本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种功率放大器电路以及电子设备。
背景技术:
gaashbt(中文为异质结双极晶体管,英文全称为heterojunctionbipolartransistor)是目前应用最广的射频功率放大器芯片的工艺技术之一,传统二级gaashbt工艺射频功率放大器芯片包括驱动级hbt以及输出级hbt,驱动级hbt与输出级hbt分别由不同的偏置电路提供偏置电流,偏置电路的控制端电连接射频功率放大器的控制信号,进而,通过对偏置电路的控制,实现驱动级hbt以及输出级hbt的控制。
gaashbt作为放大管具有随着结温升高增益下降的特点,射频功率放大器芯片开启就会在芯片内部积累热量。不同占空比下的控制信号,gaashbt的结温也会不同,控制信号占空比高的时候,平均结温更高,控制信号占空比低的时候,平均结温低。由于结温更高,传统射频功率放大器芯片的增益在高占空比开启时会下降。
现有技术中,一般通过设置温度监测器件检测环境的温度,进而对输出功率进行补偿,然而射频功率放大器芯片的增益的变化是由于hbt结温变化导致的,现有技术无法从根本上解决功率放大器切换工作模式(即控制信号占空比发生改变)时增益变化的问题。
技术实现要素:
本发明提供一种功率放大器电路以及电子设备,以解决功率放大器切换工作模式时增益变化的问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种功率放大器电路,包括驱动级模块、输出级模块、第一偏置模块、第二偏置模块以及偏置补偿模块;
所述偏置补偿模块被配置为能够监测所述输出级模块的温度,得到输出级温度;所述偏置补偿模块还被配置为能够监测所述功率放大器所处环境的温度,得到环境温度;
所述偏置补偿模块接入控制信号,所述偏置补偿模块电连接所述第一偏置模块的输入端,用于:当所述控制信号的占空比改变时,根据所述输出级温度以及所述环境温度产生偏置补偿电流,并将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块;所述占空比为所述控制信号中第一电平信号与第二电平信号切换的占空比控制信号;
所述第一偏置模块接入所述控制信号,所述第一偏置模块电连接所述驱动级模块,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,根据所述偏置补偿电流,将所述第一偏置电压反馈至所述驱动级模块;
所述第二偏置模块接入所述控制信号,所述第二偏置模块电连接所述输出级模块,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,将所述第二偏置电压反馈至所述输出级模块;
所述驱动级模块的第一端接入原始输入信号,所述驱动级模块的第二端电连接所述输出级模块的第一端,以基于所述第一偏置电压,将所述原始输入信号进行放大后,得到放大信号,并将所述放大信号传送至所述输出级模块;
所述输出级模块的第二端直接或间接电连接天线,以基于所述第二偏置电压,将接收到的所述放大信号进行放大后,得到目标信号,并所述目标信号直接或间接传送至所述天线。
可选的,所述偏置补偿模块包括温差检测单元、补偿控制单元;
所述温差检测单元被配置为能够监测所述输出级温度和所述环境温度,以根据所述输出级温度和所述环境温度生成温度差信号,所述温度差信号表征了所述输出级温度与所述环境温度的温度差;
所述温差检测单元的输出端电连接所述补偿控制单元的第一输入端,以将所述温度差信号传送至所述补偿控制单元;
所述补偿控制单元的第二输入端接入控制信号,所述补偿控制单元的输出端电连接所述第一偏置模块的输入端,当所述控制信号的占空比改变时,根据所述温度差信号产生所述偏置补偿电流,并将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块。
可选的,所述温差检测单元包括第一温度敏感元件、第二温度敏感元件和减法器,
所述第一温度敏感元件的电压值或电阻值与所述输出级温度相适配,所述第一温度敏感元件的第一端电连接所述减法器的第一输入端,所述第一温度敏感元件的第二端接地;
所述第二温度敏感元件的电压值或电阻值与所述环境温度相适配,所述第二温度敏感元件的第一端电连接所述减法器的第二输入端,所述第二温度敏感元件的第二端接地;
所述减法器的输出端电连接所述补偿控制单元的第一输入端。
可选的,所述温差检测单元还包括第一电阻以及第二电阻,第一温度敏感元件为第一二极管,所述第二温度敏感元件为第二二极管,
所述第一二极管的电压值与所述输出级温度相适配,所述第一二极管的正极电连接所述第一电阻的第一端以及所述减法器的第一输入端,所述第一二极管的负极接地;
所述第二二极管的电压值与所述环境温度相适配,所述第二二极管的正极电连接所述第二电阻的第一端以及所述减法器的第二输入端,所述第二二极管的负极接地;
所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第二端电连接第一电源。
可选的,所述补偿控制单元包括模数转换器、控制器以及电流源子单元;
所述模数转换器的输入端电连接所述温差检测单元的输出端,所述模数转换器的使能端接入所述控制信号,当所述控制信号的占空比改变时,将所述温度差信号进行模数转换,得到数字温度差信号;
所述模数转换器的输出端电连接所述控制器的输入端,以将所述数字温度差信号传送至所述控制器;
所述控制器的输出端电连接所述电流源子单元的输入端,以根据所述数字温度差信号控制所述电流源子单元产生偏置补偿电流;
所述电流源子单元的输出端电连接所述第一偏置模块的输入端,以将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块。
可选的,所述电流源子单元包括m个电流源以及m个开关,每个开关的第一端均电连接所述控制器的输出端,每个开关的第二端均电连接一个电流源的第一端,每个电流源的第二端均电连接所述第一偏置模块的输入端,所述控制器根据所述数字温度差信号控制所述m个开关中开关闭合的数量,以控制所述偏置补偿电流的大小。
可选的,所述第一偏置模块包括第一偏置晶体管、第一偏置电流源,
所述第一偏置电流源的第一端电连接第二电源,所述第一偏置电流源的受控端接入所述控制信号,所述第一偏置电流源的第二端电连接所述第一偏置晶体管的控制极;
所述第一偏置晶体管的控制极电连接所述偏置补偿模块的输出端;
所述第一偏置晶体管的第一极电连接第三电源,所述第一偏置晶体管的第二极电连接所述驱动级模块的第一端。
可选的,所述第二偏置模块包括第二偏置晶体管、第二偏置电流源,
所述第二偏置电流源的第一端电连接第四电源,所述第二偏置电流源的受控端接入所述控制信号,所述第二偏置电流源的第二端电连接所述第二偏置晶体管的控制极;
所述第二偏置晶体管的第一极电连接第三电源,所述第二偏置晶体管的第二极电连接所述输出级模块的第一端。
可选的,所述驱动级模块包括驱动晶体管,所述驱动晶体管的控制极电连接所述第一偏置模块的输出端,所述驱动晶体管的第一极直接或间接电连接第三电源,所述驱动晶体管的第二极接地。
可选的,所述驱动级模块包括驱动电感,所述驱动电感的第一端电连接所述驱动晶体管的第一极,所述驱动电感的第二端电连接所述第三电源。
可选的,所述输出级模块包括输出晶体管,所述输出晶体管的控制极电连接所述第二偏置模块的输出端,所述输出晶体管的第一极直接或间接电连接第三电源,所述输出晶体管的第二极接地。
可选的,所述输出级模块包括输出电感,所述输出电感的第一端电连接所述输出晶体管的第一极,所述输出电感的第二端电连接所述第三电源。
可选的,所述功率放大器电路还包括第一电容和第二电容,
所述第一电容的第一端接入所述原始输入信号,所述第一电容的第二端电连接所述驱动级模块的第一端;
所述第二电容的第一端电连接所述驱动级模块的第二端,所述第二电容的第二端电连接所述输出级模块的第一端。
可选的,所述功率放大器电路还包括输出匹配模块,所述输出匹配模块的第一端电连接所述输出级模块的第二端,所述输出匹配模块的第二端电连接所述天线。
可选的,所述驱动级模块、所述输出级模块、所述第一偏置模块以及所述第二偏置模块设于第一电路板,所述偏置补偿模块部分设于第二电路板。
根据本发明的第二方面,提供了一种电子设备,包括本发明第一方面及其可选方案所述的功率放大器电路。
本发明提供的功率放大器电路以及电子设备,通过偏置补偿模块监测输出级模块的输出级温度以及功率放大器所处的环境温度,进而当控制信号的占空比改变时,偏置补偿模块产生偏置补偿电流,对第一偏置电压进行补偿,从而将输出级模块因为温度过高产生的增益的下降,通过驱动级模块的第一偏置电压的增加补偿回来,以使得功率放大器电路切换工作模式时增益趋于一致;
同时,偏置补偿模块对第一偏置模块的第一偏置电压进行补偿,相对于部分方案中,偏置补偿模块对第二偏置模块的第二偏置电压进行补偿,本发明需要生成的偏置补偿电流更小,进而可以提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中功率放大器电路的结构示意图一;
图2是本发明一实施例中功率放大器电路的结构示意图二;
图3是本发明一实施例中功率放大器电路的结构示意图三;
图4是本发明一实施例中温度检测单元131的电路示意图;
图5是本发明一实施例中第一电路板21的结构示意图;
图6是本发明一实施例中功率放大器电路的结构示意图四;
图7是本发明一实施例中补偿控制单元132的电路示意图;
图8是本发明一实施例中功率放大器电路的电路示意图;
图9是本发明一实施例中第一电路板21和第二电路板22的结构示意图;
图10是本发明一实施例中部分关键器件或关键节点的波形示意图。
附图标记说明:
11-驱动级模块;12-输出级模块;13-偏置补偿模块;14-第一偏置模块;15-第二偏置模块;16-输出匹配模块;
in-原始输入信号;pa_en控制信号;ant-天线;
131-温度检测单元;132-补偿控制单元;
1311-第一温度敏感器件;1312-第二温度敏感器件;u1-减法器;
r1-第一电阻;r2-第二电阻;d1-第一二极管;d2-第二二极管;
u2-模数转换器;u3-控制器;1321-电流源子单元;
i-电流源;k-开关;iboost-偏置补偿电流;
iref1-第一偏置电流源;q14-第一偏置二极管;iref2-第二偏置电流源;q15-第二偏置二极管;
q11-驱动二极管;l11-驱动电感;q12-输出二极管;l12-输出电感;
c1-第一电容;c2第二电容;c16-匹配电容;l16-匹配电感;
vcc1-第一电源;vcc2-第二电源;vcc3-第三电源;vcc4-第四电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
请参考图1,本发明一实施例中功率放大器电路包括驱动级模块11、输出级模块12、第一偏置模块14、第二偏置模块15以及偏置补偿模块13;
所述偏置补偿模块13被配置为能够监测所述输出级模块12的温度,得到输出级温度;所述偏置补偿模块13还被配置为能够监测所述功率放大器所处环境的温度,得到环境温度;
所述偏置补偿模块13接入控制信号pa_en,所述偏置补偿模块13电连接所述第一偏置模块14的输入端,用于:当所述控制信号pa_en的占空比改变时,根据所述输出级温度以及所述环境温度产生偏置补偿电流iboost,并将所述偏置补偿电流iboost反馈至所述第一偏置模块14;所述控制信号pa_en包括第一控制信号pa_en1和第二控制信号pa_en2;
其中控制信号pa_en可以理解为控制放大器电路开启和关断的使能信号,可例如当控制信号pa_en为高电平时功率放大器电路开启,当控制信号pa_en为低电平时功率放大器电路关断;
控制信号pa_en的占空比改变,可以理解为两个不同占空比的控制信号进行切换,波形可例如图10中的两个控制信号的波形。
所述第一偏置模块14接入所述控制信号,所述第一偏置模块14电连接所述驱动级模块11,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,根据所述偏置补偿电流iboost,将所述第一偏置电压反馈至所述驱动级模块11;
所述第二偏置模块15接入所述控制信号,所述第二偏置模块15电连接所述输出级模块12,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,将所述第二偏置电压反馈至所述输出级模块12;
所述驱动级模块11的第一端接入原始输入信号in,所述驱动级模块11的第二端电连接所述输出级模块12的第一端,以基于所述第一偏置电压,将所述原始输入信号in进行放大后,得到放大信号,并将所述放大信号传送至所述输出级模块12;
所述输出级模块12的第二端直接或间接电连接天线ant,以基于所述第二偏置电压,将接收到的所述放大信号进行放大后,得到目标信号,并所述目标信号直接或间接传送至所述天线ant。
以上实施方式中,对于第一偏置模块的偏置补偿是在功率放大器电路的工作模式发生改变时,控制信号的上升沿来临的瞬间完成的,且偏置补偿电流在功率放大器电路整个工作过程中不会改变。这样就保证了功率放大器电路工作过程中工作点的稳定,不会产生严重的记忆效应。
一种举例中,功率放大器的工作原理如下:
第一控制信号pa_en1的占空比为90%,第二控制信号pa_en2的占空比为10%,当控制信号在较短的时间内,由第二控制信号切换为第一控制信号时,输出级模块12的温度就会更高,偏置补偿模块13在第一控制信号的上升沿来临时,监测到输出级温度以及环境温度,根据温度监测的结果,生成偏置补偿电流iboost,反馈至第一偏置模块14,第一偏置模块14根据接收到的偏置补偿电流以及第一控制信号,生成第一偏置电压,反馈至驱动级模块11,使得驱动级模块11基于第一偏置电压对原始输入信号in进行放大。
以上功率放大器电路,通过偏置补偿模13监测输出级模块12的输出级温度以及功率放大器所处的环境温度,进而当控制信号pa_en的占空比改变(即在第一控制信号pa_en1与第二控制信号pa_en2之间切换)时,偏置补偿模块产生偏置补偿电流iboost,对第一偏置电压进行补偿,从而将输出级模块12因为温度过高产生的增益的下降,通过驱动级模块11的第一偏置电压的增加补偿回来,以使得功率放大器电路切换工作模式时增益趋于一致;
同时,偏置补偿模块13对第一偏置模块14的第一偏置电压进行补偿,相对于部分方案中,偏置补偿模块13对第二偏置模块15的第二偏置电压进行补偿,本发明需要生成的偏置补偿电流iboost更小,进而可以提高工作效率。
请参考图2,一种实施方式中,所述偏置补偿模块13包括温差检测单元131、补偿控制单元132;
所述温差检测单元131被配置为能够监测所述输出级温度和所述环境温度,以根据所述输出级温度和所述环境温度生成温度差信号,所述温度差信号表征了所述输出级温度与所述环境温度的温度差;
所述温差检测单元131的输出端电连接所述补偿控制单元132的第一输入端,以将所述温度差信号传送至所述补偿控制单元132;
所述补偿控制单元132的第二输入端接入控制信号pa_en,所述补偿控制单元132的输出端电连接所述第一偏置模块14的输入端,当所述控制信号pa_en的占空比改变(即在所述第一控制信号pa_en1与所述第二控制信号pa_en2之间切换)时,根据所述温度差信号产生所述偏置补偿电流boost,并将所述偏置补偿电流iboost反馈至所述第一偏置模块。
请参考图3,一种实施方式中,所述温差检测单元131包括第一温度敏感元件1311、第二温度敏感元件1312和减法器u1,
所述第一温度敏感元件1311的电压值或电阻值与所述输出级温度相适配,所述第一温度敏感元件1311的第一端电连接所述减法器u1的第一输入端,所述第一温度敏感元件1311的第二端接地;
所述第二温度敏感元件1312的电压值或电阻值与所述环境温度相适配,所述第二温度敏感元件1312的第一端电连接所述减法器u1的第二输入端,所述第二温度敏感元件1312的第二端接地;
所述减法器u1的输出端电连接所述补偿控制单元132的第一输入端。
以上实施方式中,第一温度敏感元件1311的电压值或电阻值与输出级温度相适配,可以理解为将第一温度敏感元件与输出级模块热耦合,使得第一温度敏感元件的电压值或电阻值随着输出级温度的变化而变化;第二温度敏感元件1312的电压值或电阻值与环境温度相适配,可以理解为,将第二温度敏感元件置于远离输出级模块的位置(例如图5中的位置),使得第二温度敏感元件的电压值或电阻值随着功率放大器电路所处环境的环境温度的变化而变化。
以上实施方式中,通过温度敏感元件将输出级温度与环境温度转换为便于体现在电路中的电压量,实现了第一偏置电压随环境差信号的改变而变化,进而消减功率放大器电路在切换工作模式时增益的变化。
请参考图4,一种实施方式中,所述温差检测单元132还包括第一电阻r1以及第二电阻r2,第一温度敏感元件1311为第一二极管d1,所述第二温度敏感元件1312为第二二极管d2,
所述第一二极管d1的电压值(即第一二极管的正向压降)与所述输出级温度相适配,所述第一二极管d1的正极电连接所述第一电阻r1的第一端以及所述减法器u1的第一输入端,所述第一二极管d1的负极接地;
所述第二二极管d2的电压值(即第二二极管的正向压降)与所述环境温度相适配,所述第二二极管d2的正极电连接所述第二电阻r2的第一端以及所述减法器u1的第二输入端,所述第二二极管d2的负极接地;
所述第一电阻r1的第二端以及所述第二电阻r2的第二端电连接第一电源vcc1;
其中的第一二极管和第二二极管为温度敏感二极管。
以上实施方式中,第一二极管和第二二极管可以替换为其他温度敏感器件,例如可以替换为温度敏感电阻,进而温度敏感电阻的电阻值分别与输出级温度和环境温度相适配;例如还可以替换成hbt,进而hbt的阈值电压分别与输出级温度和环境温度相适配。
请参考图5,一种实施方式中,功率放大器电路的部分模块集成于第一电路板21之上,输出级模块包括输出级hbt阵列,驱动级模块包括驱动级hbt阵列,第一二极管d1可设于输出级hbt阵列之间,以与输出级模块的hbt阵列形成温度紧耦合,第二二极管d2可设于远离输出级hbt阵列的任意位置,例如图5中第一电路板21的左上角,第一二极管d1监测输出级hbt阵列的温度,转换为第一温度电压,电压值为v1,第二二极管d2监测环境温度,转换为第二温度电压,电压值为v2,v1和v2经过一个减法器,转换为温度差信号。
请参考图6,一种实施方式中,所述补偿控制单元132包括模数转换器u2、控制器u3以及电流源子单元1321;
所述模数转换器u2的输入端电连接所述温差检测单元131的输出端,所述模数转换器u2的使能端接入所述控制信号pa_en,当所述控制信号pa_en的占空比改变(即在所述第一控制信号pa_en1与所述第二控制信号pa_en2之间切换)时,将所述温度差信号进行模数转换,得到数字温度差信号;
所述模数转换器u2的输出端电连接所述控制器u3的输入端,以将所述数字温度差信号传送至所述控制器u3;
所述控制器u3的输出端电连接所述电流源子单元1321的输入端,以根据所述数字温度差信号控制所述电流源子单元1321产生偏置补偿电流iboost;其中的控制器u3可以为一个控制芯片,也可以为多个电子器件集成的控制电路,进而实现根据接收到的数值温度差信号,控制电流源子单元1321产生偏置补偿电流iboost;
所述电流源子单元1321的输出端电连接所述第一偏置模块14的输入端,以将所述偏置补偿电流iboost反馈至所述第一偏置模块14。
一种举例中,模数转换器u2的输入端电连接减法器u1的输出端,接收温度差信号。
请参考图7,一种实施方式中,所述电流源子单元1321包括m个电流源i以及m个开关k,每个开关的第一端均电连接所述控制器u3的输出端,每个开关的第二端均电连接一个电流源的第一端,每个电流源的第二端均电连接所述第一偏置模块14的输入端,所述控制器u3根据所述数字温度差信号控制所述m个开关k中开关闭合的数量,以控制所述偏置补偿电流iboost的大小。
一种举例中,补偿控制模块132的具体工作过程如下:
模数转换器u2接收来自减法器u1的温度差信号,将温度差信号经过模数转换,转换为一个nbit的数据(即数值温度差信号)传送至控制器u3,控制器u3根据接收到的nbit的数据产生对应的控制信号,控制m个开关中开关闭合的数量,以控制所述偏置补偿电流iboost的大小,温度差信号对应的电压值vcon越大,开关闭合的数量就越多,偏置补偿电流iboost就越大。
请参考图8,一种实施方式中,所述第一偏置模块14包括第一偏置晶体管q14、第一偏置电流源iref1,
所述第一偏置电流源iref1的第一端电连接第二电源vcc2,所述第一偏置电流源iref1的受控端接入所述控制信号pa_en,所述第一偏置电流源iref1的第二端电连接所述第一偏置晶体管q14的控制极;
所述第一偏置晶体管q14的控制极电连接所述偏置补偿模块13的输出端;
所述第一偏置晶体管q14的第一极电连接第三电源vcc3,所述第一偏置晶体管q14的第二极电连接所述驱动级模块11的第一端。
一种实施方式中,所述第二偏置模块15包括第二偏置晶体管q15、第二偏置电流源iref2,
所述第二偏置电流源iref2的第一端电连接第四电源vcc4,所述第二偏置电流源iref2的受控端接入所述控制信号pa_en,所述第二偏置电流源iref2的第二端电连接所述第二偏置晶体管q15的控制极;
所述第二偏置晶体管q15的第一极电连接第三电源vcc3,所述第二偏置晶体管q15的第二极电连接所述输出级模块12的第一端。
一种实施方式中,所述驱动级模块11包括驱动晶体管q11,所述驱动晶体管q11的控制极电连接所述第一偏置模块14的输出端,所述驱动晶体管q11的第一极直接或间接电连接第三电源vcc3,所述驱动晶体管q11的第二极接地。
其中的驱动晶体管q11可以为单个gaashbt,也可以为gaashbt组成的阵列,驱动晶体管q11的控制极可以为驱动晶体管q11的基极,驱动晶体管q11的第一极可以为驱动晶体管q11的集电极,驱动晶体管q11的第二极可以为驱动晶体管q11的发射极。
一种实施方式中,所述驱动级模块11包括驱动电感l11,所述驱动电感l11的第一端电连接所述驱动晶体管q11的第一极,所述驱动电感l11的第二端电连接所述第三电源vcc3。
一种实施方式中,所述输出级模块12包括输出晶体管q12,所述输出晶体管q12的控制极电连接所述第二偏置模块15的输出端,所述输出晶体管q12的第一极直接或间接电连接第三电源vcc3,所述输出晶体管q12的第二极接地。
其中的输出晶体管q12可以为单个gaashbt,也可以为gaashbt组成的阵列,输出晶体管q12的控制极可以为输出晶体管q12的基极,输出晶体管q12的第一极可以为输出晶体管q12的集电极,输出晶体管q12的第二极可以为输出晶体管q12的发射极。
一种实施方式中,所述输出级模块12包括输出电感l12,所述输出电感l12的第一端电连接所述输出晶体管q12的第一极,所述输出电感l12的第二端电连接所述第三电源vcc3。
一种实施方式中,所述功率放大器电路还包括第一电容c1和第二电容c2,
所述第一电容c1的第一端接入所述原始输入信号in,所述第一电容c1的第二端电连接所述驱动级模块11的第一端;
所述第二电容c2的第一端电连接所述驱动级模块11的第二端,所述第二电容c2的第二端电连接所述输出级模块12的第一端。
第一电容c1的作用是将功率放大器电路与前级的信号发射电路隔离开,第二电容c2的作用是将驱动级模块与输出级模块隔离开。
一种实施方式中,所述功率放大器电路还包括输出匹配模块16,所述输出匹配模块16的第一端电连接所述输出级模块12的第二端,所述输出匹配模块16的第二端电连接所述天线ant。
一种举例中,输出匹配模块16包括匹配电容c16和匹配电感l16,匹配电容c16的第一端电连接输出级晶体管q12的第一极,匹配电容c16的第二端电连接天线ant;
匹配电感l16的第一端电连接匹配电容c16的第二端,匹配电感l16的第二端接地。
再一种举例中,输出匹配模块16可以为多个匹配单元组成的匹配网络,每个匹配单元包括一个匹配电容和一个匹配电感,每个匹配电感的第一端均电连接一个匹配电容的一端,每个匹配电感的第二端接地,然后将多个匹配电容串联,组成匹配网络。
请参考图9,一种实施方式中,所述驱动级模块11、所述输出级模块12、所述第一偏置模块14以及所述第二偏置模块15设于第一电路板21,所述偏置补偿模块13部分设于第二电路板22。
一种举例中,由于gaashbt工艺并不适合做复杂的数字电路,所以实现模数转换和偏置补偿电流的控制等功能可以基于cmos、soi、sige等硅基工艺实现,如图10所示。在第一电路板21上放置温度检测二极管(第一二极管和第二二极管),第一二极管d1监测输出级模块产生的电压值v1和第二二极管d2监测环境温度生成的电压值v2,通过键合线传输到第二电路板22上,第二电路板22上的电路处理后把偏置补偿电流iboost返回到第一电路板21上。
为了更清楚地阐述本发明的积极效果,下面结合图10对本发明一实施例进行说明:
本实施例中,驱动晶体管q11和输出晶体管q12为hbt;
图10中pa_en1对应的虚线波形为第一控制信号对应的波形;pa_en2对应的实线波形为第二控制信号对应的波形;t1对应的虚线波形为当控制信号对应的波形为pa_en1对应的虚线波形时,输出晶体管q12的结温随时间的变化曲线;t2对应的实线波形为当控制信号对应的波形为pa_en2对应的实线波形时,输出晶体管q12的结温随时间的变化曲线;
gn1对应的虚线波形为,在没有偏置补偿模块,且当控制信号对应的波形为pa_en1对应的虚线波形时,功率放大器电路的增益;
gn2对应的实线波形为,在没有偏置补偿模块,且当控制信号对应的波形为pa_en2对应的实线波形时,功率放大器电路的增益;
gy1对应的虚线波形为,在具有偏置补偿模块,且当控制信号对应的波形为pa_en1对应的虚线波形时,功率放大器电路的增益;
gy2对应的实线波形为,在具有偏置补偿模块,且当控制信号对应的波形为pa_en2对应的实线波形时,功率放大器电路的增益。
由图10中的gn1、gn2以及gy1、gy2可以看出,当功率放大器电路不包括偏置补偿模块13时,由第二控制信号切换成第一控制信号,增益由明显下降,而当功率放大器电路包括偏置补偿模块13时,由第二控制信号切换成第一控制信号,增益趋于一致;
出现上述变化的原因在于,传统功率放大器电路在10%(第二控制信号)和90%(第一控制信号)两种占空比下,增益能有1db以上的差距。增益下降就会导致输出功率下降,从而影响系统的通信速率,且上述增益的变化是由输出晶体管和驱动晶体管结温变化导致的,故而增加偏置补偿模块,对驱动晶体管的偏置电流进行补偿,可以消减上述变化。
本发明还提供了一种电子设备,包括前文所涉及的用于功率放大器的devm补偿电路或功率放大器。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种功率放大器电路,其特征在于,包括驱动级模块、输出级模块、第一偏置模块、第二偏置模块以及偏置补偿模块;
所述偏置补偿模块被配置为能够监测所述输出级模块的温度,得到输出级温度;所述偏置补偿模块还被配置为能够监测所述功率放大器所处环境的温度,得到环境温度;
所述偏置补偿模块接入控制信号,所述偏置补偿模块电连接所述第一偏置模块的输入端,用于:当所述控制信号的占空比改变时,根据所述输出级温度以及所述环境温度产生偏置补偿电流,并将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块;所述占空比为所述控制信号中第一电平信号与第二电平信号切换的占空比控制信号;
所述第一偏置模块接入所述控制信号,所述第一偏置模块电连接所述驱动级模块,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,根据所述偏置补偿电流,将所述第一偏置电压反馈至所述驱动级模块;
所述第二偏置模块接入所述控制信号,所述第二偏置模块电连接所述输出级模块,以在所述控制信号为所述第一电平信号时,将所述第二偏置电压反馈至所述输出级模块;
所述驱动级模块的第一端接入原始输入信号,所述驱动级模块的第二端电连接所述输出级模块的第一端,以基于所述第一偏置电压,将所述原始输入信号进行放大后,得到放大信号,并将所述放大信号传送至所述输出级模块;
所述输出级模块的第二端直接或间接电连接天线,以基于所述第二偏置电压,将接收到的所述放大信号进行放大后,得到目标信号,并所述目标信号直接或间接传送至所述天线。
2.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述偏置补偿模块包括温差检测单元、补偿控制单元;
所述温差检测单元被配置为能够监测所述输出级温度和所述环境温度,以根据所述输出级温度和所述环境温度生成温度差信号,所述温度差信号表征了所述输出级温度与所述环境温度的温度差;
所述温差检测单元的输出端电连接所述补偿控制单元的第一输入端,以将所述温度差信号传送至所述补偿控制单元;
所述补偿控制单元的第二输入端接入所述控制信号,所述补偿控制单元的输出端电连接所述第一偏置模块的输入端,当所述控制信号的占空比改变时,根据所述温度差信号产生所述偏置补偿电流,并将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块。
3.根据权利要求2所述的功率放大器电路,其特征在于,所述温差检测单元包括第一温度敏感元件、第二温度敏感元件和减法器,
所述第一温度敏感元件的电压值或电阻值与所述输出级温度相适配,所述第一温度敏感元件的第一端电连接所述减法器的第一输入端,所述第一温度敏感元件的第二端接地;
所述第二温度敏感元件的电压值或电阻值与所述环境温度相适配,所述第二温度敏感元件的第一端电连接所述减法器的第二输入端,所述第二温度敏感元件的第二端接地;
所述减法器的输出端电连接所述补偿控制单元的第一输入端。
4.根据权利要求3所述的功率放大器电路,其特征在于,所述温差检测单元还包括第一电阻以及第二电阻,第一温度敏感元件为第一二极管,所述第二温度敏感元件为第二二极管,
所述第一二极管的电压值与所述输出级温度相适配,所述第一二极管的正极电连接所述第一电阻的第一端以及所述减法器的第一输入端,所述第一二极管的负极接地;
所述第二二极管的电压值与所述环境温度相适配,所述第二二极管的正极电连接所述第二电阻的第一端以及所述减法器的第二输入端,所述第二二极管的负极接地;
所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第二端电连接第一电源。
5.根据权利要求2所述的功率放大器电路,其特征在于,所述补偿控制单元包括模数转换器、控制器以及电流源子单元;
所述模数转换器的输入端电连接所述温差检测单元的输出端,所述模数转换器的使能端接入所述控制信号,当所述控制信号的占空比改变时,将所述温度差信号进行模数转换,得到数字温度差信号;
所述模数转换器的输出端电连接所述控制器的输入端,以将所述数字温度差信号传送至所述控制器;
所述控制器的输出端电连接所述电流源子单元的输入端,以根据所述数字温度差信号控制所述电流源子单元产生偏置补偿电流;
所述电流源子单元的输出端电连接所述第一偏置模块的输入端,以将所述偏置补偿电流反馈至所述第一偏置模块。
6.根据权利要求5所述的功率放大器电路,其特征在于,所述电流源子单元包括m个电流源以及m个开关,每个开关的第一端均电连接所述控制器的输出端,每个开关的第二端均电连接一个电流源的第一端,每个电流源的第二端均电连接所述第一偏置模块的输入端,所述控制器根据所述数字温度差信号控制所述m个开关中开关闭合的数量,以控制所述偏置补偿电流的大小。
7.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述第一偏置模块包括第一偏置晶体管、第一偏置电流源,
所述第一偏置电流源的第一端电连接第二电源,所述第一偏置电流源的受控端接入所述控制信号,所述第一偏置电流源的第二端电连接所述第一偏置晶体管的控制极;
所述第一偏置晶体管的控制极电连接所述偏置补偿模块的输出端;
所述第一偏置晶体管的第一极电连接所述第三电源,所述第一偏置晶体管的第二极电连接所述驱动级模块的第一端。
8.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述第二偏置模块包括第二偏置晶体管、第二偏置电流源,
所述第二偏置电流源的第一端电连接第四电源,所述第二偏置电流源的受控端接入所述控制信号,所述第二偏置电流源的第二端电连接所述第二偏置晶体管的控制极;
所述第二偏置晶体管的第一极电连接第三电源,所述第二偏置晶体管的第二极电连接所述输出级模块的第一端。
9.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述驱动级模块包括驱动晶体管,所述驱动晶体管的控制极电连接所述第一偏置模块的输出端,所述驱动晶体管的第一极直接或间接电连接第三电源,所述驱动晶体管的第二极接地。
10.根据权利要求9所述的功率放大器电路,其特征在于,所述驱动级模块包括驱动电感,所述驱动电感的第一端电连接所述驱动晶体管的第一极,所述驱动电感的第二端电连接所述第三电源。
11.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述输出级模块包括输出晶体管,所述输出晶体管的控制极电连接所述第二偏置模块的输出端,所述输出晶体管的第一极直接或间接电连接第三电源,所述输出晶体管的第二极接地。
12.根据权利要求9所述的功率放大器电路,其特征在于,所述输出级模块包括输出电感,所述输出电感的第一端电连接所述输出晶体管的第一极,所述输出电感的第二端电连接所述第三电源。
13.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,还包括第一电容和第二电容,
所述第一电容的第一端接入所述原始输入信号,所述第一电容的第二端电连接所述驱动级模块的第一端;
所述第二电容的第一端电连接所述驱动级模块的第二端,所述第二电容的第二端电连接所述输出级模块的第一端。
14.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,还包括输出匹配模块,所述输出匹配模块的第一端电连接所述输出级模块的第二端,所述输出匹配模块的第二端电连接所述天线。
15.根据权利要求1所述的功率放大器电路,其特征在于,所述驱动级模块、所述输出级模块、所述第一偏置模块以及所述第二偏置模块设于第一电路板,所述偏置补偿模块部分设于第二电路板。
16.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至15任一项所述的功率放大器电路。
技术总结