一种HBT功率放大器和电子设备的制作方法

本技术涉及射频前端，尤其涉及一种hbt功率放大器和电子设备。

背景技术：

1、随着中国移动通信产业的迅速发展，射频前端作为移动通信系统的核心组件得到了业界的广泛关注，而功率放大器作为射频前端的核心器件，直接决定了移动终端无线通信的距离和信号质量。

2、现在主流的半导体可以划分为两大类：硅基半导体器件和iii-v族化合物半导体器件。作为传统的半导体材料，硅基半导体器件的模型研究完善，制造工艺成熟，使得硅基器件的设计和生产成本相对较低。而且半导体加工工艺的不断推进，硅基半导体器件的尺寸不断缩小，使其在高集成、低功耗和响应速度上的优势越发显著。iii-v族化合物半导体器件由于材料本身电子迁移率高和禁带宽度的特点，能更好满足射频和微波系统在高频下对性能的极致追求。

3、从器件类型来看，gaas衬底材料的晶体管主要有hbt和phemt两种类型，phemt器件具有较好的温度稳定性，较低的噪声和较高的工作频率。和phemt晶体管比较，hbt器件具有如下优势：

4、1、hbt是一种双极性器件，其对光刻的要求较低，普通的光刻就能获得较高的本征频率ft和最高谐振频率fmax。

5、2、hbt具有较好的电流处理能力，hbt器件工作时电流垂直流过发射结，使得结电流密度较大，较高的电流密度带来高功率密度，进而减小器件的尺寸。

6、3、hbt器件具有较高的击穿电压，其集电极为宽禁带半导体材料，提高了击穿电压，有利于提高输出功率。

7、4、hbt器件有较高的电流放大系数β，当输入电流较小时，较高的电流放大系数β能让负载电容的快速充电，提高了电路的驱动能力。

8、5、hbt器件可单电源供电，相比常需双电源供电的phemt器件具备较大的设计和应用优势。

9、6、hbt器件的基区掺杂浓度较高，膝点电压小，early电压高，电流增益稳定，具有较低的闪烁噪声。

10、因此，gaas hbt在sub-6ghz频段功率放大器设计中得到了广泛应用。

11、常规的双极型晶体管偏置电路，一般采用电阻串联分压形式给放大器提供直流偏置点。但在进行功率放大器设计时，为了抑制hbt功率放大器自热效应，一般采用如图1所示的自适应偏置结构。

12、hbt晶体管的发射结电压随着输入功率增加而降低，而工作点漂移会导致跨导降低，进而产生增益压缩和相位失真。随着温度升高，hbt晶体管q1b的增益是下降的，此时需要增加hbt晶体管q1b基极的直流偏置电流以抵消温度升高带来的增益降低。

13、晶体管q2a、晶体管q3a、晶体管q4a、电阻r1a、电阻r1a和电容c3a组成的自适应偏置单元可以很好的抑制hbt晶体管工作点漂移，从而改善功率放大器的线性度，提高输出功率。

14、传统hbt功率放大器采用自适应偏置结构，可以抑制功率放大器在输出大功率时由于自热效应带来的偏置点漂移。

15、但随着器件工作温度的变化，传统hbt功率放大器的小信号增益同样会随着温度的变化而变化，在高低温时增益变化大，导致射频前端输出功率不一致，影响移动终端无线通信的距离和信号质量，需要额外的补偿电路对其增益进行补偿，增加了系统的复杂度。

16、因此，如何设置复杂度低的温度补偿电路，对hbt功率放大器进行补偿，且能满足小信号的增益补偿要求，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种hbt功率放大器和电子设备，以解决现有技术中如何设置复杂度低的温度补偿电路对hbt功率放大器进行补偿，且能满足小信号的增益补偿要求的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术实施例采取了如下技术方案。

3、第一方面，本技术实施例提供一种hbt功率放大器，包括射频放大单元、直流偏置单元和温度补偿单元。

4、所述温度补偿单元和所述直流偏置单元的第一端电连接，所述射频放大单元的控制端和所述直流偏置单元的第二端电连接；所述射频放大单元的控制端用于与信号输入端in1b电连接，所述射频放大单元的输出端用于与信号输出端out1b电连接。

5、所述温度补偿单元包括二极管单元和晶体管单元，所述二极管单元的正极用于与电源vcc3b电连接，所述二极管单元的负极和所述晶体管单元的第一端电连接，所述晶体管单元的电源端用于与所述电源vcc3b电连接，所述晶体管单元的第二端和所述直流偏置单元的第一端电连接。

6、相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：温度补偿单元中的二极管单元的导通电压随温度升高而不断降低，即二极管单元的压降随温度升高而降低，可以得到晶体管单元第一端的电压随温度增加而增加，且晶体管单元的第二端即直流偏置单元的第一端的电压随温度增加而增加，最终使射频放大单元的增益随温度变化的变化率降低。

7、可选地，所述晶体管单元包括：电阻r3b、电阻r4b、电阻r5b、电阻r6b、hbt晶体管q5b、hbt晶体管q6b、hbt晶体管q7b和hbt晶体管q8b。

8、所述电阻r3b第一端与所述电源vcc3b、所述hbt晶体管q6b集电极电连接在一起，所述电阻r3b第二端与所述直流偏置单元的第一端、所述hbt晶体管q6b基极、所述hbt晶体管q5b集电极电连接在一起，所述hbt晶体管q6b发射极与所述电阻r4b第一端电连接，所述电阻r4b第二端、所述电阻r5b第一端和所述hbt晶体管q7b集电极电连接在一起，所述电阻r5b第二端和所述hbt晶体管q5b基极电连接，所述hbt晶体管q5b发射极与地电连接，所述hbt晶体管q7b发射极与所述电阻r6b第一端电连接，所述电阻r6b第二端与地电连接，所述二极管单元的负极与所述hbt晶体管q7b基极、所述hbt晶体管q8b基极和所述hbt晶体管q8b集电极电连接在一起；所述二极管单元的正极与所述电源vcc3b电连接，hbt晶体管q8b发射极与地电连接。

9、可选地，所述晶体管单元还包括电阻r7b，所述二极管单元的正极通过所述电阻r7b与所述电源vcc3b电连接。

10、可选地，所述晶体管单元还包括电阻r8b，所述hbt晶体管q8b发射极通过所述电阻r8b与地电连接。

11、可选地，所述二极管单元包括二极管d1b和二极管d2b，所述二极管d1b负极与所述二极管d2b正极电连接，所述二极管d1b正极为所述二极管单元的正极，所述二极管d2b负极为所述二极管单元的负极。

12、可选地，所述二极管单元包括电阻r7b、二极管d1b和二极管d2b，所述电阻r7b、所述二极管d1b和所述二极管d2b串联，所述二极管d1b和所述二极管d2b的在电路中的方向相同。

13、当同时设置有电阻r7b和电阻r8b时，通过调整电阻r7b和电阻r8b电阻值的大小，可以更灵活地调整加载在hbt晶体管q7b基极的电压，得到一个恰当的随温度变化的电压。还可以将电阻r8b设置在hbt晶体管q8b基极和发射极之间的方式调节电压。

14、可选地，所述直流偏置单元包括电阻r1b、电阻r2b、hbt晶体管q2b、hbt晶体管q3b和hbt晶体管q4b，所述电阻r1b第二端与所述射频放大单元的控制端电连接，所述电阻r1b第二端与所述hbt晶体管q2b发射极电连接，所述hbt晶体管q2b集电极与所述电源vcc2b电连接，所述hbt晶体管q2b基极与所述hbt晶体管q3b基极、所述hbt晶体管q3b集电极和所述电阻r2b第一端电连接在一起，所述hbt晶体管q3b发射极与所述hbt晶体管q4b基极和所述hbt晶体管q4b集电极电连接在一起，所述hbt晶体管q4b发射极与地电连接，所述电阻r2b第二端与所述温度补偿单元的第二端电连接。

15、可选地，所述直流偏置单元还包括电容c1b，所述hbt晶体管q2b基极与电容c1b第一端电连接，所述电容c1b第二端与地电连接。

16、可选地，所述射频放大单元包括电感l1b和hbt晶体管q1b，所述hbt晶体管q1b基极与所述直流偏置单元的第二端电连接，所述hbt晶体管q1b集电极用于与所述信号输出端out1b电连接且与所述电感l1b的第一端，所述hbt晶体管q1b发射极接地，所述电感l1b的第二端用于连接电源vcc1b。

17、可选地，所述hbt功率放大器还包括电容c1b、输入匹配网络、电容c2b和输出匹配网络，所述hbt晶体管q1b基极通过所述输入匹配网络、所述电容c1b与所述信号输入端in1b电连接，所述hbt晶体管q1b集电极通过输出匹配网络和电容c2b与所述信号输出端out1b电连接。

18、第二方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括第一方面的hbt功率放大器。