CN102324898A

CN102324898A - 一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路

Info

Publication number: CN102324898A
Application number: CN201110199055A
Authority: CN
Inventors: 郑远; 吴健; 钱峰; 陈新宇; 应海涛; 艾萱
Original assignee: NANJING GEC ELECTONICS CO Ltd
Current assignee: NANJING GEC ELECTONICS CO Ltd
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明是一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路，其结构由三只晶体三极管组成达林顿结构，并由二只晶体三极管组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽，一只晶体三极管的集电极与另一晶体三极管基极间串接一晶体三极管作为线性补偿电路来提高2GHz以后的线性度，该补偿电路中的晶体三极管的基极和集电极相连接并通过电阻接到达林顿结构的输出端，该晶体三极管发射极接到达林顿的共射-共基点。优点：组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽。提高线性IP3。一直到4.5GHz增益都比较平坦，保持±1dB的变化量。可以满足不同频点的增益要求，线性补偿电路提高2GHz以后的线性度，同一点的OIP3提高4到5dB。

Description

一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路

技术领域

本发明是一种高性能InGaP异质结双极性晶体管微波单片放大器。特别是一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路。属于微波单片集成电路领域。

背景技术

达林顿放大器带宽，增益稳定，尺寸小，封装简便，易于级联等特点。达林顿增益放大器技术已广泛用于RF无线有线应用。综合小功率放大器的带宽及功率指标，将采用InGaP/GaAs HBT工艺技术，电路采用达林顿结构，放大器设计尽可能兼顾目前移动通信的各个频段，采用单电源供电，具有好的输入、输出驻波特性和增益平坦特性，使放大器除了用在TD-SCDMA外，可以适用于其他通信频段。在保证产品性能和可靠性的前提下，优化芯片设计，降低芯片面积，使产品具备尽可能高的性价比。无论是目前使用的二代移动通信***GSM体制、窄带CDMA体制还是TDS-CDMA体制对基站功率放大器的一个共同要求都是高线性。并要求在满足线性要求的前提下实现尽可能高的功率附加效率。因而在电路设计过程中，要充分考虑如何满足功放的高线性要求和实现高效率。

发明内容

本发明提出的是一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路，基于传统达林顿结构改进的自偏置达林顿放大器，其目的旨在提高增益平坦度，提高电路的线性IP3(三阶交调)。由二只晶体三极管组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽，通过线性补偿电路结构的设计，提高了线性特性。

本发明的技术解决方案：其特征是第一晶体三极管Q1、第二晶体三极管Q2、第三晶体三极管Q3组成达林顿结构，即第一晶体三极管Q1的发射极与第二晶体三极管Q2的基极相接，第二晶体三极管Q2的集电极与第三晶体三极管Q3的发射极相接，第三晶体三极管Q3的集电极与第一晶体三极管Q1的集电极相接，由第二晶体三极管Q2、第三晶体三极管Q3组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽；在第三晶体三极管Q3的集电极与第二晶体三极管Q2基极间串接第五晶体三极管Q5作为线性补偿电路来提高2GHz以后的线性度，该补偿电路中的第五晶体三极管Q5的基极和集电极相接并通过第八电阻R8接到达林顿结构的输出端，第五晶体三极管Q5发射极接到达林顿的共射-共基点。

本发明的优点：本发明第二晶体三极管Q2, 第三晶体三极管Q3采用cascode结构作为达林顿放大器的后级，扩展了带宽，同时提高三阶交调IP3。一直到4.5GHz 增益都比较平坦，保持±1dB的变化量。可以满足不同频点的增益要求。本发明在改进的darlington结构上采用线性补偿电路电路来提高2GHz以后的线性度。补偿电路对电路的增益、驻波等小信号参数几乎没有影响，对P1dB的影响也很小。对线性特性影响比较明显，本发明的输入输出三阶交调与传统结构的输入输出三阶交调对比。同一点的OIP3提高4到5 dB。线性带宽拓展1GHz到1.5GHz。

附图说明：

附图1是传统自偏置达林顿放大器电路图。

附图2是本发明的自偏置达林顿电路结构示意图。

附图3是本发明线性补偿自偏置达林顿结构示意图。

附图4a是本发明与传统达林顿放大器小信号增益对比示意图。

附图4b是本发明小信号增益、输入输出反射损耗示意图。

附图5是本发明输出功率1dB压缩点与频率的关系示意图。

附图6a是本发明与传统达林顿放大器输出ip3与频率关系对比示意图。

附图6b是本发明与传统达林顿放大器输入ip3与频率关系对比示意图。

具体实施方式

对照附图2，其结构是采用改进的自偏置达林顿结构。由晶体三极管Q1、晶体三极管Q2、晶体三极管Q3组成达林顿结构，与传统达林顿结构不同，如图2所示虚线框图中晶体三极管Q2、晶体三极管Q3组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽。晶体三极管Q2可以增加击穿电压和拓展达林顿放大器的带宽。如图4所示，传统结构增益随着频率增加增益逐渐减小，本发明晶体三极管Q2、晶体三极管Q3采用cascode结构作为达林顿放大器的后级，扩展了带宽，同时提高线性度（三阶交调点IP3）。一直到4.5GHz 增益都比较平坦，保持±1dB的平坦度。可以满足不同频点的增益要求。如图4a,本发明与传统达林顿放大器小信号增益对比, ○为传统达林顿放大器的小信号增益与频率的关系曲线◇为本发明改进型自偏置达林顿放大器的小信号增益与频率的关系曲线。

对照附图3，其结构是在改进的darlington结构（图2）上采用线性补偿电路电路（虚线框内），来提高2GHz以后的线性度。补偿电路选用晶体三极管Q5, 晶体三极管Q5的基极和集电极相连接并通过电阻R8接到达林顿的输出端；晶体三极管Q5发射极接到达林顿的共射-共基点。补偿电路对电路的增益、驻波等小信号参数几乎没有影响，(如图4b本发明小信号增益、输入输出反射损耗示意图,△为小信号增益○为输入反射损耗◇为输出反射损耗)，对P1dB的影响也很小（如附图5输出功率1dB压缩点与频率的关系示意图）。对线性特性影响比较明显，如图6所示分别为本发明的输入输出三阶交调与传统结构的输入输出三阶交调对比（○为传统结构的三阶交调◇为本发明的三阶交调）。同一点的OIP3提高4到5 dB。线性带宽拓展2GHz到3GHz。

本文所描述的晶体管BJTs(bipolar junction transistors),HBTs(heterojunction bipolar transistors),DHBT(double heterojunction bipolar transistor)，或者PHEMT(pseudomorphic high electron mobility transistor)。所有的半导体包括化合物半导体Ⅲ-Ⅴ半导体，SiGe,InGaP,InP,GaAs。

器件是foundry的标准HBT工艺。

Claims

1.一种线性补偿的宽带自偏置达林顿线性放大器电路，其特征是第一晶体三极管（Q1）、第二晶体三极管（Q2）、第三晶体三极管（Q3）组成达林顿结构，即第一晶体三极管（Q1）的发射极与第二晶体三极管（Q2）的基极相接，第二晶体三极管（Q2）的集电极与第三晶体三极管（Q3）的发射极相接，第三晶体三极管（Q3）的集电极与第一晶体三极管（Q1）的集电极相接，由第二晶体三极管（Q2）、第三晶体三极管（Q3）组成共射-共基的达林顿后级扩展高频的带宽；在第三晶体三极管（Q3）的集电极与第二晶体三极管（Q2）基极间串接第五晶体三极管（Q5）作为线性补偿电路来提高2GHz以后的线性度，该补偿电路中的第五晶体三极管（Q5）的基极和集电极相接并通过第八电阻（R8）接到达林顿结构的输出端，第五晶体三极管（Q5）发射极接到达林顿的共射-共基点。