功率檢測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率檢測電路，該功率檢測電路包括：I/Q輸入選擇開關(guān)、預(yù)放大放大器模塊、調(diào)節(jié)放大器模塊、整流模塊和兩級RC低通濾波器；該I/Q輸入選擇開關(guān)，用于選擇輸入信號來源；該預(yù)放大放大器模塊，與該I/Q輸入選擇開關(guān)相連接；該調(diào)節(jié)放大器模塊，與該預(yù)放大放大器模塊相連接；該整流模塊，分別與該預(yù)放大放大器模塊和該調(diào)節(jié)放大器模塊相連接；該兩級RC低通濾波器，與該整流模塊相連接。本發(fā)明能夠提高功率檢測電路的檢測精度。
【專利說明】
功率檢測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無線電領(lǐng)域，尤其涉及一種功率檢測電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在各種輸入信號動態(tài)范圍較大的無線通信、傳感器接口等系統(tǒng)中，尤其在無線通信系統(tǒng)中，由于信道的衰減和多徑效應(yīng)、以及接收機(jī)與發(fā)射臺之間距離的不確定性，接收機(jī)接收到的信號的功率在很大范圍內(nèi)波動。自動增益控制環(huán)路能調(diào)節(jié)接收機(jī)的增益，使其在輸入信號功率變化的情況下，始終能夠輸出一定功率的信號，從而保證了接收機(jī)對于使用環(huán)境的適應(yīng)性。自動增益控制環(huán)路首先要檢測信號的功率，并能將功率量轉(zhuǎn)化為能夠直接或者間接控制增益的量。并且在動態(tài)范圍變化較大的時候，檢測電路需要對大動態(tài)范圍(可能是80dB)的功率信號完成轉(zhuǎn)換。常用的方法是，采用限幅放大器，完成dBm到V的線性變換。
[0003]在低中頻和零中頻接收機(jī)中，I/Q兩路之間存在一定程度的幅度和相位的失配，導(dǎo)致鏡像信號并不能完全受到抑制。需要對I/Q兩路的失配進(jìn)行校準(zhǔn)。其中要完成對幅度失配的校準(zhǔn)，首先需要檢測I/Q之間的幅度失配，也就是需要精確檢測I路和Q路的信號功率。
[0004]總結(jié)國內(nèi)功率檢測電路的研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，目前檢測電路的檢測精度并不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提高功率檢測電路的檢測精度。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種功率檢測電路，包括:I/Q輸入選擇開關(guān)、預(yù)放大放大器模塊、調(diào)節(jié)放大器模塊、整流模塊和兩級RC低通濾波器；
[0009]所述I/Q輸入選擇開關(guān)，用于選擇輸入信號來源，所述輸入信號來源包括I路信號源和Q路信號源；
[0010]所述預(yù)放大放大器模塊，與所述I/Q輸入選擇開關(guān)相連接，用于對所述輸入信號來源輸入的信號提供增益；
[0011]所述調(diào)節(jié)放大器模塊，與所述預(yù)放大放大器模塊相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號提供增益；
[0012]所述整流模塊，分別與所述預(yù)放大放大器模塊和所述調(diào)節(jié)放大器模塊相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊和所述調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號；
[0013]所述兩級RC低通濾波器，與所述整流模塊相連接，用于抑制所述整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
[0014]進(jìn)一步地，所述預(yù)放大放大器模塊由多個預(yù)放大放大器串聯(lián)組成。
[0015]進(jìn)一步地，所述預(yù)放大放大器包括:高通濾波器、共模反饋電路、偏置電路和放大器主電路；其中，所述放大器電路分別與所述高通濾波器、所述共模反饋電路、所述偏置電路相連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述高通濾波器包括第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容，其中，所述第一電阻的一端和所述第二電阻的一端相連接后與參考電壓VREF相連接，所述第一電阻的另一端接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端作為預(yù)放大放大器的第一輸入端，所述第二電阻的另一端接所述第二電容的一端，所述第二電容的另一端作為預(yù)放大放大器的第二輸入端。
[0017]進(jìn)一步地,所述共模反饋電路包括晶體管Mil、晶體管M12、晶體管M13、晶體管M14、晶體管M15、第三電阻、第四電阻和第三電容，其中，所述晶體管M12和M13為輸入管，所述第三電阻和所述第四電阻的一端相連接后與所述晶體管M12的柵端相連接，所述晶體管M12的柵端還與所述第三電容的一端相連接，所述晶體管M13的柵端接參考電壓VREF，所述晶體管M12的漏端接M14的柵端和漏端，所述晶體管M13的漏端接晶體管M15的柵端和漏端，所述晶體管M12和M13的源端相連接后與所述晶體管Mll的漏端相連接，所述晶體管M15的柵端為所述共模反饋電路的輸出端，所述晶體管Mll的柵端接所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓VBP，所述晶體管Mll的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M14、M15的源端接地GND，所述第三電容的另一端接GND，所述第三電阻和第四電阻的另一端分別接兩個輸出端Vo-、Vo+。
[0018]進(jìn)一步地,所述偏置電路包括晶體管M16、晶體管M17和晶體管M18,所述晶體管M18的柵端、漏端和晶體管M17的柵端相連接，用于產(chǎn)生偏置電壓VBN，晶體管M17的漏端和所述晶體管M16的漏端相連接，所述晶體管M16的漏端和柵端相連接，所述晶體管M16的源端接電源電壓VDD，所述M18的漏端接入基準(zhǔn)偏置電流，所述晶體管M17和M18的源端接地GND。
[0019]進(jìn)一步地，所述放大器主電路包括:晶體管Ml、晶體管M2、晶體管M3、晶體管M4、晶體管M5、晶體管M6、晶體管M7、晶體管M8、晶體管M9、晶體管MlO，其中，所述晶體管Ml、M2為輸入管，所述晶體管Ml、M2的柵端接所述高通濾波器的輸出，所述晶體管Ml漏端接所述晶體管M5的漏端、M3的柵端、M7的柵端，所述晶體管M2的漏端接所述晶體管M6的漏端、M4的柵端、M8的柵端，所述晶體管Ml和M2的源端分別接M3、M4的漏端，所述晶體管M5、M6的柵端接所述晶體管M18的柵端，用于接收所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓VBN，所述晶體管M7的漏端接所述晶體管M9的漏端，所述晶體管M8的漏端接所述晶體管MlO的漏端，所述晶體管M9、MlO的柵端接所述晶體管M15的柵端，用于接收所述共模反饋電路的反饋信號，所述晶體管M3、M4、M7、M8的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M5、M6、M9、MlO的源端接地GND。
[0020]進(jìn)一步地，所述整流模塊包括多個整流器，其中，每一個所述整流器包括輸入級和輸出電流鏡，所述輸入級和所述輸出電流鏡相連接，所述輸入級由第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分對構(gòu)成，其中，所述第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分尺寸各不相同，所述輸出電流鏡用于調(diào)節(jié)所述整流器輸出電流的大小。
[0021]進(jìn)一步地,所述第一差分對包括晶體管M8a、晶體管Mla和晶體管M2b,所述第二差分對包括晶體管M5a、晶體管M2a和晶體管Mlb,所述第三差分對包括晶體管M7a、晶體管M3a和晶體管M4b，所述第四差分對包括晶體管M6a、晶體管M4a和晶體管M3b，所述輸入級還包括由晶體管M9a和晶體管M9b構(gòu)成的有源負(fù)載，其中，所述晶體管Mia、M2a、M3a、M4a的柵端為所述整流器輸入端INP，所述晶體管Mlb、M2b、M3b、M4b的柵端為所述整流器輸入端INN,所述晶體管M8a的漏端接所述晶體管Mla和M2b的源端,所述晶體管M5a的漏端接所述晶體管M2a和Mlb的源端，所述晶體管M7a的漏端接所述晶體管M3a和M4b的源端，所述晶體管M6a的漏端接所述晶體管M4a和M3b的源端，所述晶體管Mla、M3a、Mlb、M3b的漏端接M9a的漏端和柵端，所述晶體管M2a、M4a、M2b、M4b的漏端接MlOa的漏端，所述晶體管MlOa的漏端為所述輸入級的輸出，所述晶體管M5a、M6a、M7a、M8a的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M9a、MlOa的源端接地GND。
[0022]進(jìn)一步地，所述輸出電流鏡包括第一電流鏡和第二電流鏡，所述第一電流鏡和所述第二電流鏡相連接，其中，所述第一電流鏡包括晶體管Mlla和M12a，所述第二電流鏡包括晶體管M13a和M14a,所述晶體管Mlla的柵端和漏端相連接后再接所述晶體管MlOa的漏端、M12a的柵端，所述晶體管M12a的漏端接M13a的柵端和漏端、M14a的柵端，M14a的漏端為所述整流器的輸出端lout，所述晶體管Mlla、M12a的源端接地GND，所述晶體管M13a、M14a的源端接電源電壓VDD。
[0023]進(jìn)一步地，所述兩級RC低通濾波器包括相互連接的第一級RC低通濾波器和第二級RC低通濾波器，所述第一級RC低通濾波器為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，用于對所述整流模塊的輸出電流求和，并進(jìn)行低通濾波，所述第二級RC低通濾波器為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述第一級低通濾波器之后，用于抑制所述整流模塊輸出信號中的高階諧波。
[0024](三)有益效果
[0025]本發(fā)明采用分段轉(zhuǎn)換的方法，通過預(yù)放大放大器模塊對輸入信號來源輸入的信號提供增益，通過調(diào)節(jié)放大器模塊對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號進(jìn)一步地提供增益，然后通過整流模塊對預(yù)放大放大器模塊和調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，再通過兩級RC低通濾波器抑制整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，進(jìn)而提高了檢測電路的檢測精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種功率檢測電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的另一種功率檢測電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的自動增益控制環(huán)路中信號強(qiáng)度檢測工作模式的示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施方式提供的預(yù)放大放大器中的高通濾波器的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施方式提供的預(yù)放大放大器電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6是本發(fā)明實(shí)施方式提供的整流器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖7是本發(fā)明實(shí)施方式提供的兩級RC低通濾波器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖8是本發(fā)明提供的功率檢測電路轉(zhuǎn)換曲線的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明的核心思想為:采用分段轉(zhuǎn)換方法，通過預(yù)放大放大器模塊對輸入信號來源輸入的信號提供增益，通過調(diào)節(jié)放大器模塊對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號進(jìn)一步地提供增益，然后通過整流模塊對預(yù)放大放大器模塊和調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，再通過兩級RC低通濾波器抑制整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，進(jìn)而提高了檢測電路的檢測精度。
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種功率檢測電路，包括:I/Q輸入選擇開關(guān)1、預(yù)放大放大器模塊2、調(diào)節(jié)放大器模塊3、整流模塊4和兩級RC低通濾波器5 ；
[0036]所述I/Q輸入選擇開關(guān)1，用于選擇輸入信號來源，所述輸入信號來源包括I路信號源和Q路信號源；
[0037]所述預(yù)放大放大器模塊2，與所述I/Q輸入選擇開關(guān)I相連接，用于對所述輸入信號來源輸入的信號提供增益；
[0038]所述調(diào)節(jié)放大器模塊3，與所述預(yù)放大放大器模塊2相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊2輸出的信號提供增益；
[0039]所述整流模塊4，分別與所述預(yù)放大放大器模塊2和所述調(diào)節(jié)放大器模塊3相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊2和所述調(diào)節(jié)放大器模塊3輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號；
[0040]所述兩級RC低通濾波器5，與所述整流模塊4相連接，用于抑制所述整流模塊4輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊4輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
[0041]本實(shí)施方式采用分段轉(zhuǎn)換的方法，通過預(yù)放大放大器模塊對輸入信號來源輸入的信號提供增益，通過調(diào)節(jié)放大器模塊對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號進(jìn)一步地提供增益，然后通過整流模塊對預(yù)放大放大器模塊和調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，再通過兩級RC低通濾波器抑制整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，進(jìn)而提高了檢測電路的檢測精度。
[0042]優(yōu)選地，所述預(yù)放大放大器模塊由多個預(yù)放大放大器串聯(lián)組成。
[0043]優(yōu)選地，所述整流模塊包括多個整流器。
[0044]參見圖2，圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的另一種功率檢測電路的結(jié)構(gòu)圖，包括:I/Q輸入選擇開關(guān)(100)、預(yù)放大放大器模塊(200、300、400)、調(diào)節(jié)放大器模塊(500)、整流模塊(600、700)和兩級RC低通濾波器(800)，其中，該預(yù)放大放大器模塊為三級預(yù)放大放大器，包括預(yù)放大放大器200、預(yù)放大放大器300和預(yù)放大放大器400，其中，每一級預(yù)放大放大器可單獨(dú)旁路或者使能，被旁路時信號經(jīng)旁路開關(guān)直接輸出，此時預(yù)放大放大器功耗接近于零；使能時可提供20dB增益，該調(diào)解放大器模塊由一個調(diào)節(jié)放大器構(gòu)成，該調(diào)節(jié)放大器始終開啟，并提供7dB增益，用以展寬整流模塊的覆蓋范圍，該整流模塊為兩級整流器，包括整流器600和整流器700。
[0045]圖3是本實(shí)施方式提供的在自動增益控制環(huán)路中信號強(qiáng)度檢測工作模式的示意圖，此時，I/Q選擇開關(guān)選擇I路(或者Q路)，預(yù)放大放大器的是否使能則由芯片工作模式來控制(即自動增益控制模塊來控制)，信號經(jīng)過預(yù)放大放大器的放大后進(jìn)入調(diào)節(jié)放大器模塊和整流模塊，整流模塊完成平方運(yùn)算將電壓轉(zhuǎn)化為電流，RC低通濾波器將電流轉(zhuǎn)換為電壓并抑制高頻諧波而輸出一個與信號功率值的對數(shù)值成線性相關(guān)的電壓值，這個電壓值由自動增益控制模塊量化和運(yùn)算，產(chǎn)生增益控制字以調(diào)節(jié)前級電路模塊的增益。按照圖2所示電路進(jìn)行I/Q兩路信號幅度失配的檢測，通過I/Q選擇開關(guān)的選擇，分兩次分別檢測I路和Q路的信號強(qiáng)度，通過自動增益控制模塊中模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化為數(shù)字量輸出到片外，經(jīng)由FPGA運(yùn)算，得到I/Q幅度失配校準(zhǔn)的控制字，并返回片內(nèi)實(shí)現(xiàn)I/Q幅度的校準(zhǔn)。
[0046]具體地，該預(yù)放大放大器包括:高通濾波器、共模反饋電路、偏置電路和放大器主電路；其中，所述放大器電路分別與所述高通濾波器、所述共模反饋電路、所述偏置電路相連接。
[0047]參見圖4，所述高通濾波器包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容Cl和第二電容C2，其中，所述第一電阻Rl的一端和所述第二電阻R2的一端相連接后與參考電壓VREF相連接，所述第一電阻Rl的另一端接所述第一電容Cl的一端，所述第一電容Cl的另一端作為預(yù)放大放大器的第一輸入端，所述第二電阻R2的另一端接所述第二電容C2的一端，所述第二電容C2的另一端作為預(yù)放大放大器的第二輸入端。
[0048]參見圖5,所述共模反饋電路包括晶體管Mil、晶體管M12、晶體管M13、晶體管M14、晶體管M15、第三電阻R3、第四電阻R4和第三電容C3，其中，所述晶體管M12和M13為輸入管，所述第三電阻R3和所述第四電阻R4的一端相連接后與所述晶體管M12的柵端相連接，所述晶體管M12的柵端還與所述第三電容C3的一端相連接，所述晶體管M13的柵端接參考電壓VREF，所述晶體管M12的漏端接M14的柵端和漏端，所述晶體管M13的漏端接晶體管M15的柵端和漏端，所述晶體管M12和M13的源端相連接后與所述晶體管Mll的漏端相連接，所述晶體管M15的柵端為所述共模反饋電路的輸出端，所述晶體管Mll的柵端接所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓￥8?，所述晶體管肌1的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M14、M15的源端接地GND，所述第三電容C3的另一端接GND，所述第三電阻R3和第四電阻R4的另一端分別接兩個輸出端Vo-、Vo+。
[0049]參見圖5,所述偏置電路包括晶體管M16、晶體管M17和晶體管M18,所述晶體管M18的柵端、漏端和晶體管M17的柵端相連接，用于產(chǎn)生偏置電壓VBN，晶體管M17的漏端和所述晶體管M16的漏端相連接，所述晶體管M16的漏端和柵端相連接，所述晶體管M16的源端接電源電壓VDD，所述M18的漏端接入基準(zhǔn)偏置電流，所述晶體管M17和M18的源端接地GND。
[0050]參見圖5，所述放大器主電路包括:晶體管MH體管M2、晶體管M3、晶體管M4、晶體管M5、晶體管M6、晶體管M7、晶體管M8、晶體管M9、晶體管MlO，其中，所述晶體管Ml、M2為輸入管，所述晶體管Ml、M2的柵端接所述高通濾波器的輸出，所述晶體管Ml漏端接所述晶體管M5的漏端、M3的柵端、M7的柵端，所述晶體管M2的漏端接所述晶體管M6的漏端、M4的柵端、M8的柵端，所述晶體管Ml和M2的源端分別接M3、M4的漏端，所述晶體管M5、M6的柵端接所述晶體管M18的柵端，用于接收所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓VBN，所述晶體管M7的漏端接所述晶體管M9的漏端，所述晶體管M8的漏端接所述晶體管MlO的漏端，所述晶體管M9、MlO的柵端接所述晶體管M15的柵端，用于接收所述共模反饋電路的反饋信號，所述晶體管M3、M4、M7、M8的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M5、M6、M9、MlO的源端接地GND。
[0051]該預(yù)放大放大器模塊包括多級預(yù)放大放大器電路，該調(diào)節(jié)放大器模塊包括調(diào)節(jié)放大器，調(diào)節(jié)放大器的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明中的預(yù)放大放大器相同，其取共模電阻較小，以產(chǎn)生7dB增益。
[0052]優(yōu)選地，所述整流模塊包括多個整流器，其中，每一個所述整流器包括輸入級和輸出電流鏡，所述輸入級和所述輸出電流鏡相連接，所述輸入級由第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分對構(gòu)成，其中，所述第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分尺寸各不相同，所述輸出電流鏡用于調(diào)節(jié)所述整流器輸出電流的大小。
[0053]參見圖6,所述第一差分對包括晶體管M8a、晶體管Mla和晶體管M2b,所述第二差分對包括晶體管M5a、晶體管M2a和晶體管Mlb,所述第三差分對包括晶體管M7a、晶體管M3a和晶體管M4b，所述第四差分對包括晶體管M6a、晶體管M4a和晶體管M3b，所述輸入級還包括由晶體管M9a和晶體管M9b構(gòu)成的有源負(fù)載，其中，所述晶體管Mia、M2a、M3a、M4a的柵端為所述整流器輸入端INP，所述晶體管Mlb、M2b、M3b、M4b的柵端為所述整流器輸入端INN,所述晶體管M8a的漏端接所述晶體管Mla和M2b的源端,所述晶體管M5a的漏端接所述晶體管M2a和Mlb的源端，所述晶體管M7a的漏端接所述晶體管M3a和M4b的源端，所述晶體管M6a的漏端接所述晶體管M4a和M3b的源端，所述晶體管Mla、M3a、Mlb、M3b的漏端接M9a的漏端和柵端，所述晶體管M2a、M4a、M2b、M4b的漏端接MlOa的漏端，所述晶體管MlOa的漏端為所述輸入級的輸出，所述晶體管M5a、M6a、M7a、M8a的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M9a、MlOa的源端接地GND。
[0054]參見圖6，所述輸出電流鏡包括第一電流鏡和第二電流鏡，所述第一電流鏡和所述第二電流鏡相連接，其中，所述第一電流鏡包括晶體管MlIa和M12a，所述第二電流鏡包括晶體管M13a和M14a,所述晶體管Mlla的柵端和漏端相連接后再接所述晶體管MlOa的漏端、M12a的柵端，所述晶體管M12a的漏端接M13a的柵端和漏端、M14a的柵端，M14a的漏端為所述整流器的輸出端lout，所述晶體管Mlla、M12a的源端接地GND，所述晶體管M13a、M14a的源端接電源電壓VDD。
[0055]參見圖7，所述兩級RC低通濾波器包括相互連接的第一級RC低通濾波器和第二級RC低通濾波器，所述第一級RC低通濾波器為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，用于對所述整流模塊的輸出電流求和，并進(jìn)行低通濾波，所述第二級RC低通濾波器為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述第一級低通濾波器之后，用于抑制所述整流模塊輸出信號中的高階諧波。
[0056]本發(fā)明中的兩級RC低通濾波器，第一級為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，第二級為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。并聯(lián)結(jié)構(gòu)RC低通濾波器，可將兩級整流器的輸出電流求和，并進(jìn)行一次低通濾波器，以抑制整流器產(chǎn)生的主通道游泳信號二階諧波信號。串聯(lián)RC低通濾波器，在并聯(lián)結(jié)構(gòu)RC低通濾波器之后，進(jìn)一步抑制整流器輸出信號中的高階諧波，同時可以提供有效的反向隔離:保證RSSI后級ADC采樣時鐘引入的串?dāng)_，不會沿著信號通路反向串?dāng)_進(jìn)入RSSI，或者通過電源線和底線進(jìn)入信號主通路。
[0057]如圖8所示，該功率檢測電路的轉(zhuǎn)換曲線為四條線分段形式。每段曲線僅覆蓋20dB左右的信號范圍，輸出電壓為200mV到IV。區(qū)別于一條曲線覆蓋80dB的范圍。本發(fā)明的轉(zhuǎn)換曲線斜率大概提高了 4倍。四段轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:
[0058]y=-0.032χ-0.28—0.64η
[0059]其中,橫軸單位:dBm,縱軸單位.Μ, η為預(yù)放大放大器級數(shù)。
[0060]本發(fā)明實(shí)施方式提供的功率檢測電路，可以檢測_80dBm?OdBm的信號，并具有較高的檢測精度(>30mV/dB)?？捎糜谧詣釉鲆婵刂骗h(huán)路中信號強(qiáng)度的檢測，也可用于接收機(jī)信號通路中I/Q失配的幅度失配的檢測。
[0061]本實(shí)施方式提供的功率檢測電路可以將信號的功率轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，且電路結(jié)構(gòu)簡單，覆蓋的動態(tài)范圍寬，轉(zhuǎn)換精度高，易于在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用，可用于自動增益控制環(huán)路中信號強(qiáng)度的檢測，也可用于接收機(jī)信號通路中I/Q失配的幅度失配的檢測，能夠滿足信號強(qiáng)度檢測高精度的需求，可以根據(jù)不同的系統(tǒng)需求和應(yīng)用環(huán)境，靈活地配置預(yù)放大放大器，實(shí)現(xiàn)特定功率范圍內(nèi)的信號檢測。
[0062]本實(shí)施方式采用分段轉(zhuǎn)換的方法，通過預(yù)放大放大器模塊對輸入信號來源輸入的信號提供增益，通過調(diào)節(jié)放大器模塊對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號進(jìn)一步地提供增益，然后通過整流模塊對預(yù)放大放大器模塊和調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號，再通過兩級RC低通濾波器抑制整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，使轉(zhuǎn)換的精度達(dá)到30mV/dB以上，可以提高自動增益控制環(huán)路的控制精度、降低對AGC環(huán)路中其他模塊的性能要求，可以提1? I/Q幅度校準(zhǔn)的精度，間接提1?鏡像抑制度，提1?檢測電路的檢測精度。
【權(quán)利要求】
1.一種功率檢測電路，其特征在于，包括:I/Q輸入選擇開關(guān)、預(yù)放大放大器模塊、調(diào)節(jié)放大器模塊、整流模塊和兩級RC低通濾波器； 所述I/Q輸入選擇開關(guān)，用于選擇輸入信號來源，所述輸入信號來源包括I路信號源和Q路信號源； 所述預(yù)放大放大器模塊，與所述I/Q輸入選擇開關(guān)相連接，用于對所述輸入信號來源輸入的信號提供增益； 所述調(diào)節(jié)放大器模塊，與所述預(yù)放大放大器模塊相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊輸出的信號提供增益； 所述整流模塊，分別與所述預(yù)放大放大器模塊和所述調(diào)節(jié)放大器模塊相連接，用于對所述預(yù)放大放大器模塊和所述調(diào)節(jié)放大器模塊輸出的信號進(jìn)行平方運(yùn)算，將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號； 所述兩級RC低通濾波器，與所述整流模塊相連接，用于抑制所述整流模塊輸出信號中的高階諧波，將所述整流模塊輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率檢測電路，其特征在于，所述預(yù)放大放大器模塊由多個預(yù)放大放大器串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率檢測電路，其特征在于，所述預(yù)放大放大器包括:高通濾波器、共模反饋電路、偏置電路和放大器主電路；其中，所述放大器電路分別與所述高通濾波器、所述共模反饋電路、所述偏置電路相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率檢測電路，其特征在于，所述高通濾波器包括第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容，其中，所述第一電阻的一端和所述第二電阻的一端相連接后與參考電壓VREF相連接,所述第一電阻的另一端接所述第一電容的一端,所述第一電容的另一端作為預(yù)放大放大器的第一輸入端，所述第二電阻的另一端接所述第二電容的一端，所述第二電容的另一端作為預(yù)放大放大器的第二輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率檢測電路，其特征在于，所述共模反饋電路包括晶體管Mil、晶體管M12、晶體管M13、晶體管M14、晶體管M15、第三電阻、第四電阻和第三電容，其中，所述晶體管M12和M13為輸入管，所述第三電阻和所述第四電阻的一端相連接后與所述晶體管M12的柵端相連接，所述晶體管M12的柵端還與所述第三電容的一端相連接，所述晶體管M13的柵端接參考電壓VREF，所述晶體管M12的漏端接M14的柵端和漏端，所述晶體管M13的漏端接晶體管M15的柵端和漏端，所述晶體管M12和M13的源端相連接后與所述晶體管Mll的漏端相連接，所述晶體管M15的柵端為所述共模反饋電路的輸出端，所述晶體管Mll的柵端接所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓VBP，所述晶體管MlI的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M14、M15的源端接地GND，所述第三電容的另一端接GND，所述第三電阻和第四電阻的另一端分別接兩個輸出端Vo-、Vo+。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率檢測電路，其特征在于，所述偏置電路包括晶體管M16、晶體管M17和晶體管M18，所述晶體管M18的柵端、漏端和晶體管M17的柵端相連接，用于產(chǎn)生偏置電壓VBN,晶體管M17的漏端和所述晶體管M16的漏端相連接,所述晶體管M16的漏端和柵端相連接，所述晶體管M16的源端接電源電壓VDD，所述M18的漏端接入基準(zhǔn)偏置電流，所述晶體管M17和M18的源端接地GND。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率檢測電路，其特征在于，所述放大器主電路包括:晶體管Ml、晶體管M2、晶體管M3、晶體管M4、晶體管M5、晶體管M6、晶體管WJ、晶體管M8、晶體管M9、晶體管M10，其中，所述晶體管Ml、M2為輸入管，所述晶體管Ml、M2的柵端接所述高通濾波器的輸出，所述晶體管Ml漏端接所述晶體管M5的漏端、M3的柵端、M7的柵端，所述晶體管M2的漏端接所述晶體管M6的漏端、M4的柵端、M8的柵端，所述晶體管Ml和M2的源端分別接M3、M4的漏端，所述晶體管M5、M6的柵端接所述晶體管M18的柵端，用于接收所述偏置電路產(chǎn)生的偏置電壓VBN，所述晶體管M7的漏端接所述晶體管M9的漏端，所述晶體管M8的漏端接所述晶體管MlO的漏端，所述晶體管M9、MlO的柵端接所述晶體管M15的柵端，用于接收所述共模反饋電路的反饋信號，所述晶體管M3、M4、M7、M8的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M5、M6、M9、MlO的源端接地GND。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率檢測電路，其特征在于，所述整流模塊包括多個整流器，其中，每一個所述整流器包括輸入級和輸出電流鏡，所述輸入級和所述輸出電流鏡相連接，所述輸入級由第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分對構(gòu)成，其中，所述第一差分對、第二差分對、第三差分對和第四差分尺寸各不相同，所述輸出電流鏡用于調(diào)節(jié)所述整流器輸出電流的大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率檢測電路，其特征在于，所述第一差分對包括晶體管M8a、晶體管Mla和晶體管M2b，所述第二差分對包括晶體管M5a、晶體管M2a和晶體管Mlb，所述第三差分對包括晶體管M7a、晶體管M3a和晶體管M4b，所述第四差分對包括晶體管M6a、晶體管M4a和晶體管M3b,所述輸入級還包括由晶體管M9a和晶體管M9b構(gòu)成的有源負(fù)載，其中，所述晶體管肌&^2&、10&^4&的柵端為所述整流器輸入端INP，所述晶體管Mlb、M2b、M3b、M4b的柵端為所述整流器輸入端INN，所述晶體管M8a的漏端接所述晶體管Mla和M2b的源端，所述晶體管M5a的漏端接所述晶體管M2a和Mlb的源端，所述晶體管M7a的漏端接所述晶體管M3a和M4b的源端，所述晶體管M6a的漏端接所述晶體管M4a和M3b的源端，所述晶體管Mla、M3a、Mlb、M3b的漏端接M9a的漏端和柵端，所述晶體管M2a、M4a、M2b、M4b的漏端接MlOa的漏端,所述晶體管MlOa的漏端為所述輸入級的輸出，所述晶體管M5a、M6a、M7a、M8a的源端接電源電壓VDD，所述晶體管M9a、M10a的源端接地GND。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率檢測電路，其特征在于，所述輸出電流鏡包括第一電流鏡和第二電流鏡，所述第一電流鏡和所述第二電流鏡相連接，其中，所述第一電流鏡包括晶體管Mlla和M12a，所述第二電流鏡包括晶體管M13a和M14a，所述晶體管Mlla的柵端和漏端相連接后再接所述晶體管MlOa的漏端、M12a的柵端，所述晶體管M12a的漏端接M13a的柵端和漏端、M14a的柵端，M14a的漏端為所述整流器的輸出端lout，所述晶體管Mlla、M12a的源端接地GND，所述晶體管M13a、M14a的源端接電源電壓VDD。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率檢測電路，其特征在于，所述兩級RC低通濾波器包括相互連接的第一級RC低通濾波器和第二級RC低通濾波器，所述第一級RC低通濾波器為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，用于對所述整流模塊的輸出電流求和，并進(jìn)行低通濾波，所述第二級RC低通濾波器為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述第一級低通濾波器之后，用于抑制所述整流模塊輸出信號中的高階諧波。
【文檔編號】G01R21/00GK104280603SQ201310286996
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】池保勇, 劉冰喬, 張欣旺, 王志華 申請人:清華大學(xué)