具有對(duì)過程、溫度和負(fù)載阻抗變化的不靈敏的rf功率檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】一種電路包括乘法器電路，乘法器電路包括被配置為將第一差分輸入信號(hào)和第二差分輸入信號(hào)相乘的混合器?；旌掀靼ǘ鄠€(gè)晶體管，多個(gè)晶體管包括控制端子。多個(gè)晶體管的控制端子接收偏置信號(hào)和第一差分輸入信號(hào)。偏置電路被配置為生成偏置信號(hào)。由偏置電路生成的偏置信號(hào)基于多個(gè)晶體管中的一個(gè)晶體管的電壓閾值以及恒定參考電流和偏置電阻的乘積。
【專利說明】具有對(duì)過程、溫度和負(fù)載阻抗變化的不靈敏的RF功率檢測(cè)電路
[0001]有關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求對(duì)2012年12月13日提交的美國(guó)實(shí)用申請(qǐng)第13/713，328號(hào)的優(yōu)先權(quán)以及2011年12月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/576，306號(hào)和2012年10月31日提交的第61/720，844號(hào)的權(quán)益。以上引用的申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過引用而結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開內(nèi)容涉及射頻(RF)發(fā)射器，并且更具體地涉及用于RF發(fā)射器的RF功率檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0004]本文提供的【背景技術(shù)】描述是為了主要呈現(xiàn)公開內(nèi)容的背景。當(dāng)前名義的發(fā)明人的工作在這一【背景技術(shù)】章節(jié)中描述該工作的程度上以及該描述的可以在提交時(shí)未另外限定為現(xiàn)有技術(shù)的方面，既未明確地也未暗示地被承認(rèn)為相對(duì)于本公開內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]一些射頻(RF)發(fā)射器需要準(zhǔn)確控制發(fā)射的輸出功率。例如，許多RF發(fā)射器需要符合FCC規(guī)范和無線標(biāo)準(zhǔn)。可以使用開環(huán)或者閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)輸出功率控制。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，RF發(fā)射器依賴于在發(fā)射器內(nèi)的準(zhǔn)確增益步進(jìn)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測(cè)量輸出功率并且相應(yīng)地調(diào)整增益。
[0006]RF功率檢測(cè)電路是任何RF發(fā)射器閉環(huán)功率控制系統(tǒng)的整體部分。RF功率檢測(cè)電路測(cè)量絕對(duì)發(fā)射功率。這一測(cè)量?jī)?yōu)選地獨(dú)立于由于過程展開和負(fù)載/天線阻抗所致的溫度、器件特性變化。
[0007]—些RF功率檢測(cè)電路假設(shè)比如天線的輸出負(fù)載的電阻值、測(cè)量輸出電壓并且基于輸出電壓的平方除以電阻值計(jì)算輸出功率。然而比如天線的負(fù)載的電阻值可能在操作期間變化。例如可能在天線接近其它物體或者與其它物體接觸時(shí)影響天線的電阻值。如可以理解的那樣，將由于在天線的實(shí)際電阻值與假設(shè)的電阻值之間的差值而不利地影響RF功
率計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一種電路包括乘法器電路，乘法器電路包括被配置為將第一差分輸入信號(hào)和第二差分輸入信號(hào)相乘的混合器?；旌掀靼ǘ鄠€(gè)晶體管，多個(gè)晶體管包括控制端子。多個(gè)晶體管的控制端子接收偏置信號(hào)和第一差分輸入信號(hào)。偏置電路被配置為生成偏置信號(hào)。由偏置電路生成的偏置信號(hào)基于多個(gè)晶體管中的一個(gè)晶體管的電壓閾值以及恒定參考電流和偏置電阻的乘積。
[0009]在其它特征中，混合器包括吉伯單元混合器。偏置電路被配置為生成偏置信號(hào)，從而混合器的轉(zhuǎn)換增益無論過程和溫度變化如何都基本上恒定。偏置電路包括被配置為生成恒定參考電流的電流源、具有偏置電阻并且包括與第一電流源相連的一端的偏置電阻、以及包括第一端子和與偏置電阻的一端相連的控制端子的第一電阻器。偏置信號(hào)在偏置電阻與電流源之間的節(jié)點(diǎn)處被生成。
[0010]一種操作電路的方法包括使用混合器將第一差分輸入信號(hào)和第二差分輸入信號(hào)相乘，其中混合器包括多個(gè)晶體管，多個(gè)晶體管包括控制端子。多個(gè)晶體管的控制端子接收偏置信號(hào)和第一差分輸入信號(hào)。該方法還包括基于多個(gè)晶體管中的一個(gè)晶體管的電壓閾值以及恒定參考電流和偏置電阻的乘積生成偏置信號(hào)。
[0011]在其它特征中，混合器包括吉伯單元混合器。生成偏置信號(hào)包括生成偏置信號(hào)從而混合器的轉(zhuǎn)換增益無論過程和溫度變化如何都基本上恒定。偏置信號(hào)在偏置電阻與電流源之間的節(jié)點(diǎn)處被生成。
[0012]本公開內(nèi)容的更多適用領(lǐng)域?qū)摹揪唧w實(shí)施方式】、權(quán)利要求書和附圖中變得清楚。詳細(xì)描述和具體示例旨在于僅舉例說明而并非旨在于限制公開內(nèi)容的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的RF功率檢測(cè)電路的示例的功能框圖和電示意圖；
[0014]圖2是乘法器電路的示例的功能框圖和電示意圖；
[0015]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的偏置電路的示例的功能框圖和電示意圖；
[0016]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的包括偏置電路的乘法器電路的示例的功能框圖和電示意圖；
[0017]圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的包括偏置電路的乘法器電路的另一示例的功能框圖和電示意圖；以及
[0018]圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的包括偏置電路的乘法器電路的另一示例的功能框圖和電示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出現(xiàn)有技術(shù)發(fā)射器的輸出電路10的部分。輸出電路10包括接收將被放大和發(fā)射的射頻(RF)信號(hào)的功率放大器(PA) 20。PA 20向變壓器24的初級(jí)側(cè)輸出放大的RF信號(hào)。變壓器24的次級(jí)側(cè)的一端被連接到可以布置在印刷電路板(PCB)上的天線26。變壓器24的次級(jí)側(cè)的另一端被連接到比如地的參考電勢(shì)。在這一示例中，天線是具有負(fù)載阻抗的負(fù)載。
[0020]輸出電路10也包括檢測(cè)PA20的輸出功率電平的RF檢測(cè)電路32。RF檢測(cè)電路32包括放大器40,該放大器40接收和放大到PA20的輸入并且向乘法器電路42的第一輸入輸出放大的信號(hào)。分壓器44被連接到PA20的輸出(或者連接到變壓器24的次級(jí)側(cè)上的節(jié)點(diǎn)45A和45B)并且向乘法器電路42的第二輸入輸出信號(hào)。乘法器電路42的輸出被連接到放大器46的輸入,該放大器具有連接到放大器46的相應(yīng)輸入和輸出的第一和第二反饋電阻Rfb。放大器46輸出基于檢測(cè)到的輸出功率的功率檢測(cè)電壓信號(hào)VPD。
[0021]通過將PA20的輸出電壓和電流相乘來測(cè)量發(fā)射的RF功率。結(jié)果獨(dú)立于負(fù)載/天線阻抗(R)或者電壓駐波比(VSWR)。通過分壓器44感測(cè)PA20的輸出電壓(kv*VPA)。通過使用按比例縮減的復(fù)制PAGifVPA)來復(fù)制PA20的輸出電流。
[0022]在圖2中，示出現(xiàn)有技術(shù)乘法器電路42的示例。乘法器電路42包括比如吉伯單元混合器的混合器50，該混合器包括晶體管Ml、M2、M3和M4。晶體管Ml和M2的第一端子接收電流Ip。晶體管M3和M4的第一端子接收電流In。晶體管M2和M3的控制端子接收第一偏置電壓Vb和感測(cè)的輸出電壓Vpa (或者Vb-1/2Vpa)。晶體管Ml和M4的控制端子接收偏置電壓Vb和感測(cè)的輸出電壓Vpa(或者Vb+1/2Vpa)。晶體管M3的第二端子被連接到晶體管Ml的第二端子。晶體管M2的第二端子被連接到晶體管M4的第二端子。
[0023]乘法器電路42具有轉(zhuǎn)換增益G。。混合器50執(zhí)行V*I乘法。在線性區(qū)域中偏置晶體管Ml至M4。電流Ip劃分成兩個(gè)部分Ipl和Ip2。比值依賴于晶體管Ml和M2的導(dǎo)納(gdsl和gds2)。相似地，電流In也根據(jù)gds3和gds4被劃分成兩個(gè)部分Inl和In20盡管為了易于推導(dǎo)而假設(shè)虛擬GND終端，但是它并非必需。
【權(quán)利要求】
1.一種電路,包括: 乘法器電路，所述乘法器電路包括被配置為將第一差分輸入信號(hào)和第二差分輸入信號(hào)相乘的混合器， 其中所述混合器包括多個(gè)包括控制端子的晶體管，并且其中所述多個(gè)晶體管的所述控制端子接收偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)；以及偏置電路，所述偏置電路被配置為生成所述偏置信號(hào)，所述偏置電路基于i)所述多個(gè)晶體管中的一個(gè)晶體管的電壓閾值以及ii)恒定參考電流和偏置電阻的乘積而生成所述偏置信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述混合器包括吉伯單元混合器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述偏置電路被配置為生成所述偏置信號(hào)，從而所述混合器的轉(zhuǎn)換增益無論過程和溫度變化如何都基本上恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述偏置電路包括: 電流源，所述電流源被配置為生成所述恒定參考電流； 偏置電阻，所述偏置電阻具有所述偏置電阻并且包括與所述第一電流源相連的一端；以及 第一晶體管，所述第一晶體管包括第一端子和與所述偏置電阻的一端相連的控制端子， 其中所述偏置信號(hào)在所述偏置電阻與所述電流源之間的節(jié)點(diǎn)處被生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述多個(gè)晶體管是匹配的晶體管并且所述第一晶體管是所述多個(gè)晶體管的縮放版本。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中: 所述多個(gè)晶體管包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管， 所述偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)的一個(gè)極性被輸入到所述第一晶體管和所述第四晶體管的所述控制端子，并且 所述偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)的另一極性被輸入到所述第二晶體管和所述第三晶體管的所述控制端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中: 所述第二差分輸入信號(hào)的一個(gè)極性被輸入到所述第一晶體管和所述第二晶體管的第一端子；并且 所述第二差分輸入信號(hào)的另一極性被輸入到所述第三晶體管和所述第四晶體管的第一端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括: 第一電阻； 第二電阻；以及 差分放大器， 其中: 所述多個(gè)晶體管包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管， 所述第一晶體管和所述第三晶體管的端子與所述差分放大器的非反相輸入端以及所述第一電阻的一端相連，并且所述 第二晶體管和所述第四晶體管的端子與所述差分放大器的反相輸入端和所述第二電阻的一端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，還包括: 共模反饋放大器，所述共模反饋放大器包括與所述第一電阻的另一端和所述差分放大器的反相輸出端相連的第一輸入、與所述第二電阻的另一端和所述差分放大器的非反相輸出端相連的第二輸入、以及與所述偏置電路相連的共模輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括: 跨導(dǎo)放大器，所述跨導(dǎo)放大器包括被配置為接收所述第一差分輸入信號(hào)并且輸出所述第二差分輸入信號(hào)的輸入端； 其中: 所述多個(gè)晶體管包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管， 所述偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)的一個(gè)極性被輸入到所述第一晶體管和所述第四晶體管的所述控制端子， 所述偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)的另一極性被輸入到所述第二晶體管和所述第三晶體管的所述控制端子， 所述第二差分輸入信號(hào)的一個(gè)極性被輸入到所述第一晶體管和所述第二晶體管的第一端子；并且 所述第二差分輸入信號(hào)的另一極性被輸入到所述第三晶體管和所述第四晶體管的第一端子。
11.一種射頻(RF)功率檢測(cè)電路，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路； 分壓器電路，所述分壓器電路具有與功率放大器的輸出端相連的輸入端以及與所述乘法器電路的第一輸入端相連的輸出； 第一差分放大器，所述第一差分放大器具有與所述功率放大器的輸入端相連的輸入端以及與所述乘法器電路的第二輸入端相連的輸出端；以及 第二差分放大器，所述第二差分放大器具有與所述乘法器電路的輸出端相連的輸入端以及被配置為生成功率檢測(cè)信號(hào)的輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RF功率檢測(cè)電路，還包括: 第一電阻，所述第一電阻與所述第二差分放大器的一個(gè)差分輸入端以及所述第二差分放大器的一個(gè)差分輸出端相連；以及 第二電阻，所述第二電阻與所述第二差分放大器的另一差分輸入端以及所述第二差分放大器的另一差分輸出端相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，還包括: 跨導(dǎo)放大器，所述跨導(dǎo)放大器包括被配置為接收所述第一差分輸入信號(hào)并且輸出所述第二差分輸入信號(hào)的輸入端，其中與所述RF功率檢測(cè)電路關(guān)聯(lián)的負(fù)載阻抗基于與所述第一差分輸入信號(hào)關(guān)聯(lián)的電壓。
14.一種操作電路的方法，所述方法包括: 使用混合器將第一差分輸入信號(hào)和第二差分輸入信號(hào)相乘，其中所述混合器包括多個(gè)包括控制端子的晶體管，并且其中所述多個(gè)晶體管的所述控制端子接收偏置信號(hào)和所述第一差分輸入信號(hào)；以及 基于i)所述多個(gè)晶體管中的一個(gè)晶體管的電壓閾值以及ii)恒定參考電流和偏置電阻的乘積而生成所述偏置信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述混合器包括吉伯單元混合器。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中生成所述偏置信號(hào)包括生成所述偏置信號(hào)從而所述混合器的轉(zhuǎn)換增益無論過程和溫度變化如何都基本上恒定。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述偏置信號(hào)在偏置電阻與電流源之間的節(jié)點(diǎn)處被生成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 測(cè)量與所述第一差分輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓；以及 基于與所述第一差分 輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述電壓確定與所述電路關(guān)聯(lián)的負(fù)載阻抗。
【文檔編號(hào)】H03D7/14GK103999358SQ201280061994
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】R·威諾托, D·M·賽諾夫 申請(qǐng)人:馬維爾國(guó)際貿(mào)易有限公司