HBTMMIC功率放大器的自适应线性化偏置技术.pdf

HBT MMIC 功率放大器的自适应线性化偏置技术 彭艳军， 宋家友， 王志功 （东南大学射频与光电集成电路研究所 江苏 南京 210096 ） 摘要：设计 HBT MMIC 功率放大器，偏置电路的选择对于提高功率放大器的效率和线性度至关重要。 为了在效率和线性度之间取得良好折中，一个重要的方法是让 HBT 的偏置点随输入信号的功率变化而变 化。许多文献都对这种自适应偏置技术进行了研究，然而，对于多种自适应线性化偏置电路比较和分析的 文章尚未见报道。本文综合叙述了适用于 HBT MMIC 工艺，尺寸小、成本低的多种自适应线性化偏置电路， 总结了这些偏置电路的基本工作原理，并提出了一种改进的线性化偏置电路。 关键词：功率放大器；偏置电路;异质结晶体管；单片微波集成电路；线性化 Adaptively Linearizing bias circuits for HBT MMIC Power Amplifier PENG Yan-jun, SONG Jia-you, WANG Zhi-gong ( Institute of RF-OE-ICs, Southeast University, Nanjing 210096, China ) Abstract: To improve its efficiency and linearity, it is important for a HBT MMIC power amplifier to select a bias circuit. In order to make a good tradeoff between efficiency and linearity, an important method is to vary the bias point with input power. Many papers have focused on the research of these adaptive bias circuits, but none has reported on the comparison and analysis of these bias circuits. This paper reviews dozens of small size, low cost adaptively linearizing bias circuits fit for HBT MMIC technology, summarizes the principles of these bias circuits and proposes a novel linearizing bias circuit. Key words: power amplifier; bias circuit; HBT (Heterojunction Bipolar Transistor); MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit); linearization 1 引 言 现代无线通信业务的迅速发展要求越来越大的通信系统容量。为了实现更高的数据速率 和频谱效率，现代通信系统普遍采用线性调制技术，如 QPSK、QAM、HPSK 、OFDM 等。 但这些调制方式产生的信号均为非恒定包络的调制信号，而且系统又是多载波多信道的，因 此，信号的峰均比很大。射频系统，特别是射频功率放大器的任何非线性都容易产生不希望 的频率分量，严重影响系统的性能。另一方面，功放的效率决定着通话时间和电池的使用寿 命，而高效率的功放一般为非线性功放。所以必须采取适当的线性化技术来提高功放的线性 度，使得功放具有较高效率的同时具有高的线性度。 高效率的功率级要求所采用的功率管的开启电压低，击穿电压高，且工作在接近饱和状 态。由于异质结双极晶体管（HBT ）器件具有效率高、增益大、线性特性好、功率密度高、 只需单一电源且具有相当低的漏电流等特点，使得它很适合于功放设计。传统上，功放的偏 置点和负载线都是按照 1dB 压缩点（P1dB ）最优来设计，功放在