專(zhuān)利名稱(chēng)：用于無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的功率輸送測(cè)量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量輸出信號(hào)功率的領(lǐng)域，尤其涉及在存在電源電壓變化、溫度變化和電壓駐波比(VSWR)失配的情況下對(duì)用于無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的輸出信號(hào)功率進(jìn)行精確測(cè)量的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，功率放大器電路(PA)用于在將放大的RF輸出信號(hào)提供給負(fù)載之前放大RF輸入信號(hào)。在將RF功率從PA傳遞到與其耦合的負(fù)載的過(guò)程中，PA、饋線(xiàn)電路和負(fù)載之間的阻抗匹配很重要，以此促進(jìn)其之間的最大功率輸送。提供到未被輸送的負(fù)載的信號(hào)的任何部分反射回PA的輸出端口中并導(dǎo)致PA產(chǎn)生不必要的信號(hào)發(fā)射并降低效率。對(duì)于無(wú)線(xiàn)應(yīng)用而言，F(xiàn)CC強(qiáng)加嚴(yán)格的輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)。如果無(wú)線(xiàn)裝置沒(méi)有落在這些標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，那么這些無(wú)線(xiàn)裝置就不能銷(xiāo)售，因?yàn)橐阎獜V播無(wú)線(xiàn)裝置指定頻帶范圍外的RF信號(hào)會(huì)對(duì)周?chē)碾娮友b置產(chǎn)生干擾。
此外，如果放大的RF輸出信號(hào)從負(fù)載反射回，那么就出現(xiàn)不大于RF信號(hào)功率的最大輸送的輸送，且此導(dǎo)致PA不必要的能量消耗。除了降低的功效之外，反射回PA中的放大信號(hào)當(dāng)在電路的輸出端子上建立相對(duì)較高的電壓時(shí)可損壞PA。反射的信號(hào)有效是未從PA輸送到負(fù)載的能量。相反，此能量可被PA電路吸收，而導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)溫度的上升，并伴隨著凈功率放大器效率的損耗。
電壓駐波比(VSWR)是與RF天線(xiàn)系統(tǒng)一起使用以測(cè)量PA輸出端口與天線(xiàn)之間的耦合效率的指示。通常，大多數(shù)天線(xiàn)并不直接連接到PA。天線(xiàn)常與發(fā)射器和PA具有一些距離，且使用饋線(xiàn)來(lái)輸送其之間的功率。如果饋線(xiàn)沒(méi)有損耗且與PA輸出阻抗和天線(xiàn)輸出阻抗都匹配，那么最大RF信號(hào)功率就傳遞到天線(xiàn)。在這種情況下，VSWR是1∶1且在饋線(xiàn)的整個(gè)長(zhǎng)度上電壓和電流是恒定的。偏離這種情況的任何偏離將導(dǎo)致在饋線(xiàn)間出現(xiàn)電壓和電流的“駐波”。此駐波導(dǎo)致浪費(fèi)的能量且進(jìn)而導(dǎo)致低效的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知用于測(cè)量PA輸出端口和與其耦合的負(fù)載之間的RF信號(hào)功率輸送的各種技術(shù)。舉例而言，在PA的最終的功率放大階段執(zhí)行電壓感測(cè)。通常利用峰值電壓檢測(cè)方案且因此其直接受到VSWR失配誤差的影響。不幸的是，利用這種技術(shù)不能提供VSWR失配等級(jí)的指示，因?yàn)榉逯惦妷旱纳仙梢詺w因于來(lái)自PA的輸出功率的增加或歸因于VSWR的改變。實(shí)際上，由于電壓不能指示所輸送的功率，所以峰值電壓檢測(cè)方案是不明確的。
用于測(cè)量RF信號(hào)功率輸送的另一種技術(shù)利用PA倒數(shù)第二個(gè)階段處的電壓感測(cè)。不幸的是，這種技術(shù)實(shí)施峰值電壓檢測(cè)方案且因此直接受到VSWR失配誤差的影響，由于PA的最終的放大階段的緩沖，降低了VSWR測(cè)量中的誤差。然而，其缺點(diǎn)在于放大階段通常在PA控制回路之外。因而，RF輸出信號(hào)通常易受電源電壓和PA的最終的放大階段中的溫度改變的影響。另外，利用這種技術(shù)不能提供VSWR失配的指示。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的用于測(cè)量RF信號(hào)功率輸送的第三種技術(shù)是通過(guò)用于形成耦合信號(hào)的芯片定向耦合器而提供RF輸出信號(hào)。耦合信號(hào)連接到檢測(cè)器電路(其常為二極管)。不幸的是，這種方法需要大量的芯片組件，且用于這種方法的檢測(cè)器不具有芯片檢測(cè)器的溫度穩(wěn)定性。
測(cè)量VSWR的優(yōu)點(diǎn)在于知道未耦合到負(fù)載的放大的RF信號(hào)功率的數(shù)量，且因此可執(zhí)行使RF輸出信號(hào)功率發(fā)生變化的修正。因此需要在存在電源電壓變化，溫度變化和VSWR失配的情況下測(cè)量PA輸出端口與負(fù)載之間的功率耦合。因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種對(duì)用于發(fā)射放大的RF信號(hào)的電路和與其耦合的負(fù)載之間的功率耦合進(jìn)行測(cè)量的方法和系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于測(cè)量第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的功率輸送的電路，其包含耦合器電路，其包含第一端口，其直接連接到所述第一節(jié)點(diǎn)以用于接收RF輸出信號(hào)，和第二端口，其直接連接到所述第二節(jié)點(diǎn)以用于從中提供RF輸出信號(hào)，第一傳輸線(xiàn)，其用于在所述第一端口與所述第二端口之間傳播所述RF輸出信號(hào)，第三端口和第四端口，所述第四端口用于提供指示從所述第一端口傳播到所述第二端口的前向傳播RF能量的第一信號(hào)，且第三端口用于提供指示從所述第二端口傳播到所述第一端口的后向傳播RF能量的第二信號(hào)；和檢測(cè)電路，其包含第一輸入端口，其耦合到所述第三端口以用于接收指示前向傳播RF能量的第一信號(hào)，第二輸入端口，其耦合到所述第四端口以用于接收指示后向傳播RF能量的信號(hào)，第一檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口，其用于提供第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)，和第二檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口，其用于提供第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種對(duì)用于發(fā)射RF輸出信號(hào)的功率放大器電路與用于接收RF輸出信號(hào)的第一負(fù)載之間的功率輸送進(jìn)行測(cè)量的方法，其包含以下步驟提供具有主信號(hào)路徑和耦合的信號(hào)路徑的耦合電路，主信號(hào)路徑安置于功率放大器電路與第一負(fù)載之間；沿著主信號(hào)路徑到第一負(fù)載傳播RF而輸出信號(hào)；將前向傳播RF能量和后向傳播RF能量耦合到耦合的信號(hào)路徑中；檢測(cè)前向傳播RF能量以形成第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)；檢測(cè)后向傳播RF能量以形成第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)；和提供兩個(gè)經(jīng)檢測(cè)輸出信號(hào)，即與前向傳播RF能量相關(guān)的第一經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和與后向傳播RF能量相關(guān)的第二經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。
現(xiàn)在將參考以下圖式描述本發(fā)明，其中圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例說(shuō)明具有內(nèi)部主信號(hào)路徑和內(nèi)部耦合的信號(hào)路徑的耦合器和檢測(cè)器電路；和圖2根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例說(shuō)明具有外部主信號(hào)路徑和內(nèi)部耦合的信號(hào)路徑的耦合器和檢測(cè)器電路。
具體實(shí)施例方式
圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例說(shuō)明具有內(nèi)部信號(hào)路徑的耦合器和檢測(cè)器電路(CDC)100。功率放大器(PA)電路120經(jīng)安置以用于經(jīng)由其輸出端口120a將放大的RF輸出信號(hào)提供給CDC 100的第一節(jié)點(diǎn)100a。在CDC內(nèi)，放大的RF輸出信號(hào)穿過(guò)以四分之一波長(zhǎng)耦合器電路103的形式的RF耦合器沿著安置于直接連接到PA輸出端口120a與直接連接在饋線(xiàn)電路101的輸出端處的第二節(jié)點(diǎn)100b之間的主信號(hào)路徑151從其第一端口103a傳播到其第二端口103b。饋線(xiàn)電路101安置于RF天線(xiàn)102與CDC 100的第二節(jié)點(diǎn)100b之間，其中天線(xiàn)102用于廣播放大的RF輸出信號(hào)。四分之一波長(zhǎng)耦合器的第二端口103b直接連接到CDC 100的第二節(jié)點(diǎn)100b。由天線(xiàn)廣播的放大的RF輸出信號(hào)的能量取決于沿著饋線(xiàn)電路101和第一節(jié)點(diǎn)100a與第二節(jié)點(diǎn)100b之間的主信號(hào)路徑的阻抗轉(zhuǎn)換。如果沿著饋線(xiàn)電路與主信號(hào)路徑的阻抗轉(zhuǎn)換允許從PA輸出端口120a到天線(xiàn)102的最大功率輸送，那么在其之間出現(xiàn)最大功率輸送且VSWR比為1∶1，其中電壓和電流在這個(gè)長(zhǎng)度上基本恒定。由沿著饋線(xiàn)電路101和主信號(hào)路徑151的不適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ涠鸬钠xVSWR比例為1∶1的情況的任何偏離會(huì)導(dǎo)致具有峰值和谷值的電壓和電流的“駐波”存在于其沿途中。
在此實(shí)施例中，制造成分布式四分之一波長(zhǎng)耦合器或集總式四分之一波長(zhǎng)耦合器的四分之一波長(zhǎng)耦合器103封裝在與CDC 200所處的半導(dǎo)體管芯相同的管芯上。或者，構(gòu)建另一種形式的四分之一波長(zhǎng)耦合器。用于制造此四分之一波長(zhǎng)耦合器103而實(shí)施的制造技術(shù)取決于放大的RF信號(hào)的頻率、集成電路制作過(guò)程和耦合器的幾何形狀。對(duì)于較低頻率的RF信號(hào)而言，通常使用集總式組件實(shí)施四分之一波長(zhǎng)耦合器，其中波長(zhǎng)的四分之一導(dǎo)致實(shí)體上較大的尺寸且因而使其集成變得昂貴。對(duì)于較高的頻率而言，通常利用傳輸線(xiàn)或分布式結(jié)構(gòu)。還可使用邊緣耦合器形式的四分之一波長(zhǎng)耦合器。
在適當(dāng)?shù)淖杩罐D(zhuǎn)換狀態(tài)下，饋線(xiàn)101和主信號(hào)路徑151僅傳播從PA 120到天線(xiàn)102的前向傳播RF能量。在失配的狀態(tài)下，在天線(xiàn)102處存在RF能量的回反射，所以RF信號(hào)的一部分，后向傳播RF能量從天線(xiàn)102且沿著饋線(xiàn)電路101和主信號(hào)路徑151傳播到PA 120輸出端口120a。這些前向和后向傳播RF能量相互作用以形成沿著饋線(xiàn)101和主信號(hào)路徑151的駐波，其品質(zhì)由VSWR指示。使用電壓檢測(cè)用于測(cè)量具有峰值和谷值的此駐波的RF信號(hào)功率的常規(guī)手段提供誤導(dǎo)的VSWR測(cè)量。已知VSWR測(cè)量是取決于相位的，且在執(zhí)行此測(cè)量的過(guò)程中，未知是在駐波的峰值處執(zhí)行所述測(cè)量還是在駐波的谷值處執(zhí)行所述測(cè)量。
四分之一波長(zhǎng)耦合器電路103結(jié)合下文所述的關(guān)聯(lián)電路以一方式用于測(cè)量VSWR，使得不利用沿著饋線(xiàn)電路101和主信號(hào)路徑151而傳播的RF信號(hào)的相位的先前知識(shí)。四分之一波長(zhǎng)耦合器電路103的功能是將沿著主信號(hào)路徑151來(lái)自前向傳播RF能量和后向傳播RF能量的RF信號(hào)能量耦合到耦合的信號(hào)路徑152中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知四分之一波長(zhǎng)耦合器103具有一特性，其中在第一端口103a處進(jìn)入的RF能量出現(xiàn)在第二端口103b和第四端口103d處，但不出現(xiàn)在第三端口103c處。同樣，在第二端口103b處進(jìn)入四分之一波長(zhǎng)耦合器103的RF能量出現(xiàn)在第一端口130a和第三端口103c處，但不出現(xiàn)在第四端口103d處。因而第三端口103c提供指示后向傳播RF能量的信號(hào)，且第四端口103d提供指示前向傳播RF能量的信號(hào)。四分之一波長(zhǎng)耦合器103的主信號(hào)路徑151安置于端口103a與端口103b之間。四分之一波長(zhǎng)耦合器的耦合的信號(hào)路徑152安置于端口103c與端口103d之間。使用第一耦合電容器141和第二耦合電容器142可達(dá)成主信號(hào)路徑151與耦合的信號(hào)路徑152之間的耦合，和隨之的四分之一波長(zhǎng)耦合器103的端口。優(yōu)選地，第一和第二耦合電容器是小值電容器。
耦合到四分之一波長(zhǎng)耦合器電路103的第三端口103c的第二檢測(cè)器電路112用于接收指示后向傳播RF能量的第二信號(hào)以形成第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。耦合到四分之一波長(zhǎng)耦合器電路103的第四端口103d的第一檢測(cè)器電路111用于接收指示前向傳播RF能量的第一信號(hào)以形成第一中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。第二差值放大器132用于接收第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和自以檢測(cè)器電路形式的第二參考電路114的輸出端口發(fā)射的第二參考信號(hào)。第一差值放大器131用于接收第一中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和自以檢測(cè)器電路形式的第一參考電路113的輸出端口發(fā)射的第一參考信號(hào)。第一差值放大器131具有耦合到第一輸出端口100c的輸出端口，用于提供第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)，其指示前向傳播RF能量。第二差值放大器132具有耦合到第二輸出端口100d的輸出端口，用于提供第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)，其指示后向傳播RF能量。
因而，通過(guò)測(cè)量由第二電路112檢測(cè)的后向傳播RF能量的等級(jí)而因此確定VSWR的等級(jí)。對(duì)于允許PA輸出端口120a與天線(xiàn)102之間的最大功率輸送的阻抗轉(zhuǎn)換而言，第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上為零且第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上被最大化。另外，對(duì)于允許非最大功率輸送的阻抗轉(zhuǎn)換而言，第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不為零且第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不被最大化。參考電路113和114將第一和第二參考信號(hào)提供給第一和第二差值放大器131和132，使得從第一和第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)減去電壓偏移量。這些參考電路113和114用于減少系統(tǒng)誤差并用于降低第一和第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)中的基礎(chǔ)電平。第一和第二差值放大器131和132執(zhí)行信號(hào)減法，其中這些放大器視情況是以運(yùn)算放大器的形式。
優(yōu)選地，第一和第二檢測(cè)器電路以及第一和第二參考電路和調(diào)節(jié)器電路121一起安置于與CDC的其余部分所處的襯底相同的襯底上。用于從電源(未圖示)接收電源電壓的電源電壓輸入端口100e耦合到調(diào)節(jié)器電路121。更優(yōu)選地，調(diào)節(jié)器電路121包括用于感測(cè)形成CDC 100的管芯的溫度的溫度感測(cè)電路121a。調(diào)節(jié)器電路121是用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供給兩個(gè)檢測(cè)器電路，提供給兩個(gè)參考電路，并提供給差值放大器。經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓因而為CDC 100提供降低的溫度靈敏度和增加的抗電源電壓波動(dòng)性。更優(yōu)選地，四分之一波長(zhǎng)耦合器電路也安置于與檢測(cè)器電路111到112、參考電路113和114和調(diào)節(jié)器電路121所處的半導(dǎo)體襯底相同的半導(dǎo)體襯底內(nèi)。另外，第一阻抗161連接在第三端口103c與接地電位之間，且第二阻抗162連接在第四端口103d與接地電位之間。
圖2根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例說(shuō)明具有外部信號(hào)路徑的耦合器和檢測(cè)器電路(CDC)200。以主信號(hào)路徑251形式的外部信號(hào)路徑并不安置于與CDC 200所處的半導(dǎo)體管芯相同的管芯上。主信號(hào)路徑251優(yōu)選以PCB跡線(xiàn)的形式，且第一耦合電容器241和第二耦合電容器242安置于主信號(hào)路徑與耦合的信號(hào)路徑252之間。離芯片(off-chip)主信號(hào)路徑251和芯片上(on-chip)耦合的信號(hào)路徑形成以四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203形式的耦合器電路。安置于主信號(hào)路徑的相對(duì)端的是第一節(jié)點(diǎn)203a和第二節(jié)點(diǎn)203b。功率放大器(PA)電路220經(jīng)由其輸出端口220a將放大的RF輸出信號(hào)提供給CDC 100的第一節(jié)點(diǎn)203a。放大的RF輸出信號(hào)穿過(guò)主信號(hào)路徑251而傳播到第二節(jié)點(diǎn)203b。第二節(jié)點(diǎn)203b直接與饋線(xiàn)電路201和RF天線(xiàn)102的輸入端口串聯(lián)。RF天線(xiàn)202用于廣播放大的RF輸出信號(hào)。當(dāng)然，由天線(xiàn)廣播的放大的RF輸出信號(hào)的能量取決于沿著饋線(xiàn)電路201的阻抗轉(zhuǎn)換和形成于PA輸出端口220a與天線(xiàn)202的輸入端口之間的主信號(hào)路徑251。如果沿著饋線(xiàn)電路201的阻抗轉(zhuǎn)換和主信號(hào)路徑251使得其沿途中出現(xiàn)最大功率輸送，那么就獲得1∶1的VSWR比。在最大功率輸送期間，沿著饋線(xiàn)電路251和主信號(hào)路徑201獲得1∶1的VSWR比，其中電壓和電流基本恒定。任何偏離此狀態(tài)的偏離，諸如當(dāng)天線(xiàn)202分離或靠近金屬表面放置時(shí)，導(dǎo)致沿著饋線(xiàn)電路和主信號(hào)路徑出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)淖杩罐D(zhuǎn)換，且具有峰值和谷值的電壓和電流的“駐波”形成于其沿途中。
在適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ錉顟B(tài)下，沿著饋線(xiàn)電路201和主信號(hào)路徑251的RF信號(hào)路徑僅傳播從PA220傳播到天線(xiàn)202的前向傳播RF能量。在失配狀態(tài)下，在天線(xiàn)202處存在RF能量反射，所以RF信號(hào)的一部分，后向傳播RF能量從天線(xiàn)202傳播到PA輸入端口220a。這些前向傳播和后向傳播RF能量相互作用以形成沿著饋線(xiàn)201和主信號(hào)路徑251的駐波，其品質(zhì)由VSWR指示。使用電壓檢測(cè)來(lái)測(cè)量具有峰值和谷值的此駐波的RF信號(hào)功率的常規(guī)構(gòu)件提供誤導(dǎo)的測(cè)量。VSWR測(cè)量取決于相位，且在執(zhí)行此測(cè)量的過(guò)程中，未知在駐波的峰值處執(zhí)行測(cè)量還是在駐波的谷值處執(zhí)行測(cè)量。
四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203結(jié)合下文所述的關(guān)聯(lián)電路以一方式用于測(cè)量VSWR，使得不需要沿著饋線(xiàn)的RF信號(hào)的相位的先前知識(shí)。四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203的功能是將沿著主信號(hào)路徑251傳播的前向傳播RF能量和后向傳播RF能量的一部分耦合到耦合的信號(hào)路徑252中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知四分之一波長(zhǎng)耦合器103具有一特性在第一RF端口203a處進(jìn)入的RF能量出現(xiàn)在第二RF端口203b和第四端口203d處，但不出現(xiàn)在第三端口203c處。同樣，在第二RF端口203b處進(jìn)入四分之一波長(zhǎng)耦合器203的能量出現(xiàn)在第一RF端口230a和第三端口203c處，但不出現(xiàn)在第四端口203d處。因而第三端口203c提供指示后向傳播RF能量的信號(hào)，且第四端口203d提供指示前向傳播RF能量的信號(hào)。
一個(gè)第一導(dǎo)體以串聯(lián)的方式設(shè)置在靠近第一RF信號(hào)端口203a與CDC的第一輸入端口200a之間。一個(gè)第二導(dǎo)體以串聯(lián)的方式設(shè)置在靠近第二RF信號(hào)端口203b與CDC的第二輸入端口200b之間。第一耦合電容器241串聯(lián)安置在第一輸入端口200a與耦合的信號(hào)路徑之間，且第二耦合電容器串聯(lián)安置在第二輸入端口200b與耦合的信號(hào)路徑252之間。使用第一耦合電容器241和第二耦合電容器242達(dá)成四分之一波長(zhǎng)耦合器203的主信號(hào)路徑251與耦合的信號(hào)路徑252之間的耦合。
設(shè)置的耦合到四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203的第三端口203c的第二檢測(cè)器電路212用于接收指示后向傳播RF能量的信號(hào)而形成第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。設(shè)置的耦合到四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203的第四端口203d的第一檢測(cè)器電路211用于接收指示前向傳播RF能量的信號(hào)而形成第一中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。設(shè)置的第一差值放大器231用于接收第一經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和從第一參考電路213發(fā)射的第一參考信號(hào)。設(shè)置的第二差值放大器232用于接收第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和從第二參考電路214發(fā)射的第二參考信號(hào)。第一差值放大器231具有耦合到第一輸出端口200c的輸出端口以用于提供指示前向傳播RF能量的第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。第二差值放大器232具有耦合到第二輸出端口200d的其輸出端口以用于提供指示后向傳播RF能量的第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。
因而，通過(guò)測(cè)量由第二檢測(cè)器電路212檢測(cè)的經(jīng)反射RF能量的等級(jí)而因此確定VSWR的等級(jí)。對(duì)于PA輸出端口220a與天線(xiàn)202之間的基本的阻抗匹配，第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上為零且第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上被最大化，否則，對(duì)于非基本的阻抗匹配，第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不為零，且第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不被最大化。第一和第二參考電路將第一和第二參考信號(hào)提供給第一和第二差值放大器以使得從第一和第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)減去偏移量。這些檢測(cè)器用于減少系統(tǒng)誤差且也可減少第一和第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)中的基礎(chǔ)電平。第一和第二差值放大器執(zhí)行信號(hào)減法處理以獲得VSWR的測(cè)量。視情況，第一和第二差值放大器是運(yùn)算放大器的形式。
優(yōu)選地，第一和第二檢測(cè)器電路，以及第一和第二參考電路和調(diào)節(jié)器電路221一起安置于CDC 200內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選地，調(diào)節(jié)器電路221包括溫度感測(cè)電路221a，其用于感測(cè)CDC 200溫度并用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓提供給四分之一波長(zhǎng)耦合器電路203并提供給第一和第二檢測(cè)器電路，以及第一和第二參考電路。經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓因而為CDC 200提供降低的溫度敏感度。另外，第一阻抗261設(shè)置于第三端口203c與接地電位之間，且第二阻抗262設(shè)置于第四端口203d與接地電位之間。
在CDC 200內(nèi)將四分之一波長(zhǎng)耦合器203的耦合的信號(hào)路徑制造成分布式四分之一波長(zhǎng)耦合器或集總式四分之一波長(zhǎng)耦合器。用于制造此四分之一波長(zhǎng)耦合器所實(shí)施的制造技術(shù)取決于RF輸出信號(hào)的頻率、集成電路制程和耦合器的幾何形狀。對(duì)于較低頻率的RF信號(hào)而言，通常使用集總式組件實(shí)施四分之一波長(zhǎng)耦合器，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的四分之一導(dǎo)致實(shí)體上較大的尺寸。對(duì)于較高的頻率而言，通常使用傳輸線(xiàn)或分布式結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，使用邊緣耦合器是另一種可能。因而，對(duì)于較低的RF信號(hào)頻率而言，外部主信號(hào)路徑是優(yōu)選的，這是出于與在和CDC 200所處的襯底相同的襯底上制造主信號(hào)路徑相關(guān)聯(lián)的成本的原因。
有利地，如圖2所示，離芯片(off-chip)主信號(hào)路徑251和芯片上(on-chip)耦合的信號(hào)路徑252的使用提供較低的插入損耗，因?yàn)轳詈掀鞯乃姆种徊ㄩL(zhǎng)段并不明顯削弱沿著主信號(hào)路徑的信號(hào)傳播。
后向傳播RF信號(hào)的測(cè)量，對(duì)于將反饋信號(hào)提供給與潛在的VSWR失配問(wèn)題相關(guān)的收發(fā)器是有用的。視情況，收發(fā)器為PA修正功率控制回路過(guò)程或反饋信號(hào)以補(bǔ)償VSWR的失配。
有利地，本發(fā)明的實(shí)施例適合于無(wú)線(xiàn)應(yīng)用，其中精確的RF輸出信號(hào)功率檢測(cè)是首選的，且VSWR的失配是個(gè)問(wèn)題。特別地，對(duì)于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)，通常需要RF放大的信號(hào)功率檢測(cè)且易受VSWR失配的影響。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步提供溫度穩(wěn)定性和RF放大的信號(hào)功率檢測(cè)而不具有相位失配的問(wèn)題。此外，VSWR失配的測(cè)量是可行的。本發(fā)明的實(shí)施例有利地以減少的組件數(shù)提供前述優(yōu)勢(shì)。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可設(shè)想許多其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的功率輸送的電路，其包含耦合器電路，其包含第一端口，其直接連接到所述第一節(jié)點(diǎn)以用于接收RF輸出信號(hào)；和第二端口，其直接連接到所述第二節(jié)點(diǎn)以用于從中提供所述RF輸出信號(hào)；第一傳輸線(xiàn)，其用于在所述第一端口與所述第二端口之間傳播所述RF輸出信號(hào)；第三端口和第四端口，所述第四端口用于提供指示從所述第一端口傳播到所述第二端口的前向傳播RF能量的第一信號(hào)，所述第三端口用于提供指示從所述第二端口傳播到所述第一端口的后向傳播RF能量的第二信號(hào)；和，檢測(cè)電路，其包含第一輸入端口，其耦合到所述第三端口以用于接收指示前向傳播RF能量的所述第一信號(hào)；第二輸入端口，其耦合到所述第四端口以用于接收指示后向傳播RF能量的所述信號(hào)；第一檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口，其用于提供第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)；和，第二檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口，其用于提供第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述檢測(cè)電路包含第二檢測(cè)器電路，具有用于接收指示后向傳播RF能量的所述第二信號(hào)的輸入端口，并具有用于提供取決于指示后向傳播RF能量的所述第二信號(hào)的第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)的輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述檢測(cè)電路包含第二參考電路，其具有用于從中提供第二參考信號(hào)的輸出端口；和，第二差值放大器電路，其具有第一輸入端口、第二輸入端口和輸出端口，所述第一輸入端口用于接收所述第二中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)，所述第二輸入端口用于接收所述第二參考信號(hào)，且所述輸出端口直接連接到所述第二檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口以用于從中提供所述第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述檢測(cè)電路包含第一檢測(cè)器電路，其具有用于接收指示前向傳播RF能量的所述第一信號(hào)的輸入端口，并具有用于提供取決于指示前向傳播RF能量的所述第一信號(hào)的第一中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)的輸出端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述檢測(cè)電路包含第一參考電路，其具有用于從中提供第一參考信號(hào)的輸出端口；和第一差值放大器電路，其具有第一輸入端口、第二輸入端口和輸出端口，所述第一輸入端口用于接收所述第一中間經(jīng)檢測(cè)信號(hào)，所述第二輸入端口用于接收所述第一參考信號(hào)，且所述輸出端口直接連接到所述第一檢測(cè)能量輸出信號(hào)端口以用于從中提供所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的電路，其包含調(diào)節(jié)器電路，所述調(diào)節(jié)器電路用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的電源電壓提供給所述檢測(cè)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述耦合器電路包含主信號(hào)路徑和電容性地耦合到所述主信號(hào)路徑的耦合的信號(hào)路徑，所述主信號(hào)路徑安置于所述第一端口與所述第二端口之間，且所述耦合的信號(hào)路徑安置于所述第三端口與所述第四端口之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述耦合器電路包含安置于所述主信號(hào)路徑與所述耦合的信號(hào)路徑之間的至少一耦合電容器，所述至少一耦合電容器用于將沿著所述主信號(hào)路徑傳播的RF信號(hào)耦合到所述耦合的信號(hào)路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述主信號(hào)路徑并不安置于與所述耦合的信號(hào)路徑所處的半導(dǎo)體襯底相同的半導(dǎo)體襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述主信號(hào)路徑和所述耦合的信號(hào)路徑安置于相同的半導(dǎo)體襯底上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的電路，其包含連接于所述第三端口與接地電位之間的第一阻抗。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的電路，其包含連接于所述第四端口與接地電位之間的第二阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述耦合器電路包含分布式四分之一波長(zhǎng)耦合器電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述耦合器電路包含集總式四分之一波長(zhǎng)耦合器電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述第一和所述第二檢測(cè)器是使得對(duì)于所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間的基本的阻抗匹配，所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上為零，且第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上被最大化。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述檢測(cè)器是使得對(duì)于所述功率放大器電路與所述第一負(fù)載之間的非基本的阻抗匹配，所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不為零且第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不被最大化。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述電路用于無(wú)線(xiàn)應(yīng)用，其中所述第二節(jié)點(diǎn)耦合到天線(xiàn)以用于傳輸取決于所述RF輸出信號(hào)的無(wú)線(xiàn)RF信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中所述調(diào)節(jié)器電路包含溫度感測(cè)電路，其用于感測(cè)所述電路的溫度并根據(jù)該溫度的變化調(diào)節(jié)電源電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述第一節(jié)點(diǎn)包含功率放大器電路的輸出端口，且所述第二節(jié)點(diǎn)包含RF天線(xiàn)的輸入端口。
20.一種測(cè)量用于發(fā)射RF輸出信號(hào)的功率放大器電路與用于接收所述RF輸出信號(hào)的第一負(fù)載之間的功率輸送的方法，其包含以下步驟提供具有主信號(hào)路徑和耦合的信號(hào)路徑的耦合電路，所述主信號(hào)路徑安置于所述功率放大器電路與所述第一負(fù)載之間；沿著所述主信號(hào)路徑將RF輸出信號(hào)傳播到所述第一負(fù)載；將前向傳播RF能量和后向傳播RF能量耦合到所述耦合的信號(hào)路徑中；檢測(cè)所述前向傳播RF能量以形成第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)；檢測(cè)所述后向傳播RF能量以形成第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)；和，提供兩個(gè)經(jīng)檢測(cè)輸出信號(hào)，即與所述前向傳播RF能量相關(guān)的第一經(jīng)檢測(cè)信號(hào)和與所述后向傳播RF能量相關(guān)的第二經(jīng)檢測(cè)信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其包含以下步驟確定取決于所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)和所述第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)的所述功率輸送的VSWR。
22.根據(jù)權(quán)利要求20和21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述耦合的信號(hào)路徑電容性地耦合到所述主信號(hào)路徑。
23.根據(jù)權(quán)利要求20、21和22中任一項(xiàng)所述的方法，其中反饋控制電路使用所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)和所述第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)來(lái)控制所述PA(功率放大器電路)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20、21、22和23中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于所述功率放大器電路與所述第一負(fù)載之間的基本的阻抗匹配，是所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上為零，且第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上被最大化。
25.根據(jù)權(quán)利要求20、21、22、23和24中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于所述功率放大器電路與所述第一負(fù)載之間的非基本的阻抗匹配，是所述第一經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不為零，且第二經(jīng)檢測(cè)能量輸出信號(hào)基本上不被最大化。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在存在電源電壓變化、溫度變化和電壓駐波比失配的情況下提供一種對(duì)功率放大器電路與天線(xiàn)之間的RF信號(hào)功率輸送的精確測(cè)量。知道VSWR失配就能修改功率放大器的控制回路且進(jìn)而允許輸出功率調(diào)節(jié)以使所述功率放大器對(duì)于電壓駐波比的改變顯得更有效和更穩(wěn)定。對(duì)于許多無(wú)線(xiàn)應(yīng)用，尤其是其中功率放大器可產(chǎn)生頻帶之外的發(fā)射且所有發(fā)射都遵循產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，需要具有傳遞到負(fù)載的功率和VSWR的指示。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)LAN。
文檔編號(hào)G01R27/04GK1826533SQ200480021341
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者克里斯多佛·A·澤立 申請(qǐng)人:加拿大硅鍺半導(dǎo)體公司