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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

文檔序號:7517559閱讀:284來源:國知局
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
本發(fā)明涉及一種具有可調(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)中非線性最強的器件之一,功放線性度的好壞直接影響整 個通信系統(tǒng)的性能。當(dāng)功率放大器輸入功率較大時,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)將會隨輸入功率變化,導(dǎo)致功率放大器進入非線性工作狀 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產(chǎn)生幅度和相位的預(yù)失真,從而對功率放大器后級產(chǎn)生的非 線性失真進行補償。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 體管的老化都會導(dǎo)致電路的工作點發(fā)生變化,使這種預(yù)失真電路的補償失效,從而產(chǎn)生不 可預(yù)估的非線性失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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,可以補償功率放大器后級電路產(chǎn)生的增益壓縮和正相位偏差,提高 其線性度。本發(fā)明的技術(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)負反饋網(wǎng)絡(luò)。其中,所述RC并聯(lián)負反饋網(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)負反饋網(wǎng)絡(luò)起調(diào)制RC并聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)反饋強度的作用。所述第 二 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)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(diào)整上 述三個負反饋網(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)失真強度。通 過外部可調(diào)偏置電壓可以在外部對放大器電路的偏置電壓進行微調(diào),從而補償環(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。進一步的,在上述放大器電路中,所述并聯(lián)負反饋網(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。進一步的,在上述放大器電路中,所述第一串聯(lián)負反饋網(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。
進一步的,在上述放大器電路中,所述第二串聯(lián)負反饋網(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。本發(fā)明的優(yōu)點是1.本發(fā)明在射極跟隨器結(jié)構(gòu)的晶體管的基極到集電極之間連接RC并聯(lián)負反饋網(wǎng) 絡(luò),減小了預(yù)失真電路的正相位偏移。2.本發(fā)明在射極跟隨器結(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)負反饋網(wǎng)絡(luò),通過調(diào)整第一 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)中的元件值可以調(diào)制RC并聯(lián)負反 饋網(wǎng)絡(luò)的反饋強度。3.本發(fā)明在射極跟隨器結(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、功率增益與負相位偏移。4.本發(fā)明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(wǎng)絡(luò),適用 于寬帶電路的設(shè)計。5.本發(fā)明在外部連接有可調(diào)偏置電壓,通過調(diào)整此偏置電壓,可以補償環(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。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述圖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為本發(fā)明具體實施例的電路原理圖;圖3為本發(fā)明電路原理圖的小信號模型等效電路圖。圖4a為本發(fā)明功率放大器功率增益隨輸入功率變化的仿真曲線圖;圖4b為本發(fā)明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)負反饋網(wǎng)絡(luò);2第一 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò);3第二 RL串聯(lián)負反饋網(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。
具體實施例方式實施例如圖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)負反饋網(wǎng)絡(luò)3。
從所述第一 RL串聯(lián)負反饋網(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。通過調(diào)整RC并聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)1、第一 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)2與第二 RL串聯(lián)負反饋 網(wǎng)絡(luò)3中的元件值,使共集電極晶體管Ql的輸入阻抗的實部為50歐姆,與第三電容C3串 聯(lián)后,從信號輸入端向共集電極晶體管Ql看去呈現(xiàn)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(tài)偏置于飽和區(qū),隨著輸入功率的增大,偏置點向放大區(qū)移動,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)生功率擴張。當(dāng)輸入功率進一步增加時,共集電極晶體管Ql的動態(tài)工作范圍將進 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下降。外部 連接有可調(diào)偏置電壓Vref,通過調(diào)整此偏置電壓Vref,可以補償環(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,把交流信號短路到地,消除交流信 號對外部直流偏置電壓Vref的干擾。如圖3所示,本發(fā)明電路原理圖的小信號模型等效電路圖,其中,gm、Cn XpRn、扎 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是從信號輸入 的源端看進去的阻抗。該電路的輸入阻抗為

其中
可得該預(yù)失真電路的功率增益為 由式(3)可知,該預(yù)失真電路的功率增益與其輸入阻抗成正比。分析上幾式可知, RC并聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)1減小了該電路的輸入阻抗與功率增益,第二 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)3則 增大了該電路的輸入阻抗與功率增益,第一 RL串聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)2調(diào)制了 RC并聯(lián)負反饋網(wǎng) 絡(luò)1的反饋強度,因此通過調(diào)整上述三個負反饋網(wǎng)絡(luò)1、2、3即可控制該電路功率增益的大 小及增益和相位的預(yù)失真強度。如圖4a和圖4b所示為本發(fā)明電路原理圖的功率增益與相位偏移的仿真曲線圖, 預(yù)失真放大電路功率增益隨著輸入功率的增大而擴展,在-2. 2dBm輸入功率點擴展了約 3dB;其負相位偏移也隨著輸入功率的增大而增加,在-13dBm輸入功率點增加了約3°。同 時,可通過調(diào)整此預(yù)失真電路的外部偏置電壓Vref的大小,可以改變其增益擴展與相位偏 移的程度,實現(xiàn)其對后級電路非線性補償強度的可控。本發(fā)明采用串、并聯(lián)負反饋網(wǎng)絡(luò)調(diào)制電路的功率增益和相位偏移,通過調(diào)整預(yù)失 真電路的外部偏置電壓,實現(xiàn)其功率增益擴展和相位偏移的可調(diào)。將該預(yù)失真放大電路作 為功率放大器的輸入級,可以有效地補償后級電路的增益壓縮與相位失真,顯著提高了功 放的線性度,并實現(xiàn)了線性度的外部可控。
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RL串聯(lián)負反饋網(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RL串聯(lián)負反饋網(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)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有可調(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,可以補償功率放大器后級電路產(chǎn)生的增益壓縮和正相位偏差,提高其線性度。
文檔編號H03F1/32GK101888215SQ20101022153
公開日2010年11月17日 申請日期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, 錢罕杰, 高懷 申請人:蘇州英諾迅科技有限公司
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