)、微控制器(5)并構(gòu)成一回路； 所述柵壓調(diào)節(jié)部分(3)包括硬件補(bǔ)償模塊和軟件修正補(bǔ)償模塊； 所述溫度檢測(cè)部分(4)與所述微控制器(5)連接，所述微控制器(5)根據(jù)所述射頻功率放大器的溫度對(duì)所述射頻功率放大器進(jìn)行柵壓溫度補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵壓溫度補(bǔ)償電路，其特征在于，所述射頻開關(guān)(I)的插入損耗為0.3 0.7分貝，隔離度為42 48分貝，回波損耗為23 27分貝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵壓溫度補(bǔ)償電路，其特征在于，所述射頻功率放大器為A類或AB類放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵壓溫度補(bǔ)償電路，其特征在于，所述柵壓調(diào)節(jié)部分(3)包括電位器，用于調(diào)節(jié)所述硬件補(bǔ)償模塊和修正補(bǔ)償模塊的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵壓溫度補(bǔ)償電路，其特征在于，所述溫度檢測(cè)部分(4)包括模擬溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵壓溫度補(bǔ)償電路，其特征在于，所述微控制器為8位單片機(jī)。
7.射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述方法包括: 存儲(chǔ)預(yù)設(shè)溫度段的修正柵壓值，所述修正柵壓值使所述射頻功率放大器在對(duì)應(yīng)溫度下的靜態(tài)工作電流與其目標(biāo)值的差距在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)； 實(shí)時(shí)檢測(cè)所述射頻功率放大器的實(shí)時(shí)溫度，根據(jù)所述實(shí)時(shí)溫度查找對(duì)應(yīng)的溫度段的修正柵壓值，并將所述修正柵壓值輸出給所述射頻功率放大器的柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵壓溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，存儲(chǔ)預(yù)設(shè)溫度段的修正柵壓值的方法是: 接通射頻功率放大器的電源，使所述射頻功率放大器處于靜態(tài)工作狀態(tài)； 打開射頻開關(guān)，通過微控制器輸出柵壓值到所述射頻功率放大器的柵極，使所述射頻功率放大器具有預(yù)設(shè)的線性度； 根據(jù)所述射頻功率射頻功率放大器的溫度值，通過比較法計(jì)算修正補(bǔ)償相應(yīng)的柵壓值，并存儲(chǔ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵壓溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的溫度段是-30°C -20°C，-20°C -10°C，-10°C -0°C，-0°C 10°C，10°C 20°C，20°C 30°C，30°C 40°C，40°C 50°C，50°C 60°C，60°C 70°C，70°C 80°C，80°C 90°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及射頻功率放大器的柵壓溫度補(bǔ)償電路以及柵壓溫度補(bǔ)償方法。所述補(bǔ)償電路包括依次連接成一回路的射頻開關(guān)(1)、功率放大器(2)、電流檢測(cè)部分(6)和微控制器(5)。微控制器與溫度檢測(cè)部分(4)連接，根據(jù)射頻功率放大器的溫度對(duì)射頻功率放大器進(jìn)行柵壓溫度補(bǔ)償。所述補(bǔ)償方法是柵壓硬件補(bǔ)償方法和柵壓軟件修正補(bǔ)償方法的結(jié)合，包括實(shí)時(shí)檢測(cè)所述射頻功率放大器的實(shí)時(shí)溫度，根據(jù)所述實(shí)時(shí)溫度查找對(duì)應(yīng)的溫度段的修正柵壓值，并將所述修正柵壓值輸出給所述射頻功率放大器的柵極。實(shí)施本發(fā)明可以保證根據(jù)不同溫度輸出對(duì)應(yīng)的柵壓值，提供穩(wěn)定的偏置電流，提高功放的射頻性能指標(biāo)。
文檔編號(hào)H03F3/189GK103208970SQ20121001379
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者朱超, 李勇軍 申請(qǐng)人:深圳國人通信有限公司