CN107453721B - 高频功率放大电路 - Google Patents

Abstract

一种高频功率放大电路，其包括高频放大器，其特征在于，所述高频放大器包括：第一晶体管、第二晶体管、第一高频扼流圈、第二高频扼流圈、第一偏置电路、第二偏置电路和电容，所述第一偏置电路连接于第一晶体管的基极，用于按照控制电压给第一晶体管的基极提供偏置电流；第一晶体管的发射极接地，集电极经第一高频扼流圈连接于第一电源；第一晶体管的集电极还连接于第二晶体管的发射极，第二晶体管的基极经电容接地，集电极经第二高频扼流圈连接于第二电源，第二偏置电路连接于第二晶体管的基极，用于给第二晶体管的基极提供偏置电流。本发明提供的高频功率放大电路减少了失真，且增大了输出功率。

Description

高频功率放大电路

技术领域

本发明涉及一种高频功率放大电路，尤其涉及一种应用于移动电话中的高频 功率放大器。

背景技术

一般地，在调幅制信号中，尤其是在QAM(正交振幅调制)等的多值调制中， 在用于向天线发送功率的发送电路中需要配置的高频功率放大器，为保持信号不 失真，高频功率放大器需要线性地对输入的高频调制信号进行线性放大。因此， 在用作如手机的末级的高频功率放大器，通常工作在甲类或甲乙类状态。但通常 采用单管放大器，输出功率较低，为克服该技术问题，现有技术提供了一种共射 共基放大器，它们共用一个偏置电路，会造成对对输入信号的扭曲。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种高频功率放大 电路，可减小对输入信号的扭曲，且能够增大输出功率。

为实现所述发明目的，本发明提供一种高频功率放大电路，其包括高频放大 器，其特征在于，所述高频放大器包括：第一晶体管、第二晶体管、第一高频扼 流圈、第二高频扼流圈、第一偏置电路、第二偏置电路和电容，所述第一偏置电 路连接于第一晶体管的基极用于按照控制电压给第一晶体管的基极提供偏置电 流；第一晶体管的发射极接地，集电极经第一高频扼流圈连接于第一电源；第一晶体管的集电极还连接于第二晶体管的发射极，第二晶体管的基极经电容接地， 集电极经第二高频扼流圈连接于第二电源，第二偏置电路连接于第二晶体管的基 极，用于给第二晶体管的基极提供偏置电流。

优选地，第一偏置电路包括第三晶体管，第三晶体管的集电极连接于第一电 源，发射极依次经第一电阻和高频扼流圈连接于第一晶体管的基极，基极连接于 第一参考电压。

优选地，高频功率放大电路还包括供电电路，所述供电路包括依次串联并联 接于控制电压和地之间的第二电阻、具有PN结的器件和第三电阻，从第二电阻 和PN结相连的节点给第一偏置电路提供参考电压。

优选地，具有PN结的器件由二极管配置而成。

优选地，具有PN结的器件由晶体管配置而成。

与现有技术相比，本发明提供的高频功率放大电路，由于采用了如下配置的 放大器：第一晶体管、第二晶体、第一高频扼流圈、第二高频扼流圈、第一偏置 电路、第二偏置电路和电容，所述第一偏置电路连接于第一晶体管的基极用于按 照控制电压给第一晶体管的基极提供偏置电流；第一晶体管的发射极接地，集电 极经第一高频扼流圈连接于第一电源；第一晶体管的集电极还连接于第二晶体管的发射极，第二晶体管的基极经电容接地，集电极经第二高频扼流圈连接于第二 电源，第二偏置电路连接于第二晶体管的基极，用于给第二晶体管的基极提供偏 置电流，从而减小了失真(扭曲)，且增大了输出功率。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的高频功率放大器的电路图；

图2是本发明第二实施例提供的高频功率放大器的电路图；

图3是本发明第三实施例提供的高频功率放大器的电路图；

图4是本发明第四实施例提供的高频功率放大器的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而 不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“连接”应做广义理解，例如可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接 相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具 体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间 未构成冲突就可以相互结合。

第一实施例

图1是本发明第一实施例提供的高频功率放大器的电路图，如图1所示，本 发明第一实施例提供的高频功率放大器包括高频信号输入端IN、输入匹配网络 300、高频放大器500、输出匹配网络400、高频信号输出端OUT、第一偏置电 路100和第二偏置电路，其中，高频放大器500包括：第一晶体管T1、第二晶 体管T2、第一高频扼流圈L1、第二高频扼流圈L2和电容C1，所述第一偏置电 路100连接于第一晶体管T1的基极用于根据控制电压Vcon1给第一晶体管T1 的基极提供偏置电流；第一晶体管T1的发射极接地，集电极经第一高频扼流圈 L1连接于第一电源Vcc1；第一晶体管T1的集电极还连接于第二晶体管T2的发 射极，第二晶体管T2的基极经电容C1接地，集电极经第二高频扼流圈L2连接 于第二电源Vcc2，第二偏置电路连接于第二晶体管T2的基极，用于给第二晶体 管T2的基极提供偏置电流，优选地，第二偏置电路由电阻R2组成，电阻R2的 第一端连接于第二电源Vcc2，第二端连接于第二晶体管T2的基极，本发明中， 由于采用了这种配置的放大器，使得高频放大电路减小了对输入信号的变形(失 真)，且增大了输出功率。优选地，第一电源Vcc1还通过滤波电容C3接地。第 二电源Vcc2还通过滤波电容C4接地。

根据第一参考电压给晶体管T1提供偏置电压的偏置电路100包括晶体管 T11，所述晶体管T11的集电极连接于电源Vcc1，发射极依次经电阻R11和高 频扼流圈L11连接于晶体管T1的基极。第一参考电压由第一电源电路110提供， 其用于控制晶体管T1的偏置量，第一电源电路110包括电阻R14、晶体管T12 和晶体管T13，晶体管T12连接成二极管的结构，即晶体管T12的集电极和基极 短路连接；晶体管T13连接成二极管的结构，即晶体管T13的集电极和基极短 路连接。电阻R14的第一端连接于控制电压Vcon1，第二端连接于晶体管T12的基极，晶体管T12和晶体管T13串联连接，并连接于电阻R14和过冲控制电 路之间。控制信号Vcon1用于控制偏置电路100的启动和停止。第一电源电路 110中，设置电阻R14、晶体管T12和T13是为了在温度变化时由于温度偏移， 引起的调制精度降低，上述部件起到温度补偿的作用。本发明中，电阻R11和 高频扼流圈L11相串联的节点还经旁通电容C12接地。

在控制电压Vcon1上升期间，加速电路用于临时性地提高从电源电路110 输出的参考电压，从而提高了由偏置电路100给晶体管T1的增加量。加速电路 包括电容C11，时间常数控制电路、放电电路和过冲控制电路，电容C11的第一 端连接于控制电压Vcon1，第二端连接于时间常数控制电路，放电电路与电容C11并联联系。放电电路包括晶体管T16，其栅极连接于地，源极连接于晶体管 T14的基极，漏极连接于控制电压Vcon1。时间常数控制电路包括晶体管T14、 电阻R12和晶体管T15，晶体管T14的基极连接于电容C11的第二端，集电极 连接于电压Vcc1，发射极连接于电阻R12的第一端；电阻R12的第二端连接于 晶体管T15的基极；晶体管T15的集电极连接于电压Vcon1，发射极经电阻R13 连接于地。时间常数控制电路用于确定在电容C11充电和放电的时间常数。过冲电路用于确定从电源电路110输出的参考电压的量，根据电容C11的放电量， 参考电压临时性地增加。例如，过冲电路可以是仅包括电阻的R13的电路，电 阻R13的第一端连接于地，第二端连接于电源电路110。

图1所示的高频功率放大器中，高频信号从输入端IN输入，而后经输入匹 配网络300进行阻抗匹配输入到包括晶体管T1的共射放大器的基极，经放大后 输入到包括晶体管T2的共基放大器的发射极，再经功率放大从晶体管T2的集 电极输出，而后经输出匹配网络400与天线(图1中未示)进行阻抗匹配到输出 端OUT。

在控制电压Vcon1上升期间，对电容C11进行充电，充电电流依次从晶体 管14的基极到发射极，电阻R12，晶体管T15的基极到发射极，流入到电阻R13。 偏置晶体管T11的基极电位临时性的升高，使放大晶体管T1的基极偏压升高， 从而使晶体管T1的增益临时性地升高。在控制电压Vcon1下降期间，电容C11 上的充电电荷由晶体管T16放电。本发明中由于配置了加速电路，进一步抑制 了由于放大器产生的热量对调制精度的降低。

第二实施例

下面结合图2描述本发明第二实施例提供的高频功率放大电路，如图2所 示，本发明第二实施例提供的高频功率放大电路与第一实施例提供的高频功率放 大电路不同的仅是，用于给第一偏置电路提供参考电压的第一电源电路的配置不 同，第二实施例中，第一电源电路110包括电阻R14、二极管D1和二极管D2。 电阻R14的第一端连接于控制电压Vcon1，第二端连接于二极管D1的正极，二 极管D1的负极经过冲电路连接于地。控制信号Vcon1用于控制偏置电路100的 启动和停止。第一电源电路110中，设置电阻R14、二极管D1和二极管D2是为了抑制温度对调制精度的影响。

第三实施例

下面结合图3描述本发明第三实施例提供的高频功率放大电路，如图3所 示，本发明第三实施例提供的高频功率放大电路与第一实施例提供的高频功率放 大电路不同的仅是，第二偏置电路不同，第二实施例中，用于给晶体管T2提供 偏置电压的偏置电路包括晶体管T21，所述晶体管T21的集电极连接于第二电源 Vcc2，发射极依次经电阻R21和高频扼流圈L21连接于晶体管T2的基极。第二 参考电压由第二电源电路210提供，其用于控制晶体管T2的偏置量，第二电源电路210包括电阻R24、晶体管T22和晶体管T23，晶体管T22连接成二极管的 结构，即晶体管T22的集电极和基极短路连接；晶体管T23连接成二极管的结构，即晶体管T23的集电极和基极短路连接。电阻R24的第一端连接于控制电 压Vcon2，第二端连接于晶体管T22的基极，晶体管T22和晶体管T23串联连 接，并连接于电阻R24和地之间。控制信号Vcon2用于控制偏置电路200的启 动和停止。第二电源电路210中，设置电阻R24、晶体管T22和T23是为了在温度变化时由于温度偏压，引起的调制精度降低，上述部件起到温度补偿的作用。

第四实施例

下面结合图4描述本发明第四实施例提供的高频功率放电路，如图4所示， 本发明第四实施例提供的高频功率放大电路包括高频信号输入端IN、输入匹配 网络300、放大器500、输出匹配网络400、高频信号输出端OUT、第一偏置电 路100和第二偏置电路200，其中，放大器500包括：第一场效应管T3、第二 场效应管T4、第一高频扼流圈L1、第二高频扼流圈L2和电容C1，所述第一偏 置电路100连接于第一晶体管T3的栅极，用于根据控制电压给第一场效应管T3 提供栅偏压；第一场效应管T3的源极接地，漏极经第一高频扼流圈L1连接于第一电源Vcc1；第一场效应管T3的漏极还连接于第二场效应管T2的源极，第 二场效应管的T2栅极经电容C1接地，漏极经第二高频扼流圈L2连接于第二电 源Vcc2，第二偏置电路210用于给第二场效应管T4的栅极提供偏置电压，包括 场效应管T26、电阻R21和电阻R25，所述效应管T26的漏极连接于第二电源 Vcc2，源极依次经电阻R21和电阻R25连接于地。电阻R21和电阻R25相串联 的节点经高频扼流圈L22连接于第二场效应管T4的栅极。电阻R25两端并联有旁通电容C22。

用于给场应管T26的栅极提供的第二参考电压由第二电源电路210提供， 其用于控制场应管T4的偏置量，第二电源电路210与第三实施例中的第二电源 电路的配置相同，这里不再重述。第一偏置电路110用于给第一场效应管T3的 栅极提供偏置电压，包括场效应管T16、电阻R11和电阻R15，所述效应管16 的漏极连接于第一电源Vcc1，源极依次经电阻R11和电阻R15连接于地。电阻 R11和电阻R15相串联的节点经高频扼流圈L11连接于第一场效应管T3的栅极。 电阻R15与滤波电容C12相并联。

用于给场应管T16的栅极提供的第一参考电压由第一电源电路110提供， 其结构与第一实施例中的第一电源电路的配置相同，这里不再重述。第四实施提 供的加速电路与第一实施例提供的加速电路也相同，这里也不再重述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限 定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不 同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引 伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种高频功率放大电路，其包括高频信号输入端、输入匹配网络、高频放大器和输出匹配网络，其特征在于，所述高频放大器包括：第一晶体管、第二晶体管、第一高频扼流圈、第二高频扼流圈、第一偏置电路、第二偏置电路和电容，所述第一偏置电路连接于第一晶体管的基极用于按照控制电压给第一晶体管的基极提供偏置电流；第一晶体管的发射极接地，集电极经第一高频扼流圈连接于第一电源；第一晶体管的集电极还连接于第二晶体管的发射极，第二晶体管的基极经电容接地，集电极经第二高频扼流圈连接于第二电源，第二偏置电路连接于第二晶体管的基极，用于给第二晶体管的基极提供偏置电流；高频信号从高频信号输入端输入，而后经输入匹配网络进行阻抗匹配输入到包括第一晶体管的共射放大器的基极，经放大后输入到包括第二晶体管的共基放大器的发射极，再经功率放大从第二晶体管的集电极输出，而后经输出匹配网络与天线进行阻抗匹配到输出端。

2.根据权利要求1所述的高频功率放大电路，其特征在于，第一偏置电路包括第三晶体管，第三晶体管的集电极连接于第一电源，发射极依次经第一电阻和高频扼流圈连接于第一晶体管的基极，基极连接于第一参考电压。

3.根据权利要求2所述的高频功率放大电路，其特征在于，还包括供电电路，所述供电电路包括依次串联并联接于控制电压和地之间的第二电阻、具有PN结的器件和第三电阻，从第二电阻和PN结相连的节点给第一偏置电路提供参考电压。

4.根据权利要求3所述的高频功率放大电路，其特征在于，具有PN结的器件由二极管配置而成。

5.根据权利要求3所述的高频功率放大电路，其特征在于，具有PN结的器件由晶体管配置而成。

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