[發(fā)明專利]射頻功率檢測器和檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410521133.3
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104518838B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂西·錢德納格爾;呂西·讓
• 申請（專利權(quán)）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H04B17/13
• 分類號: H04B17/13
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 倪斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻功率檢測器，尤其涉及低功率射頻接收器。

背景技術(shù)

在低功率接收器的設(shè)計中有幾種限制。主要一種是在達到最佳性能狀態(tài)的同時消耗最低的功率。

為了保證低功率消耗，設(shè)計必須越簡單越好。直接的檢測(也就是沒有中頻處理，在單一步驟中基帶轉(zhuǎn)換)是一種最簡單的解調(diào)鏈，也是消耗功率最低的。

然而，檢測信號一般不會強到能被直接調(diào)制，所以檢測信號需要被放大。

低功率電路還有第二個主要的限制是有泄露電流。

舉個例子來說，一種典型的接收器所需要的目標電流消耗是在幾個μA的范圍內(nèi)，并且它操作的溫度范圍可以從-55℃到125℃。亞微細米CMOS工藝可以用在此種電路中。

為了達到高檢測增益，使用主動射頻檢測器。操作這類檢測器的原則依賴于主動設(shè)備的非線性轉(zhuǎn)移特征。舉例來說，在弱反相架構(gòu)中MOS晶體管由指數(shù)關(guān)系控制。

不同于孤立二極管實現(xiàn)的檢測器，這種主動檢測器并不容易提供補充信號。然而這些信號對于保證高增益放大(直流偏移取消)來說是非常有用的。因此需要產(chǎn)生參考電壓，把檢測信號與它進行比較，來產(chǎn)生差分輸出，尤其是使用差分放大器的情況。這代表了電路設(shè)計的第一個問題。

第二個問題是與差分放大器的直流偏移相關(guān)的，該差分放大器處理檢測信號和它自己的參考值。該直流偏移取決于工藝參數(shù)和元件之間的不匹配。錯誤的施加到差分放大器的輸入端的差分電壓會導(dǎo)致輸出被鎖定在一個高或低的值。在這種情況下，信號會丟失。

為了保證正確的系統(tǒng)的操作，考慮到工藝和不匹配問題，必須調(diào)整所施加的差分電壓。

通常這些問題會被獨立的解決。為了解決單一輸出端檢測器和差分輸入放大器的不兼容的問題，可以使用具有兩個輸出端的包絡(luò)檢測器。一個輸出端提供檢測信號，第二個輸出端提供用于參考的電壓。

不幸的是，這種設(shè)計需要兩個相同的檢測器電路，因此會涉及電流損耗問題。

放大器的直流偏移問題通常通過使用大的元件來減輕，但大元件在實際中不適用于超低功耗電路。事實上這些元件占據(jù)很大的硅面積。除了成本的考慮，這也會導(dǎo)致它們受制于嚴重的電流泄露，該電流泄露的量級可能與它們自己的電流損耗的量級是相同的。這會影響系統(tǒng)正確的操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個方面提供了一種射頻檢測器電路，包括：

包絡(luò)檢測器，具有輸出電容器，在該輸出電容器上提供包絡(luò)檢測信號；

參考儲能電容器，用于存儲參考電壓；

差分放大器，具有耦合到輸出電容器的第一輸入端和耦合到參考儲能電容器的第二輸入端；

復(fù)位電路；

充電電路，用于以第一速率為參考儲能電容器充電；和

放電電路，用于以不同的第二速率為參考儲能電容器放電；和

控制器，用于控制為參考儲能電容器(充電和放電的順序，基于在充電或更低速率的放電操作期間放大器的輸出的翻轉(zhuǎn)在參考儲能電容器上儲存放大器偏移電壓。

該電路可提供直接接收器包絡(luò)檢測器形式的接收器鏈和電壓參考產(chǎn)生電路，它們合在一起供給給差分放大器。

該電路適應(yīng)于存儲直流電壓。可以用參考儲能電容器實現(xiàn)這個目的。電路以讓其適應(yīng)于放大器的特性的方式來調(diào)整電壓水平。該電壓隨后被用作施加到放大器其中一個輸入端的參考電壓。電路以這種方式提供檢測器和放大器的聯(lián)合的校準。至少在兩個階段，充電和放電中，執(zhí)行該校準。

電容器可以被快速充電然后慢速放電，來實施粗糙的然后精細的放大器的閾值采樣，以使第一速率比第二速率大。

優(yōu)選的，所述復(fù)位電路包括初始放電電路，用于為參考儲能電容器放電。

電路可以在三個階段操作：初始放電，高速充電和低速放電。通過在降壓(放電)執(zhí)行精細的閾值采樣，采取所需的極性信號。

包絡(luò)檢測器電路可以包括晶體管，輸入信號施加到晶體管的柵極，晶體管通過負載阻抗連接到電源軌；以及連接到晶體管和負載電阻之間的節(jié)點的輸出濾波電容器。

優(yōu)選的，初始放電電路可以包括位于參考儲能電容器和地之間的開關(guān)，這使得快速初始放電功能可以提供復(fù)位。

優(yōu)選的，放電電路可以包括把電流驅(qū)動到地的電流源，和能使電流源選擇性地耦合到參考儲能電容器的隔離開關(guān)。在該優(yōu)選的例子中，電路執(zhí)行相對低速的放電，以使得在放大器響應(yīng)時間內(nèi)，放大器輸入端的不同的電壓的變化幾乎很小。可以確定合適的偏移電壓并把它存儲到參考儲能電容器上。