專(zhuān)利名稱(chēng)：功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器，例如涉及用于無(wú)線電通信裝置等高頻功率放大器。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，作為用于對(duì)信號(hào)等進(jìn)行放大的放大器，使用利用雙極晶體
管的功率放大器。其中，對(duì)于像使用OFDM(正交頻分多路復(fù)用)調(diào)制波等的 系統(tǒng)那樣需要進(jìn)行線性放大的系統(tǒng)，為使功率放大器不引起調(diào)制波信號(hào)失 真，進(jìn)行了與線性化相關(guān)的電路設(shè)計(jì)，例如在與該功率放大器的最大輸出 功率相比足夠小的輸出功率的線性放大區(qū)域內(nèi)使用等的電路設(shè)計(jì)。
在此，上述所謂線性放大意味著即使在輸入信號(hào)功率發(fā)生變動(dòng)時(shí)，輸 出信號(hào)功率也能按照 一定的比率放大并輸出，并且相位不發(fā)生變化。因通 信系統(tǒng)而異，有時(shí)候放大增益的僅O. 2 0. 3dB的變化也會(huì)成為問(wèn)題。
另--方面，上述線性放大時(shí)，例如因發(fā)熱而導(dǎo)致的比較緩慢的溫升所 引起的放大率和相位的數(shù)十微秒 數(shù)百微秒程度的變動(dòng)有時(shí)也會(huì)成為問(wèn) 題。作為用于對(duì)這樣的功率放大器自身的發(fā)熱所產(chǎn)生的影響進(jìn)行修正的電 路，美國(guó)專(zhuān)利第4924194號(hào)說(shuō)明書(shū)(參照?qǐng)D1)揭示了一種電路，該電路通過(guò) 與放大晶體管熱耦合的溫度檢測(cè)元件(PIN二極管)來(lái)檢測(cè)放大晶體管的發(fā) 熱，然后將其反映在放大晶體管的偏置電壓上。
然而，上述使用溫度檢測(cè)元件的方法中，為使溫度檢測(cè)元件與放大晶 體管熱耦合，必須將溫度檢測(cè)元件與放大晶體管相近配置。當(dāng)然，要對(duì)發(fā) 熱的影響進(jìn)行修正的放大電路必然是對(duì)比較大的功率進(jìn)行放大的電路。此 時(shí)，可能會(huì)因溫度檢測(cè)元件與放大晶體管接近而導(dǎo)致放大信號(hào)泄漏至溫度 檢測(cè)元件，引起無(wú)法預(yù)計(jì)的異常動(dòng)作。例如，上例中，在放大信號(hào)的一部 分泄漏至PIN 二極管的情況下，有時(shí)會(huì)因PIN 二極管的整流作用而導(dǎo)致偏置條件發(fā)生變化?；蛘咭部赡軙?huì)因放大信號(hào)所通過(guò)的電路與通向溫度檢測(cè)元 件的線路接近而導(dǎo)致兩條電路間發(fā)生泄漏，產(chǎn)生同樣的異常動(dòng)作。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:美國(guó)專(zhuān)利第4924194號(hào)說(shuō)明書(shū)(圖1)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是提供一種功率放大器，該功率放大器可在不使 用溫度檢測(cè)元件的情況下抑制因開(kāi)始工作時(shí)的發(fā)熱而導(dǎo)致的放大信號(hào)的失 真的增加。
為解決上述課題，本發(fā)明的功率放大器包括 放大部，該放大部具有用于進(jìn)行功率放大的第一晶體管； 偏壓電源部，該偏壓電源部具有用于向所述第一晶體管提供偏壓的第 二晶體管；以及
加速電路，該加速電路在開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)使由所述偏壓電源 部向所述第一晶體管提供的偏壓暫時(shí)增加。
如果采用本發(fā)明的功率放大器，則所述加速電路在利用所述放大部的 第一晶體管開(kāi)始進(jìn)行功率放大時(shí)使由所述偏壓電源部向所述第一晶體管提
供的偏壓暫時(shí)增加，藉此在開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)暫時(shí)提高所述第一晶 體管的功率放大率。藉此，使因用于進(jìn)行功率放大的第一晶體管(放大晶體 符)的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度變動(dòng)在整個(gè)電路中達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間縮短， 使放大信號(hào)(例如調(diào)制波信號(hào))的失真減小。
此外，在一種實(shí)施方式的功率放大器中，所述第二晶體管的發(fā)射極通 過(guò)電阻元件與所述第 一 晶體管的基極連接，
所述偏壓電源部包括
第三晶體管，該第三晶體管的集電極與所述第二晶體管的基極連接， 并且其發(fā)射極接地；
第四晶體管，該第四晶體管的基極與所述第三晶體管的集電極連接， 并且其發(fā)射極與所述第三晶體管的基極連接；以及
連接在所述第四晶體管的發(fā)射極與地線之間的電阻元件，
所述第二、第三、第四晶體管的集電極與用于控制所述功率放大的接通切斷的控制電壓源連接，
另外，所述加速電路連接在所述第三晶體管的基極和所述第四晶體管 的發(fā)射極的連接點(diǎn)與所述控制電壓源之間，并且在所述控制電壓源的控制 電壓上升時(shí)使所述第三晶體管的基極電壓暫時(shí)下降，使流向所述第二晶體 管的基極的電流增加，藉此使流向所述第一晶體管的基極的電流增加，提 高所述第一晶體管的功率放大率。
如果采用這一實(shí)施方式的功率放大器，則所述加速電路在所述控制電 壓源的控制電壓上升時(shí)使所述第三晶體管的基極電壓暫時(shí)下降，使流向所 述第二晶體管的基極的電流增加。藉此，在所述上升時(shí)使流向所述第一晶 體管的基極的電流暫時(shí)增加，提高所述第一晶體管的功率放大率。藉此縮 短因作為放大晶體管的第一晶體管的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度變動(dòng)在整個(gè)電路中 達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間，減小放大信號(hào)(例如調(diào)制波信號(hào))的失真。
即晶體管的發(fā)熱在消耗電流較大的信號(hào)放大用晶體管(第一晶體管)中 較大，在用于提供偏壓的晶體管(第二晶體管)中較小。而且，在溫度到達(dá) 平衡狀態(tài)之前的階段，信號(hào)放大用晶體管的附近較熱，距離信號(hào)放大用晶 體管越遠(yuǎn)，溫度越低，該溫度差使電流值發(fā)生變動(dòng)，成為調(diào)制波信號(hào)失真 的原因。因此，放大器的控制電壓源接通時(shí)的行為取決于放大器的布局， 特別是取決于晶體管的配置，相同布局的放大器在放大器接通切斷時(shí)的暫 時(shí)性變化也有相同的特性。
因此，本發(fā)明中，在開(kāi)始進(jìn)行功率放大時(shí)，也就是在所述用于控制所 述功率放大的接通切斷的控制電壓源接通，由該控制電壓源通過(guò)偏壓電源 部向第--晶體管施加偏置電壓后，立刻通過(guò)所述加速電路使流向所述第--晶體管的基極的電流暫時(shí)增大。藉此抵消因功率放大器的發(fā)熱等而產(chǎn)生的
工作電流的變化，抑制放大率的變化，提高線性。也就是說(shuō)，即使不使用 溫度檢測(cè)元件，通過(guò)將可調(diào)節(jié)工作電流的過(guò)渡性響應(yīng)的加速電路與偏壓電 源部連接，也可抑制因發(fā)熱而導(dǎo)致的放大信號(hào)(調(diào)制波信號(hào))的失真的增加。 利用該效果，可得到以更小的工作電流發(fā)送更大的無(wú)線電信號(hào)的功率 放大器，因此可獲得降低無(wú)線電通信裝置的耗電、延長(zhǎng)工作時(shí)間、擴(kuò)大通 信距離的效果。此外，在一種實(shí)施方式的功率放大器中，所述加速電路包括
第五晶體管，該第五晶體管的集電極與所述第四晶體管的發(fā)射極連接， 并且其發(fā)射極通過(guò)電阻元件接地；
第六晶體管，該第六晶體管的發(fā)射極與所述第五晶體管的基極連接， 并且其集電極與所述控制電壓源連接；
連接在所述第六晶體管的基極與所述控制電壓源之間的電容元件；以
及
連接在所述第六晶體管的基極與所述控制電壓源之間的二極管。 如果采用該實(shí)施方式的功率放大器，在所述控制電壓源的控制電壓上 升時(shí)(放大器接通時(shí))，電荷流入所述電容元件，因此，電流暫時(shí)地流入所 述第五晶體管的集電極，所述集電極的電壓值下降。結(jié)果，由于第三晶體 管的偏置點(diǎn)的變動(dòng)，將第三晶體管的集電極與第二晶體管的基極連接的連 接端子的電壓暫時(shí)上升。因此，在所述上升時(shí)，由所述第二晶體管向第一 品體管供給的電流暫時(shí)地增加。因此，在所述上升時(shí)，所述第-一晶體管的 功率放大率暫時(shí)提高，因而所述第一晶體管的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度變動(dòng)在整
個(gè)i[i路中達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間縮短，能夠使放大信號(hào)(例如調(diào)制波信號(hào)) 的失真減小。
此外，在一種實(shí)施方式的功率放大器中，所述加速電路所具有的所述 電容元件的電容值被調(diào)整為可抵消因幵始進(jìn)行所述功率放大時(shí)的溫度變化 而導(dǎo)致的增益的暫時(shí)性變化。
如果采用該實(shí)施方式的功率放大器，則可抵消因放大增益的變動(dòng)而導(dǎo) 致的線性的劣化，改善動(dòng)態(tài)EVM(誤差矢量幅度)的值。
此外，在一種實(shí)施方式的功率放大器中，所述加速電路所具有的所述 電容元件的電容值是可變的。
如果采用該實(shí)施方式的功率放大器，通過(guò)改變所述電容元件的電容值， 可對(duì)在開(kāi)始實(shí)施放大動(dòng)作時(shí)使加速電路向所述第---晶體管提供的偏壓增加 的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
如果采用本發(fā)明的功率放大器，在利用所述放大部的第一晶體管開(kāi)始 進(jìn)行功率放大時(shí)，所述加速電路通過(guò)使由所述偏壓電源部向所述第一晶體管提供的偏壓暫時(shí)增加，從而在開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)暫時(shí)地提高所述 第一晶體管的功率放大率。藉此，可縮短因用于進(jìn)行功率放大的第一晶體 管(放大晶體管)的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度變動(dòng)在整個(gè)電路中達(dá)到平衡狀態(tài)所需 的時(shí)間，減小放大信號(hào)(例如調(diào)制波信號(hào))的失真。


圖l是表示本發(fā)明的功率放大器的實(shí)施方式的電路圖。
圖2是表示上述實(shí)施方式的比較例的過(guò)渡響應(yīng)特性之一例的特性圖。 圖3是表示上述實(shí)施方式的過(guò)渡響應(yīng)特性之一例的特性圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明101輸入信號(hào)端子
102輸入匹配電路
103放大晶體管
104輸出匹配電路
105輸出信號(hào)端子
106集電極偏置端子
107偏置晶體管
108偏置端子
109穩(wěn)定化電阻
110電容元件
111偏置電路
112電源電路
114電阻
115第三晶體管
116第四晶體管
117連接端子
118輸出端子
119第五晶體管
120第六晶體管121 電容
122 加速電路
125、 126 二極管
具體實(shí)施例方式
下面利用圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 圖l是表示本發(fā)明的功率放大器的實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。 該功率放大器中，作為從輸入信號(hào)端子101輸入的輸入信號(hào)的高頻信號(hào) 經(jīng)過(guò)輸入匹配電路102，被作為第一晶體管的放大晶體管103放大，經(jīng)過(guò)輸 出匹配電路104，從輸出信號(hào)端子105輸出。另外，在圖1中，106是放大晶 體管103的集電極偏置端子。該集電極偏置端子106與地線之間連接有直流 電源137和電容元件138。所述放大晶體管103構(gòu)成放大部。
此外，作為第二晶體管的偏置晶體管107是向所述放大晶體管103的基 極端f提供基極偏置電流的晶體管。該偏置晶體管107的發(fā)射極經(jīng)由電阻元 件109與放大晶體管103的基極端子連接。該電阻元件109是為了防止放大晶 體管103的熱失控而插入基極偏置線路的穩(wěn)定化電阻(鎮(zhèn)流電阻)。
所述偏置晶體管107的集電極通過(guò)電阻元件133與偏置端子108連接。該 偏賈端子108與控制電壓源135連接。
由所述偏置晶體管107以及與該偏置晶體管107的基極端子連接的電容 元件110構(gòu)成的偏置電路111具有根據(jù)所述輸入信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的增加相應(yīng) 地使基極偏置電流增加的功能，還具有即使在所述輸入信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度發(fā) 生了變化的情況下，也可使輸出信號(hào)的放大比及放大后的相位旋轉(zhuǎn)保持恒 定的功能。
該偏置電路111的偏置晶體管107的基極端子上連接有電源電路112。所 述偏置電路111和電源電路112構(gòu)成了偏壓電源部。
所述電源電路112將大致等于放大晶體管103的"基極一發(fā)射極間電壓" '-j偏置晶體管107的"基極一發(fā)射極間電壓"之和的電壓供給給偏置晶體管 i07的基極端子。即所述電源電路U2將該電源電路112中使用的晶體管的基 極一發(fā)射極間電壓(下面稱(chēng)為VBE)的2倍的電壓提供給偏置晶體管107的基極端子。另外，在此忽略穩(wěn)定化電阻109的電壓降。
該實(shí)施方式中，如圖1所示，所述電源電路112具有第三晶體管115、第 四晶體管116以及電阻元件114。該第三晶體管115的集電極與偏置晶體管 107的基極連接，其發(fā)射極接地。此外，該第三晶體管115的基極與所述第 四晶體管116的發(fā)射極連接。此外，該第三晶體管115的集電極通過(guò)電阻元 件131與所述偏置端子108連接。另一方面，所述第四晶體管116的發(fā)射極通 過(guò)所述電阻元件114接地，其集電極通過(guò)電阻元件132與所述偏置端子108連 接。
此外，所述電源電路112的第三晶體管115的基極和第四晶體管116的發(fā) 射極的連接點(diǎn)P0與加速電路122的輸出端子118連接。
該加速電路122具有第五晶體管119和第六晶體管120，所述第五晶體管 119的集電極與所述輸出端子118連接，所述第六晶體管120的發(fā)射極與該第 五晶體管119的基極連接。所述第五晶體管119的發(fā)射極通過(guò)電阻元件136接 地。
此外，所述加速電路122具有連接在所述第六晶體管120的基極與所述 偏置端子108之間的電容元件121，以及串聯(lián)連接在所述第六晶體管120的基 極^ j所述偏置端子10 8之間的2個(gè)二極管12 5 、 126。
該加速電路122中，在所述控制電壓源135的控制電壓上升時(shí)(放大器接 通時(shí))，電荷流入電容元件121,因此，電流暫時(shí)地從輸出端子118流入第五 晶體管1]9，所述輸出端子118的電壓值下降。結(jié)果，由于第三晶體管115的 偏置點(diǎn)的變動(dòng)，將第三晶體管115的集電極與偏置晶體管107的基極連接的 連接端子117的電壓暫時(shí)上升。因此，在所述上升時(shí)，由偏置晶體管107向 放大晶體管103提供的電流暫時(shí)增加。因此，在所述上升時(shí)，所述放大晶體 管103的功率放大率暫時(shí)地提高，因放大晶體管103的發(fā)熱而導(dǎo)致的溫度變 動(dòng)在整個(gè)電路中達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間縮短，可減小放大信號(hào)(例如調(diào)制 波信號(hào))的失真。
在此，將除去了圖1的電路中的所述加速電路122的結(jié)構(gòu)的比較例中的 放大晶體管103的工作電流(集電極電流Ic3)的過(guò)渡響應(yīng)特性之一例示于圖 2。在沒(méi)冇該加速電路的比較例中，由于偏置晶體管107的溫度上升速度比放大晶體管103的溫度上升速度慢，因而引起從偏置電路lll提供給放大晶 體管103的電流值持續(xù)地變化，所以該電流值的變化成為信號(hào)失真的原因。
接著，將上述實(shí)施方式的功率放大器中的放大晶體管103的工作電流 (集電極電流Ic3)的過(guò)渡響應(yīng)特性之一例(模擬結(jié)果)示于圖3。在該實(shí)施方 式中，通過(guò)強(qiáng)制地增大在放大器接通時(shí)從偏置晶體管107提供給放大晶體管 103的電流，與圖2的比較例的過(guò)渡響應(yīng)特性相比，經(jīng)過(guò)約l/4的時(shí)間，工作 電流Ic3的值就達(dá)到了恒定狀態(tài)。藉此，可抑制因放大電路的溫度變化而導(dǎo)
致的放大信號(hào)的失真的發(fā)生，提高猝發(fā)動(dòng)作時(shí)電路的線性。即可對(duì)伴隨使 用雙極晶體管的功率放大器的集電極電流的變動(dòng)而產(chǎn)生的增益變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
此外，該實(shí)施方式的功率放大器中，所述加速電路122具有的所述電容 元件121的電容值被調(diào)整為可抵消因開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)的溫度變化 而導(dǎo)致的增益的暫時(shí)變化。藉此，可抵消因放大增益的變動(dòng)而導(dǎo)致的線性 的劣化，改善動(dòng)態(tài)EVM值。
另外，作為所述加速電路122所具有的電容元件121，可以是電容值可 變的電容元件。在這種情況下，通過(guò)改變電容元件121的電容值，可對(duì)加速 電路122在開(kāi)始實(shí)施放大動(dòng)作時(shí)使通過(guò)由電源電路112和偏置電路111構(gòu)成 的偏壓電源部向放大晶體管10 3提供的偏壓增加的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但也可對(duì)其進(jìn)行各種改變。這 樣的改變不應(yīng)視作脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本行業(yè)的普通技術(shù)人員而 W顯而易見(jiàn)的改變均包括在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器，其特征在于，包括放大部，該放大部具有用于進(jìn)行功率放大的第一晶體管；偏壓電源部，該偏壓電源部具有用于向所述第一晶體管提供偏壓的第二晶體管；以及加速電路，該加速電路在開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)使由所述偏壓電源部向所述第一晶體管提供的偏壓暫時(shí)增加。
2. 如權(quán)利要求l所述的功率放大器，其特征在于，所述第二晶體管的發(fā)射極通過(guò)電阻元件與所述第一晶體管的基極連接，所述偏壓電源部包括第三晶體管，該第三晶體管的集電極與所述第二晶體管的基極連接，并且其發(fā)射極接地；第四晶體管，該第四晶體管的基極與所述第三晶體管的集電極連接，并且其發(fā)射極與所述第三晶體管的基極連接；以及連接在所述第四晶體管的發(fā)射極與地線之間的電阻元件，所述第二、第三、第四晶體管的集電極與用于控制所述功率放大的接通切斷的控制電壓源連接，另外，所述加速電路連接在所述第三晶體管的基極和所述第四晶體管的發(fā)射極的連接點(diǎn)與所述控制電壓源之間，并且在所述控制電壓源的控制屯壓增加時(shí)使所述第三晶體管的基極電壓暫時(shí)下降，使流向所述第二晶體管的基極的電流增加，藉此使流向所述第一晶體管的基極的電流增加，提高所述第 一 晶體管的功率放大率。
3. 如權(quán)利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述加速電路具有第五晶體管，該第五晶體管的集電極與所述第四晶體管的發(fā)射極連接，并且其發(fā)射極通過(guò)電阻元件接地；第六晶體管，該第六晶體管的發(fā)射極與所述第五晶體管的基極連接，并且其集電極與所述控制電壓源連接；連接在所述第六晶體管的基極與所述控制電壓源之間的電容元件；以及連接在所述第六晶體管的基極與所述控制電壓源之間的二極管。
4. 如權(quán)利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述加速電路所具有的所述電容元件的電容值被調(diào)整為可抵消因開(kāi)始進(jìn)行所述功率放大時(shí)的溫度變化而導(dǎo)致的增益的暫時(shí)變化。
5. 如權(quán)利要求3所述的功率放大器，其特征在于，所述加速電路所具有的所述電容元件的電容值是可變的。
全文摘要
本發(fā)明的功率放大器中，加速電路(122)在利用形成放大部的放大晶體管(103)開(kāi)始進(jìn)行功率放大時(shí)，使通過(guò)由偏置電路(111)和電源電路(112)構(gòu)成的偏壓電源部向放大晶體管(103)提供的偏壓暫時(shí)增加。藉此，在開(kāi)始進(jìn)行利用放大晶體管(103)的功率放大時(shí)，使放大晶體管(103)的功率放大率暫時(shí)提高。因此，因放大晶體管(103)的發(fā)熱所導(dǎo)致的溫度變動(dòng)在整個(gè)電路中達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間得以縮短，調(diào)制波信號(hào)等的放大信號(hào)的失真減小。因此，利用本發(fā)明，可在不使用溫度檢測(cè)元件的情況下抑制因開(kāi)始工作時(shí)的發(fā)熱而導(dǎo)致的放大信號(hào)的失真的增加。
文檔編號(hào)H03F3/19GK101515786SQ20091000474
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者石丸昌晃 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社