本发明专利技术提供一种用于补偿具有增益扩展特性的多级放大器畸变的装置。本发明专利技术还有提供一种用于使放大级的偏置接近于在低输出时呈现较高的功率附加效率的乙类状态的方法，以便在多级放大器的所有级都具有增益扩展特性。本发明专利技术的放大器具有增益扩展特性，它在输入功率或者输出功率的一定范围内呈现增益随着输入功率或者输出功率的增加而提高。该放大器的特征在于，包含第一双极晶体管的发射极接地的放大器电路具有一个基极端，它经过不阻碍直流的第一阻抗元件与输入匹配电路以及提供偏置电压的第一二极管的阴极连接，而第一二极管具有一个阳极，它与高频时呈现十分低阻抗的基准电源连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种放大器，尤其是涉及到一种为了在宽范围内控制输出功率而使用在无线电通信中的放大器，它通过以多级方式连接的多个晶体管放大输入功率以便产生放大的功率。
技术介绍
采用发射极接地的双极晶体管的功率放大器不可缺少地需要一种基极偏置电路，它以接近于稳压电源的方式工作。稳压电源比整流电流源更适用于偏置电路，其原因在下面阐述。考虑射频(RF)输入施加到发射极接地的双极晶体管的情况，双极晶体管的的基极提供有来自稳压电源的偏置。当输入功率足够小时，这个发射极接地的双极晶体管呈现小信号工作，以致在没有信号提供给放大器时，它的集电极电流实质上等于所谓流过集电极的偏流。与上述相反，当输入功率逐渐增加时，发射极接地的双极晶体管的集电极电流增加到比集电极偏流大几倍的电流。集电极电流的这个增加实现较高饱和度输出和低度畸变。另一方面，当加到基极的偏置是由稳定电流源提供时，集电极电流一直保持比基极偏置电流大hFE倍，以至于即使输入功率增加集电极电流也不会增加。因此，当集电极偏置电流设置为相当于由稳压电源施加的基极偏压时，大电流工作时的经验告诉我们增益压缩发生在低输入功率时。换句话讲，饱和特性下降引起电源附加效率减小和线性度降低。还有，在基极偏压是由稳压电源提供而且当输入功率较大时，当集电极偏置电流设置为相当于集电极电流时，即使没有RF信号提供而且输入功率小时，集电极也有电流流过，因而导致功耗增加等问题。因为上述理由，采用发射极接地双极晶体管的功率放大器不可缺少地需要一种以接近于稳压电源方式工作的基极偏置电路。作为一个以接近于稳压电源方式工作的基极偏置电路的常规例子，第一常规放大器描述在日本专利No.3377675的文件中。这是在图1中图解说明。这个电路的工作将根据日本专利号No.3377675的实施例进行描述。图1(参照日本专利No.3377675的文件中的图1)是日本专利No.3377675中的第一常规放大器的电路图，图2(参照日本专利No.3377675中的图2)是显示施加到图1中图解说明电路的晶体管基极和二极管的电压图，而图3(参照日本专利No.3377675中的图3)是显示当包括双极晶体管的发射极接地放大器被用作线性放大器时输入/输出的特性图，为了给基极一侧的B1点提供外加电压，从外加电压源VB施加的电压可以变为任意电压值，例如，利用电阻R1和R2经过电阻分压，然后二极管D1是插接在图中B2点和B1点之间以致B1点与二极管的阴极相对，如图1中说明的图1电路的特性。同时，电容C1插接在B2点和地电位之间，因而产生的效果是，阻抗值与从B2点看偏压电阻一侧的阻抗相比较是足够小。当图1中发射极接地晶体管Tr1的工作点设置为甲-类区域时，当输入功率具有足够小的电压如图5(参照日本专利No.3377675中的图9)中描述的V1时，而且当输入功率具有不超过施加到B1点的基极电压VB1与基极集电极二极管的导通电压Vth之间电位差的电压幅值时，晶体管Tr1处于线性工作状态以便在增益和输入/输出功率两者呈现恒定相位偏移。然而，当B1点电压振幅V2增加时，如输入功率增加，而且超过施加到上述B1点的基极电压VB1与基极-发射极二极管的导通电压Vth之间的电位差，如图5中描述的V2，晶体管Tr11进入非线性工作状态，并且不能保持甲-类的工作点，因此功率增益逐渐地减小。还有，当B1点电压值变动到电位等于或者低于基极-发射极二极管的导通电压Vth时，在上述晶体管Tr1的基极与发射极之间出现导通状态时间和断开状态时间。在导通状态下，基极-发射极二极管的输入阻抗等于保持在甲-类工作点时的输入阻抗，而在断开状态下，与保持在甲-类工作点时的输入阻抗相比较基极-发射极二极管的输入阻抗较高，在这种场合下其导致B1点的电压值大大地倾向负的一边。当保持在甲-类工作点，在整个时间上平均时，B1点的电压值是常数VB1，而在断开状态期间，在整个时间上平均时，B1点的电压值小于VB1。基极-发射极二极管的结电容值具有电压相关性。因此，施加在基极与发射极之间的电压波动使基极-发射极二极管的结电容变动，以致发射极接地放大器的输入阻抗呈现不同于当输入功率足够小而且保持甲-类工作时的输入阻抗的值。另一方面，B2点的电位由稳压电源的电压值和电阻R1、R2的分压比来确定，而且不受输入功率增加的影响，以致如果B1点电位变得低于如上所述小信号工作期间的电位时，施加在图1所示二极管D1两端的电压值VBE2逐渐地增加，如图2所示。于是，在偏置电路中二极管D1所具有的结电容，相对于上述发射极接地晶体管Tr1的基极-发射极二极管的结电容波动，呈现出反向波动。因此，当输入功率逐渐增加时，伴随着发射极接地晶体管Tr1的输入阻抗波动输入功率在振幅上增加，然而，二极管阻抗的变动消除了这些波动，因此与常规电路相比较，就有可能抑制发射极接地晶体管Tr1输入阻抗的波动和减少通道相位偏移。此外，当二极管D1两端电压的增加导致经由二极管D1流入晶体管Tr1基极的电流值增加时，则集电极电流增加，使其能够解决集电极的饱和输出功率和同样增加了功率增益的降低。然而，当输入功率变得较高而使流入二极管D1的偏置电流增加时，由于由R1所引起的电压降使电压变得较低，以及甚至图2中的B2点电位也变得较低，则该电路不再作为稳压电源工作。因此存在第一个问题，即流经电阻R2的电流必须增加到致使流入二极管D1的电流可以忽略的程度。第一问题是通过图4的第二常规放大器来减轻，其在同一日本专利No.3377675中的图4中描述。在图4中，双极晶体管Tr2连接在利用电阻R1、R2分压电源电压VB的基极偏置电路的B2点与晶体管Tr1基极之间，因此晶体管Tr2的基极-发射极定位在正向连接，并且电源电压VC加到晶体管Tr2的集电极。电容器C1插接在基极偏置电路中的B2点，既晶体管Tr2的基极端与地之间，它比从基极看偏压电阻R1、R2时的阻抗呈现足够小的阻抗。这个第二常规放大器利用晶体管Tr2的基极与发射极之间的PN结，与利用安排在图1中图解说明的基极偏置电路中二极管D1的PN结大不相同，其中电路的工作实质上与安排二极管D1在基极偏置电路中的第一常规放大器相同，如图中1所示。然而，因为上述晶体管Tr2形成一个放大器电路，基极偏置电流是由这个晶体管Tr2放大，并且提供给发射极接地晶体管Tr1的基极。因此，这可以减少流入基极偏置电路的电流，该偏置电路由上述电阻R1、R2组成用于产生初始基极偏置。虽然减少了电流，但是第二常规放大器类似于第一常规放大器，它仍然遭受第一个问题，既流经电阻R2的电流必须增加到致使流入晶体管Tr2基极的电流可以忽略的程度。此外，因为发射极接地双极晶体管呈现非常高的互导，所以基极必须施加精确的稳定电压。然而，在第一与第二偏置电路中，是利用电阻R1、R2通过电阻分压而产生这个电压，由于温度、制造时的变化等而产生了第二个问题，即基极与发射极之间的电压波动强烈影响了它们。描述在日本专利JP-A-2002-9559中的第三常规放大器减轻了第一和第二个问题。图6(参看JP-A-2002-9559中的图5)图解说明第三常规放大器的电路图。在第三常规放大器中，电阻18不是直接接地，而是通过一个由双极晶体管Tr19和双极晶体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种放大器，它具有在输入功率或输出功率的一定范围内呈现增益随着输入功率或输出功率的增加而提高的增益扩展特性，所述放大器特征在于：具有输出特性为：当对所述放大器施加两个频率接近的波信号时，当两个波信号同相位匹配时，第三阶交叉调制畸变的相位自两个波信号的相位旋转９０度或更多。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：青木雄一，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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