[发明专利]一种自适应高可靠性HBT线性功率放大器

说明书

本发明提出了一种自适应高可靠性HBT线性功率放大器，在基础HBT线性功率放大器单元上增加功率检测及控制单元、模拟电源开关单元。功率检测及控制单元监测输入HBT线性功率放大器的信号功率强度，当有异常大功率信号输入HBT线性功率放大器时，通过模拟电源开关单元关断模拟电源供电，确保HBT线性功率放大器始终处于安全状态。通过对输入功率放大器的信号功率的实时检测，实现了HBT线性功率放大器在不同工作状态下的自适应，克服了模拟电源串联限流电阻对HBT线性功率放大器进行保护所带来的效率下降、线性度退化、匹配困难等缺陷。在不明显牺牲HBT线性功率放大器线性度和效率基础上，实现了HBT线性功率放大器的高鲁棒性。

技术领域

本发明属于无线通信射频前端技术领域，具体地说，涉及一种自适应高可靠性HBT线性功率放大器。

背景技术

随着无线通信系统对信道带宽越来越高的需求，正交频分复用（OFDM）得到了广泛的应用，但由于OFDM技术表现出较大的信号幅度变化，为了能不失真的正确处理这些包络峰值，要求功率放大器具有较高的线性度和输出功率裕量。

由于GaAs HBT晶体管比GaAs HEMT晶体管具有更好的线性度，且成本更低，所以在设计线性功率放大器时，一般选用GaAs HBT工艺。

但HBT晶体管的自热效应在大电流、高功率区域表现得非常明显，若不加以抑制，HBT线性功率放大器在异常大功率输出条件下，极易由于HBT晶体管的自热效应与热耦合效应共同作用产生热堆积，进而导致器件损坏。

为了防止HBT线性功率放大器在异常大功率输出时发生损坏，一般采用的保护措施如图1所示，AMP_1a和AMP_2a为HBT线性功率放大器的驱动级放大器，AMP_3a为HBT线性功率放大器的末级放大器，VCC_1a、VCC_2a和VCC_3a为模拟电源，VCC_1a通过串联限流电阻R_1a给AMP_1a供电，VCC_2a通过串联限流电阻R_2a给AMP_2a供电。

随着AMP_1a输入信号增大，AMP_1a输出功率变大，流过限流电阻R_1a的电流变大。此时，限流电阻R_1a上的分压增大，导致实际加载在AMP_1a上的电压变低，从而限制了AMP_1a在异常大功率信号输入时的最大功率输出能力，防止本级放大器失效和输出过大功率到下一级放大器。

同样的，AMP_1a输出端连接AMP_2a输入端，随着AMP_1a输出功率增大，AMP_2a输出功率变大，流过限流电阻R_2a的电流变大。此时，限流电阻R_2a上的分压增大，导致加载在AMP_2a上的电压变低，从而限制了AMP_2a在异常大功率信号输入时的最大功率输出能力，防止本级放大器失效和输出过大功率到末级放大器AMP_3a。

由于末级放大器AMP_3a上的供电电压，直接决定了HBT线性功率放大器线性度等关键指标，所以VCC_3a在给末级放大器AMP_3a供电时，不能串联电阻。

由于模拟电源端串联限流电阻后，给HBT线性功率放大器内部驱动级供电，所以驱动级放大器在同样线性输出功率条件下，比未串联限流电阻需要更大的电流。而为了起到更好的过功率保护作用，电源端串联电阻不能太小，这也导致驱动级放大器的静态电流往往比不加限流电阻时大50%以上，从而导致HBT线性功率放大器的效率大幅下降。