[發(fā)明專(zhuān)利]數(shù)字輔助校準(zhǔn)RMS功率檢測(cè)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011584700.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112782466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周雯菁;唐濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 新酈璞科技（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R21/06
• 分類(lèi)號(hào): G01R21/06
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種數(shù)字輔助校準(zhǔn)RMS功率檢測(cè)方法及系統(tǒng),包括：步驟S1：在RMS功率檢測(cè)器基礎(chǔ)上，斷開(kāi)輸入對(duì)管連接的兩個(gè)PMOS管之間的漏極連接；步驟S2：在輸出級(jí)加入校準(zhǔn)負(fù)載和充電電容，獲取電壓輸出信息、抵抗電源噪聲對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響輸出信息；步驟S3：根據(jù)電壓輸出信息、抵抗電源噪聲對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響輸出信息，加入PMOS電流鏡，偏置校準(zhǔn)輸出級(jí)，獲取數(shù)字輔助校準(zhǔn)RMS功率檢測(cè)結(jié)果信息。本發(fā)明通過(guò)功率檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果與參考電壓對(duì)比，運(yùn)用數(shù)字邏輯控制電流比特來(lái)穩(wěn)定輸出電壓，消除PVT變化帶來(lái)的檢測(cè)誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種數(shù)字輔助校準(zhǔn)RMS功率檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在無(wú)線收發(fā)機(jī)的接收鏈路中，要滿(mǎn)足大的動(dòng)態(tài)范圍需求，無(wú)論在是射頻前端還是在基帶部分都需要使用多個(gè)AGC來(lái)調(diào)節(jié)整體增益；而在AGC模塊中，功率檢測(cè)器負(fù)責(zé)檢測(cè)信號(hào)的功率，配合VGA控制其增益。功率檢測(cè)器的精度對(duì)射頻前端的增益分配有直接的影響。精度不夠?qū)е略鲆嫫髸r(shí)，會(huì)降低射頻前端的線性度；增益偏小時(shí)，會(huì)增加后級(jí)模塊的噪聲貢獻(xiàn)。因而需要高精度的功率檢測(cè)器來(lái)控制AGC的增益變化，以此提高射頻前端的性能。

目前，射頻功率檢測(cè)器分為二極管功率檢測(cè)器，SDLA功率檢測(cè)器和RMS功率檢測(cè)器三種類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第一類(lèi)是如圖2所示的二極管功率檢測(cè)器，該功率檢測(cè)器由一對(duì)三極管源極跟隨器，一對(duì)電流源，兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成。射頻信號(hào)從一路的三極管基極輸入，另一路保證無(wú)射頻輸入時(shí)，兩路的檢測(cè)器輸出的差值作為輸出電壓，為0。射頻信號(hào)輸入的三極管連接的電容用于控制電壓變化速率，另一路的電容則用于抑制電源電壓噪聲對(duì)輸出電壓的影響。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是消除了工藝變化引起的檢測(cè)誤差，但它仍然存在以下缺點(diǎn)：(1)和溫度相關(guān)，不同溫度下誤差很大；(2)輸入射頻功率減小時(shí)檢測(cè)誤差增大；(3)不適合CMOS工藝集成。

第二類(lèi)是SDLA功率檢測(cè)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。該類(lèi)型的檢測(cè)器包括多級(jí)限幅放大器，若干個(gè)全波整流器和一個(gè)RC低通濾波器。射頻輸入信號(hào)輸入進(jìn)來(lái)，逐個(gè)通過(guò)這一系列的限幅放大器被逐漸放大。在此過(guò)程中，限幅放大器的輸出達(dá)到輸出擺幅上限，則之后會(huì)進(jìn)入限幅狀態(tài)，之后的限幅放大器的輸出電壓被限制在一個(gè)固定的電平，射頻信號(hào)變成方波。全波整流器將每一級(jí)限幅放大器的輸入和輸出電壓轉(zhuǎn)化為電流，流向后面的LPF，產(chǎn)生最終的功率檢測(cè)器輸出電壓。但是受工藝、電壓、溫度以及頻率變化的影響，功率檢測(cè)器的輸入輸出曲線會(huì)發(fā)生偏移，它的絕對(duì)檢測(cè)精度非常有限。

第三類(lèi)是傳統(tǒng)的RMS功率檢測(cè)器，如圖4所示，處于飽和狀態(tài)的偽差分對(duì)將射頻信號(hào)的電壓轉(zhuǎn)化為電流；偽差分對(duì)上方的PMOS管對(duì)檢測(cè)器提供偏置電流用于消除直流偏置有關(guān)的分量和放大射頻信號(hào)有關(guān)的有用分量。LPF將與射頻信號(hào)有關(guān)的電流中交流成分濾除，只留下與射頻信號(hào)功率的RMS值成正比的電流成分。這樣就得到了一個(gè)與射頻信號(hào)幅度平方成正比的輸出電流，從而檢測(cè)出射頻功率的RMS值。和其他功率檢測(cè)器一樣，RMS功率檢測(cè)器的輸入輸出曲線也會(huì)受PVT變化以及器件失配的影響而產(chǎn)生偏移。

對(duì)比三類(lèi)功率檢測(cè)器可知，二極管功率檢測(cè)器需要使用二極管或者三極管，在射頻功率減小時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的誤差會(huì)變大且仍受溫度影響。再者，CMOS工藝無(wú)法兼容縱向的NPN管，也不能做出性能優(yōu)越的三極管。SDLA功率檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果可以通過(guò)控制單個(gè)限幅放大器的增益來(lái)改變檢測(cè)精度和檢測(cè)動(dòng)態(tài)范圍。但是受PVT變化的影響，功率檢測(cè)器的輸出會(huì)帶有偏移，因此絕對(duì)檢測(cè)精度的限度是十分狹窄的。RMS功率檢測(cè)器雖然對(duì)射頻信號(hào)的PAPR不敏感，但是輸入范圍受到檢測(cè)器自身的噪聲和輸入對(duì)管工作區(qū)域的限制，以及檢測(cè)結(jié)果仍受PVT變化影響。所以這些檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果因存在明顯的外界干擾引入了偏移。很有必要對(duì)功率檢測(cè)器進(jìn)行改進(jìn)，以消除PVT變化帶來(lái)的誤差。