專利名稱：對數均方功率檢測器的制作方法
對數均方功率檢測器相關串請的交叉引用
本申請要求來自(I)標題為 Logarithmic Mean-Square Power Detector、于 2009 年11月23日提交的美國臨時專利申請系列號61/263，668和(2)標題為Multiple StageSquaring Detector、于2010年9月17日提交的美國臨時專利申請系列號61/383，814的優先權，通過引用將兩者結合于此。
背景技術：
存在其中希望測量射頻(RF)信號的平均功率電平的許多應用。例如在現代無線通信系統(諸如蜂窩電話網絡)的傳輸和接收鏈兩者中的RF信號功率測量和控制可能是必需的。為了高效使用可用帶寬，可以使用復雜調制方案(諸如碼分多址(CDMA)、寬帶碼分多 址(WCDMA)或者全球微波接入互操作性(WiMAX))來調制這些系統中的傳輸信號。這些復雜調制信號具有定義為信號的峰均功率比的時變波峰因數(crest factor)。如果常規功率檢測器用來測量調制信號的信號功率，則可能造成不可容許的誤差。
發明內容
根據一個或者多個實施例的一種均方功率檢測器包括增益或者衰減電路，增益或者衰減電路包括被布置用于生成射頻(RF)輸入信號的多個放大或者衰減版本的多個增益或者衰減元件。均方功率檢測器也包括耦合到增益或者衰減電路的多個均方檢測器。每個均方檢測器接收RF輸入信號的多個放大或者衰減版本中的不同放大或者衰減版本。多個均方檢測器中的每個均方檢測器針對不同輸入信號電平范圍生成代表RF輸入信號的均方功率的輸出信號。求和元件耦合到多個均方檢測器用于組合多個均方檢測器的輸出信號以生成代表RF輸入信號的均方或者均方根的信號。根據一個或者多個實施例的一種用于檢測射頻(RF)輸入信號的功率的方法包括以下步驟(a)生成RF輸入信號的多個放大或者衰減版本；(b)對于RF輸入信號的多個放大或者衰減版本中的每個放大或者衰減版本，針對不同輸入信號電平范圍生成代表RF輸入信號的均方功率的信號；并且(c)組合在步驟(b)生成的信號以生成代表RF輸入信號的均方或者均方根的信號。根據一個或者多個實施例的一種平方檢測器單元包括多個三尾(triple-tail)單元，多個三尾單元具有組合在一起的它們的相應輸出以生成平方檢測器單元的輸出。每個三尾單元包括多個晶體管，多個晶體管包括中心晶體管，該中心晶體管的基極接收與平方檢測器中的一個或者多個其他三尾單元的中心晶體管不同的偏移電壓VC，使得每個三尾單元為不同電平的輸入信號提供近似平方律特性。在下文詳細描述中提供了本發明的各種實施例。如將認識的那樣，本發明能夠有其他和不同實施例，并且它的若干細節可能能夠在各種方面有都未脫離本發明的修改。因而附圖和描述將視為性質上為示例并且非約束或者限制意義而在權利要求書中指示本申請的范圍。
圖I是根據現有技術的均方檢測器的示意圖。圖2是根據一個或者多個實施例的均方檢測器的示意圖。圖3是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。圖4是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。圖5是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。圖6是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。 圖7是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。圖8是根據一個或者多個進一步實施例的均方檢測器的示意圖。圖9A是根據現有技術的平方檢測器單元的示意圖。圖9B用圖形圖示了圖9A的平方檢測器單元的輸出特性。圖9C用圖形圖示了圖9A的平方檢測器單元的平方性能。圖IOA是根據現有技術的另一平方檢測器單元的示意圖。圖IOB是根據現有技術的另一平方檢測器單元的示意圖。圖IOC圖示了圖IOA的平方檢測器單元的輸出特性。圖11是根據現有技術的另一平方檢測器單元的示意圖。圖12A圖示了根據一個或者多個實施例的平方檢測器單元。圖12B圖示了根據一個或者多個進一步實施例的平方檢測器單元。圖12C圖示了根據一個或者多個進一步實施例的平方檢測器單元。圖13用圖形圖示了圖12A的平方檢測器單元的輸出特性。圖14用圖形圖示了圖12B的平方檢測器單元的輸出特性。圖15用圖形比較圖12B中的平方檢測器單元的平方特性與圖9A中的現有技術檢測器單元的特性。相似標號一般表不附圖中的相似部分。
具體實施例方式對數均方功率檢測器
本發明的一個或者多個實施例涉及如下檢測器電路，該電路接受調制或者未調制射頻(RF)輸入信號并且提供作為RF輸入信號電壓的平方均值的對數的準線性函數而變化的輸出。該電路提供一般隨著RF輸入信號的均方(MS)電壓而以dB為單位線性變化的輸出。由于數的平方根對數簡單地為該數的對數的一半，所以僅通過假設不同輸出縮放因子，MS電壓的這一對數輸出函數也可以充當對RF輸入信號電壓的均方根(RMS)的測量。該電路提供具有改進的輸出線性的、針對輸入信號的寬動態范圍的功率檢測。在一些實施例中，用于MS計算的積分帶寬利用外部控制信號可由用戶調整。圖I示意地圖示了常規MS檢測器100，該檢測器100包括整流功率檢測器102，其接收輸入RF信號；積分器104(具有外部電容器)，耦合到整流功率檢測器102的輸出；以及輸出驅動器106，耦合到積分器104的輸出。整流功率檢測器102檢測輸入RF信號的信號電平。積分器104平均來自功率檢測器102的檢測信號。
如圖I的附帶圖形中所示，整流功率檢測器100具有依賴于輸入信號電平的多個操作區域。對于非常低的輸入信號電平，檢測器100的輸出由于在集成電路(IC)工藝中觀測的與噪聲和失配/工藝有關的偏移而不準確。對于中信號電平，檢測器100的輸出提供輸入信號的平方的近似指示。一般而言，均方計算僅在這一區域中準確。對于非常高的輸入信號電平，檢測器100從平方特性偏離，并且用于非常高的輸入信號電平的輸出可以根據檢測器類型而飽和。準確的檢測/平方區域對于常規IC檢測器而言通常限于小于30_35dB。如果輸入/信號是具有高波峰因數的調制信號(WCDMA等)，則這一可用范圍的最高10-15dB —般不應用于平均功率檢測。使用這樣的檢測器應當對輸入信號電平謹慎以避免檢測不準確。圖2圖示了根據本發明一個或者多個實施例的均方檢測器200，該檢測器200通過限制圖I的檢測器100的用于平均功率檢測的可用輸入動態范圍來改進檢測器的性能。功率檢測器200包括稱合到積分器104的輸出的限頂(top limiting) /裁底(bottomclipping)元件202，該元件202對積分器輸出的底部進行裁剪以去除由于噪聲和失配的不準確檢測電平。此外，元件202還將積分器輸出的頂部限制于最高可容許平方電平而退回裕度依賴于應當檢測的最大波峰因數。例如，如果最大可容許平方電平對于整流功率檢測器而言為OdBm，則限制對于IOdB的最大波峰因數而言可以出現于-lOdBm。如果輸入信號電平太低則檢測器200不提供任何輸出并且如果輸入信號在可檢測輸入范圍以外則提供有限輸出信號電平。圖3圖示了根據本發明一個或者多個實施例的均方檢測器300，該檢測器300通過使用多個功率檢測器來改進圖2的檢測器200的動態范圍。檢測器300包括兩個整流功率檢測器102。第一功率檢測器102直接接收輸入RF信號(或者該輸入信號的任何衰減或者放大版本)。第二檢測器102接收信號的放大(或者衰減)版本，該信號的放大(或者衰減)版本通過放大器302或者衰減器(未示出)耦合到第一檢測器的輸入。因而第二檢測器針對輸入信號電平的轉變范圍提供準確均方功率讀數。例如，如果在第一與第二檢測器輸入之間有的6dB增益并且第一檢測器針對_20dBm至-IOdBm的輸入信號范圍檢測信號電平，則第二檢測器將針對_26dBm至-16dBm的輸入信號范圍檢測信號電平。這些檢測器的輸出由求和元件304求和。兩個檢測器的求和輸出信號代表由輸入信號的增益/衰減與個別檢測器的動態范圍的組合確定的輸入信號電平的均方功率。例如用于上述示例的組合動態范圍為-26dBm至-IOdBm,這大于用于任一個別檢測器的范圍。圖4圖示了根據本發明一個或者多個進一步實施例的均方檢測器400。在圖3的實施例中描述的動態范圍擴展技術可以被擴展成構造寬范圍MS功率檢測器。如圖4中所不，向MS檢測器400的輸入信號起初由放大器鏈402處理,從而生成輸入信號的相互隔開具體增益量的多個抽頭。雖然未示出，但是衰減器鏈也可以用來將用于高功率電平的動態范圍增加至很低功率電平，或者僅衰減器鏈可以用來檢測高功率電平。替代地，可以通過并行增益/衰減操作或者并行/串行增益/衰減操作的組合來生成增益/衰減抽頭。在圖4的實施例中，如果假設有N個X dB增益操作，則在最大放大與輸入之間的以dB為單位的總比值為NX dB。包括中性輸入，有(N+1)個增益抽頭。(中性輸入耦合到通過后續增益或者衰減操作來處理的系統輸入)。在這一實施例中，差動實施所有增益和衰減操作。然而應當理解，也可以使用單端實施。可以在驅動下一操作之前緩沖增益/衰減抽頭。可以使用適當偏置技術隨著溫度、電源和工藝變化而穩定抽頭比值間隔X。例如，如果均方功率檢測器系統400具有8個檢測器操作而在操作之間的增益差為6dB，并且每個檢測器具有_20dBm至-IOdBm的檢測范圍，用于均方檢測系統的總動態范圍為-IOdBm至-68dBm或者58dB (輸入檢測器_10dBm至_20dBm，在第一增益操作之后的檢測器_16dBm至-26dBm,…，最后檢測器操作_58dBm至_68dBm)。當對所有檢測器的輸出求和時獲得這一動態范圍。對所有MS檢測器操作的輸出求和，從而生成相對于RF輸入信號的均方可以是偽對數的檢測器系統輸出。可以在圖4的附帶圖形中看見MS檢測器400的優勢。每個檢測器操作提供0至V的輸出電壓范圍，并且在操作之間的放大/衰減間隔為X dB。在這一實施例中，間隔(X dB)/小于單個檢測器的動態范圍(Y dB)。因而對于系統輸入信號范圍的一些部分，不止一個檢測器活躍(即其中它未被裁剪或者限制并且由此對檢測器系統輸出有貢獻)。增加系統輸入信號電平，假設一個檢測器恰好飽和，總檢測器輸出信號為mV+k ;其中k指明下一檢測器對輸出的貢獻(當前一檢測器恰好飽和時)而m為飽和的檢測器的總數。如果進一步增加系統輸入信號電平以使下一檢測器飽和，則總檢測器輸出信號為(m+l)V+k。因此，檢測器系統輸出針對輸入信號的每X dB增加而增加V，這對應于偽或者近似對數特性。圖5圖示了根據本發明一個或者多個進一步實施例的具有改進的對數響應的均方檢測器500。檢測器500提供從輸入信號電平到輸出功率讀數信號(該信號可以是電壓或者電流)的改進的對數特性(dB線性)。在圖4的實施例中，雖然輸出近似地遵循在輸入信號電平與輸出之間的對數函數，但是在與理想對數函數相比時可能有大偏差(如果所有增益/衰減抽頭等效則有周期性)。該偏差的一個原因在于每單個檢測器操作具有可以遠非近似對數函數的平方特性。該偏差的另一原因在于多個檢測器操作針對輸入信號的一些范圍而言對輸出有貢獻，而單個檢測器操作針對輸入信號的一些其他范圍而言對輸出有貢獻。在求和之前對限頂裁底操作使用對數變換可以造成更佳對數近似，但是它未解決問題的第二部分(即單個檢測器針對一些輸入信號范圍有貢獻，而多個檢測器針對其他輸入信號范圍有貢獻)。如果個別檢測器動態范圍(Y)近似等于增益/衰減抽頭間隔X，則僅使用對數變換可以造成最佳對數近似。對于這一條件，僅單個檢測器針對輸入信號范圍的給定部分而言對輸出有貢獻。根據本發明的一個或者多個實施例，非線性變換元件502在用于提供在均方功率檢測器系統的輸入信號電平與輸出之間的改進的總dB線性特性的每個檢測器操作之后執行非線性變換。非線性變換在這一實施例中包括用于中等范圍輸入信號電平(輸入信號是裁剪/限制均方檢測器操作的輸出)的近似對數響應，而在低輸入信號電平平滑增加并且在高信號電平平滑限制，如例如圖5的附帶圖形中所示。在MS功率檢測器500中，如果個別檢測器操作的平滑增加分段與之前操作(在它的輸入具有更多增益的操作)的平滑限制分段對準而單個檢測器操作在該操作在對數區域中時對輸出有共享(而其他檢測器操作飽和受限或者處于零電平)，則輸出可以接近地近似于對數函數。應當理解，這僅為如下非線性變換類型的一個示例，該非線性變換類型造成來自均方功率檢測器系統的更佳對數響應。其他非線性變換類型也可以用來改進對數響應。
根據一個或者多個替代實施例，非線性變換元件502可以耦合到積分器104的輸出。裁頂和裁底202可以耦合于非線性變換元件502與求和元件304之間。圖6圖示了根據本發明一個或者多個進一步實施例的具有非線性變換的寬動態范圍MS檢測器600。圖6示出了可以如何通過使用衰減器鏈(包括多個衰減器602)和放大器鏈(包括多個放大器302)來生成在最大放大與衰減之間的寬信號電平范圍來擴展圖5中所示系統的動態范圍。在這一實施例中，向MS檢測器600的輸入信號起初由放大器鏈和衰減器鏈處理，從而生成輸入信號的相互隔開給定增益量的多個抽頭。如果假設有N個X dB增益操作和M個-X dB衰減操作，則在最大放大與最大衰減之間的以dB為單位的總比值為(M+N) X dB。包括中性輸入，有(M+N+1)個增益抽頭。(中性輸入耦合到通過后續增益或者衰減操作來處理的系統輸入)。在檢測器600中，可以差動地實施所有增益和衰減操作，但是也可以使用單端實施。可以在驅動下一操作之前緩沖增益抽頭。可以使用適當偏置技術隨著溫度、電源和工藝變化而穩定抽頭比值間隔X。/例如，如果系統具有每個6dB的八個放大操作、每個6dB的四個衰減操作和從-20dBm至-IOdBm操作的均方檢測器,則最大檢測信號將為14dBm (頂部檢測器從14dBm至4dBm操作)并且最小檢測信號將為_68dBm (底部檢測器從_68dBm至_58dBm操作)，從而提供82dB的理想動態范圍。在許多實際應用中，頂部檢測器的頂端(最聞裳減)和底部檢測器的底端(最高增益)將從具有約75dB的可實現動態范圍的對數近似轉變。圖7圖示了根據本發明一個或者多個進一步實施例的具有非線性變換的寬動態范圍MS檢測器700。圖7的實施例較圖6的實施例而言的一個改進是在放大器鏈周圍包括DC偏移取消反饋回路702。DC偏移取消反饋回路702幫助避免由于任何真實IC放大器中存在的DC偏移所致的鏈中的高端(最高增益)放大器的飽和。也通過減少輸入信號電平的不確定性來改進檢測器操作的準確性。圖8圖示了根據本發明一個或者多個進一步實施例的寬動態范圍MS檢測器800，該檢測器800具有利用電容乘法的非線性變換。高波峰因數調制信號(例如CDMA2000、WCDMA和LTE)的準確均方計算涉及到很長的積分時間常數并且無法使用片上電容器來容易實現。出于這一原因，一些功率檢測器將外部電容器用于獲得所需長時間常數。根據本發明的一個或者多個實施例，在每個積分節點提供外部可調電容乘法器802以通過將實際片上電容器值(10-50pF)用于每個均方檢測器操作來獲得積分時間常數。電容乘法器可以在實際應用中獲得多于1000的乘法比值。
在上文描述的實施例中，用于每個檢測通道的限頂/裁底元件202相同，并且用于每個檢測通道的非線性變換元件502也相同。在一個或者多個替代實施例中，非線性變換元件502可以可選地在每個檢測通道中提供不同函數，并且限頂/裁底元件202可以在均方抽頭的不同電平限制/裁剪以改進均方功率檢測器系統的動態范圍或者改變系統的輸入信號電平-輸出傳遞特性。例如可能通過增加限頂電平并且使用不同非線性變換以增加用于最高電平輸入信號的檢測動態范圍來修改利用最高功率信號(傳遞曲線的上端)操作的最低增益檢測通道。在上文描述的實施例中，檢測器102可能針對零輸入信號電平表現隨著工藝和溫度變化而改變的輸出信號電平，這可能特別針對低信號電平限制它們的準確性。可以可選地通過使用歸零偏置操作來去除個別檢測器102在零輸入信號電平的輸出。概括而言，根據本發明一個或者多個實施例的均方功率檢測器包括多個MS檢測器，某些MS檢測器用輸入信號的放大或者衰減版本驅動以獲得比單個MS檢測器更寬的MS功率檢測范圍。可以通過使用漸進放大或者衰減輸入信號的一系列增益或者衰減操作來獲得輸入信號的放大或者衰減版本。在一個替代實施例中，可以通過使用并行增益或者衰減操作來獲得輸入信號的放大或者衰減版本。根據一個或者多個實施例，MS檢測器的輸出由非線性變換元件處理并且被求和以獲得寬范圍的均方檢測信號。這一信號作為RF輸入信號電壓的平方均值好對數的準線性函數而變化。根據一個或者多個實施例，MS檢測器的輸出被裁底以去除由于噪聲/失配所致的不準確檢測范圍。根據一個或者多個實施例，MS檢測器的輸出被限頂以去除由于從平方特性轉變所/致的不準確檢測范圍。根據一個或者多個實施例，個別MS檢測器的限頂和裁底輸出在求和之前由非線性變換元件處理，使得最終輸出信號(求和結果)作為RF輸入信號電壓的平方均值的對數的更準確準線性函數而變化而從dB線性特性的變化或者偏差減少。具體而言，非線性變換產生對于中間范圍信號而言近似為對數的輸出，而對于低和高范圍信號而言具有平滑增加和平滑限制分段。根據一個或者多個實施例，“限頂、裁底”操作和非線性變換中的一些可能不同于其他操作和變換以便改進檢測動態范圍或者以便獲得不同傳遞特性。根據一個或者多個實施例，可以使用依賴于工藝和溫度變化的歸零偏置操作來去除個別檢測器102在零輸入信號電平的輸出。根據一個或者多個實施例，通過使用集成電容器(代替外部電容器)和電容乘法器電路來獲得用于一些調制信號的準確均方計算的長積分時間常數。在其他實施例中，可以使用外部電容器。多級平方檢測器
可以使用如下平方檢測器來進行復調制信號的均方根(RMS)功率的準確計算，該平方檢測器針對輸入信號的具體范圍(該范圍稱為平方檢測器的動態范圍)提供近似平方律函數。現有技術的平方檢測器一般僅針對輸入信號電平的有限范圍提供近似平方律特性，這造成功率檢測器設計中的性能限制或者困難。一些架構使用伺服反饋回路技術以限制平方檢測器的操作范圍。檢測高波峰因數信號的準確性部分地依賴于平方檢測器的動態范圍。更多實施例涉及具有改進的動態范圍的平方檢測器。舉例而言，可以在計算復調制信號的RMS功率的檢測器電路(諸如上文描述的均方功率檢測器)中使用這樣的平方檢測器。如上文討論的那樣，這樣的檢測器電路接受調制或者未調制RF輸入信號并且提供作為RF輸入信號電壓的平方均值的對數的準線性函數而變化的輸出。電路提供隨著RF信號的MS電壓而以dB為單位線性變化的輸出。電路提供具有改進的輸出線性的、針對輸入信號的功率檢測的寬動態范圍。用于MS計算的積分帶寬可以利用外部控制信號可由用戶調整。圖9A圖示了并入可以用作平方檢測器的三尾單元的現有技術全波整流器900。該結構包括三個發射極耦合的npn雙極晶體管Ql、Q2、Q3和耦合到共發射極從而生成尾電流Idc的電流源。晶體管Ql和Q2形成差動對而發射極面積彼此相等，而晶體管Q3具有與晶體管Ql和Q2的那些發射極面積的D倍一樣大的發射極面積。常數D可以是一(unity)，并且它可能大于或者小于一。晶體管Ql和Q2的集電極耦合在一起從而形成檢測器單元的輸出端子，而Q3的集電極耦合到AC接地。在這一配置中，在晶體管Ql和Q2的基極之間施加差動輸入電壓Vinp=INP-INN,而dc電壓分量表示為“DC”。中心晶體管Q3的基極僅接收dc分量“DC”。在另一示例中，中心晶體管可以接收寄生RF分量。在又一示例中，差動對Q1-Q2中的晶體管之一可以在它的基極接收DC電壓，并且其他兩個晶體管(Q1-Q2之一并且還有Q3)可以接收如下輸入信號，這些輸入信號跨Q1-Q3 (=Vinp/2)和Q2-Q3 (=_Vinp/2)的基極輸入有效地生成差動電壓。可以根據以下方程確定從Ql和Q2的耦合集電極輸出的三尾單元的輸出電流Idetect
權利要求
1.一種均方功率檢測器,包括 増益或者衰減電路，包括被布置用于生成射頻(RF)輸入信號的多個放大或者衰減版本的多個增益或者衰減元件； 多個均方檢測器，耦合到所述增益或者衰減電路，每個所述均方檢測器接收所述RF輸入信號的所述多個放大或者衰減版本中的不同ー個，所述多個均方檢測器中的每個均方檢測器針對不同輸入信號電平范圍生成代表所述RF輸入信號的均方功率的輸出信號；以及 求和元件，耦合到所述多個均方檢測器用于組合所述多個均方檢測器的輸出信號以生成代表所述RF輸入信號的均方或者均方根的信號。
2.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中所述求和元件生成作為RF輸入信號電壓的平方均值的對數的準線性函數而變化的信號。
3.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中所述多個増益或者衰減元件在串行配置中被布置用于生成所述RF輸入信號的漸進放大或者衰減版本。
4.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中所述多個増益或者衰減元件被布置于并行配置中。
5.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括多個限頂和裁底元件，每個限頂和裁底元件耦合于所述多個均方檢測器中的不同一個與所述求和元件之間，其中所述限頂和裁底元件被配置成對所述均方檢測器的輸出進行裁底以去除由于噪聲或者失配所致的不準確檢測范圍。
6.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括多個限頂和裁底元件，每個限頂和裁底元件耦合于所述多個均方檢測器中的不同一個與所述求和元件之間，其中所述限頂和裁底元件被配置成去除由于從平方特性的轉變所致的不準確檢測范圍。
7.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括 多個限頂和裁底元件，每個限頂和裁底元件被耦合成從所述多個均方檢測器中的不同ー個接收輸出；以及 多個非線性變換元件，每個非線性變換元件耦合于所述求和元件與所述多個限頂和裁底元件中的不同一個之間，其中每個非線性變換元件生成對于中等范圍信號而言是近似對數而分別對于低和高范圍信號而言有平滑増加和平滑限制分段的輸出。
8.根據權利要求7所述的均方功率檢測器，其中所述多個非線性變換元件中的每個非線性變換元件執行不同的非線性函數以獲得對數線性特性。
9.根據權利要求7所述的均方功率檢測器，其中所述多個限頂和裁底元件中的ー些限頂和裁底元件的操作可能不同于其他限頂和裁底元件的操作，或者其中所述多個非線性變換元件中的一些非線性變換元件的操作可能不同于其他非線性變換元件的操作以便改進檢測動態范圍或者以便獲得不同傳遞特性。
10.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括 多個非線性變換元件，每個非線性變換元件被耦合成從所述多個均方檢測器中的不同ー個接收輸出，其中每個非線性變換元件生成對于中等范圍信號而言是近似對數而分別對于低和高范圍信號而言有平滑増加和平滑限制分段的輸出；以及 多個限頂和裁底元件，每個限頂和裁底元件耦合于所述求和元件與所述多個非線性變換元件中的不同一個之間。
11.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括多個變換元件，每個變換元件耦合于所述多個均方檢測器中的不同一個與所述求和元件之間，其中所述變換元件被配置成去除由于從平方特性的轉變所致的不準確檢測范圍并且生成對于中等范圍信號而言是近似對數而分別對于低和高范圍信號而言有平滑増加和平滑限制分段的輸出。
12.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，還包括用于去除均方檢測器在零輸入信號電平的輸出信號的一個或者多個歸零偏置元件。
13.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中每個所述均方檢測器包括平方檢測器和用于平均所述平方檢測器的輸出的積分器。
14.根據權利要求13所述的均方功率檢測器，還包括可由用戶控制的多個電容乘法器，每個所述電容乘法器耦合到所述積分器中的不同一個的輸出用于獲得不同積分時間常數。
15.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中所述增益或者衰減電路還包括DC偏移取消反饋回路以避免所述電路中的高端増益元件由于DC偏移所致的飽和。
16.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中每個所述均方檢測器包括平方檢測器単元，所述平方檢測器単元包括多個三尾単元，所述多個三尾単元具有組合在一起的它們的相應輸出以生成所述平方檢測器単元的輸出，每個所述三尾単元包括多個晶體管，所述多個晶體管包括中心晶體管，所述中心晶體管的基極接收與所述平方檢測器單元中的一個或者多個其他三尾単元的所述中心晶體管不同的偏移電壓VC，使得每個三尾單元為不同電平的輸入信號提供近似平方律特性。
17.根據權利要求I所述的均方功率檢測器，其中所述增益或者衰減電路包括被布置用于生成射頻(RF)輸入信號的多個放大和衰減版本的多個增益和衰減元件。
18.ー種用于檢測射頻(RF)輸入信號的功率的方法，包括以下步驟 Ca)生成所述RF輸入信號的多個放大或者衰減版本； (b)對于所述RF輸入信號的所述多個放大或者衰減版本中的每個放大或者衰減版本，針對不同輸入信號電平范圍生成代表所述RF輸入信號的均方功率的信號；并且 (c)組合在步驟(b)生成的所述信號以生成代表所述RF輸入信號的均方或者均方根的信號。
19.根據權利要求18所述的方法，其中步驟(a)包括生成RF輸入信號的多個漸進放大或者衰減版本。
20.根據權利要求18所述的方法，其中在步驟(c)生成的所述均方功率作為所述RF輸入信號電壓的平方均值的對數的準線性函數而變化。
21.根據權利要求18所述的方法，還包括在步驟(c)之前對在步驟(b)生成的所述信號進行裁底以去除由于噪聲或者失配所致的不準確檢測范圍。
22.根據權利要求18所述的方法，還包括在步驟(c)之前對在步驟(b)生成的所述信號進行限頂以去除由于從平方特性的轉變所致的不準確檢測范圍。
23.根據權利要求18所述的方法，還包括 對在步驟(b)生成的所述信號限頂或者裁底；并且 生成對于中等范圍信號而言是近似對數而對于低和高范圍信號而言有平滑増加和平滑限制分段的輸出。
24.根據權利要求23所述的方法，其中對所述信號限頂或者裁底的步驟包括對在步驟(b)生成的所述信號執行不同的限頂或者裁底操作用于改進檢測動態范圍或者用于獲得不同傳遞特性。
25.根據權利要求18所述的方法，還包括去除在零輸入信號電平的在步驟(b)生成的所述信號。
26.根據權利要求18所述的方法，其中使用平方檢測器和用于平均所述平方檢測器的輸出的積分器來執行步驟(b )。
27.根據權利要求26所述的方法，還包括針對平均的信號使用集成電容器來獲得積分時間常數，其中所述積分時間常數可由用戶控制。
28.根據權利要求18所述的方法，還包括在步驟(a)中取消DC偏移以避免高端増益元件由于DC偏移所致的飽和。
29.根據權利要求18所述的方法，其中步驟(a)包括生成所述RF輸入信號的多個放大和衰減版本。
全文摘要
根據一個或者多個實施例的一種均方功率檢測器包括增益或者衰減電路，增益或者衰減電路包括被布置用于生成射頻(RF)輸入信號的多個放大或者衰減版本的多個增益或者衰減元件。均方功率檢測器也包括耦合到增益或者衰減電路的多個均方檢測器。每個均方檢測器接收RF輸入信號的多個放大或者衰減版本中的不同放大或者衰減版本。多個均方檢測器中的每個均方檢測器針對不同輸入信號電平范圍生成代表RF輸入信號的均方功率的輸出信號。求和元件耦合到多個均方檢測器用于組合多個均方檢測器的輸出信號以生成代表RF輸入信號的均方或者均方根的信號。
文檔編號G01R23/02GK102753981SQ201080062037
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月22日 優先權日2009年11月23日
發明者P.J.卡欽, Y.A.埃肯 申請人:希泰特微波公司