用于相位检测器的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及用于相位检测器的系统及方法。依照实施例，相位检测器电路包含多个级联RF级，该多个级联RF级的每个具有第一RF放大器和第二RF放大器。第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联，并且第二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联。该相位检测器进一步包含第一混频器和第二混频器，该第一混频器具有被耦合到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第一RF级的第二RF放大器的输出的第二输入，该第二混频器具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入。
【专利说明】用于相位检测器的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本公开大体涉及电子器件，更特别地涉及用于相位检测器的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 作为能检测在特定方向上正被传输的功率的电子器件的定向耦合器被使用在各 种各样的射频（RF)电路中。例如，定向耦合器可以被使用在雷达系统中以通过从反射波中 分离入射波来检测该反射波，或可以被使用在测量传输线的阻抗失配的电路中。在功能上， 定向I禹合器具有正向传输路径和I禹合的传输路径。正向传输路径大体具有低损耗，而I禹合 的传输路径耦合在特定方向上被传播的传输功率的小部分。存在许多不同类型的包含电磁 耦合和磁耦合器的耦合器体系结构。可以使用依赖于操作的频率和操作的环境的不同的拓 扑和材料来实现这些耦合器类型的每个。
[0003] 例如，可以使用在印刷电路板（PCB)或变压器上安置的带状线结构来实现定向耦 合器。在一些带状线的实现中，各种电路元件可以与正被测量的特定信号的四分之一波长 一样长。对于在500MHz与3. 8GHz之间的频率处操作的应用（其覆盖了许多蜂窝电话操 作所处的频率范围)，由于在这些频率处的波长比在集成电路上的特征尺寸长得多，在集成 电路上构建带状线定向耦合器变得具有挑战性。因为变压器的损耗和寄生效应，在频率的 这个范围处构建低损耗磁基定向耦合器也是具有挑战性的。
【发明内容】
[0004] 依照实施例，相位检测器电路包含多个级联RF级，每个级联RF级具有第一RF放 大器和第二RF放大器。该第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联，并且该第 二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联。该相位检测器进一步包含具有被耦合 到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入和被耦合到第一RF级的第二RF放大器的 输出的第二输入的第一混频器以及具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一 输入和被稱合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入的第二混频器。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 为了更完整地理解本发明以及其优点，现在参考下面与附图结合进行的描述，在 附图中： 图la-f图示实施例耦合器电路和对应的波形图样； 图2a_b图示实施例相位检测器的示意图； 图3a_c图示在实施例相位检测器中所使用的电路的示意图； 图4a_b图示在进一步实施例相位检测器中所使用的电路的示意图； 图5a_d图示描绘实施例相位检测器的性能的波形图样； 图6a_c图示各种利用实施例相位检测器的实施例RF系统；以及 图7图示实施例方法的方框图。
[0006] 除了另外指示以外，在不同附图中的对应的数字和符号一般指代对应的部分。附 图被绘制来清楚地图示优选的实施例的相关方面，并且不必按比例绘制。为了更清楚地图 示某些实施例，指示相同结构、材料或过程步骤的变体的字母可以跟在附图编号后面。
【具体实施方式】
[0007] 下面详细讨论目前优选的实施例的实现和使用。然而，应当意识到的是，本发明提 供了能够在各种各样的具体上下文中体现的许多可适用的发明概念。所讨论的具体实施例 仅仅示意了实现和使用本发明的具体方式，并且不限制本发明的范围。
[0008] 在具体上下文(可以在RF电路中被用来测量入射或反射功率的定向耦合器的系 统和方法）中将关于优选的实施例描述本发明。本发明的实施例还可以被应用到包含利用 相位检测器诸如锁相环（PLL)电路和功率检测器的其他电路的其他系统和应用。此外，实 施例可以针对实现RF测量的系统，该系统包含而不限于测量和/或调节阻抗失配的器件、 时域反射计（TDR)、用于与可调的天线匹配电路一起使用的感测器件以及可调的滤波器。
[0009] 在本发明的实施例中，阻抗测量器件包含被耦合到具有初级绕组和次级绕组的变 压器的相移网络。该变压器的初级绕组与阻抗测量器件的传输路径串联耦合。变压器的次 级绕组和相移器通过高阻抗测量器件加负载，该高阻抗测量器件确定传输路径的端口之间 的入射和/或反射信号的绝对或相对的量值和/或相位和/或阻抗匹配的质量。
[0010] 在一个实施例中，关于RF信号的电流和电压的幅度和相位的信息被提取并且与 预定值(诸如而不限于50Ω阻抗）比较。RF电流和电压的被提取的幅度和相位之间的关系 指示在RF信号路径中的反射量并且因此指示负载阻抗。例如，反射越小，负载阻抗就越接 近特性阻抗Ztl :
【权利要求】
1. 一种相位检测器电路，包括： 多个级联RF级，所述多个级联RF级的每个具有第一 RF放大器和第二RF放大器，其中 第一 RF放大器与相继的RF级的第一 RF放大器级联并且第二RF放大器与相继的RF级的 第二RF放大器级联； 第一混频器，具有被耦合到第一 RF级的第一 RF放大器的输出的第一输入以及被耦合 到第一 RF级的第二RF放大器的输出的第二输入；以及 第二混频器，具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入以及被耦合 到第二RF级的第一 RF放大器的输出的第二输入。
2. 权利要求1的所述电路，其中： 所述第一混频器的第一输入是类型A输入并且所述第一混频器的第二输入是类型B输 入； 所述第二混频器的第一输入是类型A输入并且所述第二混频器的第二输入是类型B输 入；以及 在每个类型A输入与对应的输出之间的传播延迟大于对应的类型B输入与对应的输出 的传播延迟。
3. 权利要求2的所述电路，进一步包括： 第三混频器，具有被耦合到第三RF级的第一 RF放大器的输出的第一输入以及被耦合 到第三RF级的第二RF放大器的输出的第二输入，其中 所述第三混频器的第一输入是类型A输入并且所述第三混频器的第二输入是类型B输 入， 在类型A输入与所述第三混频器的输出之间的传播延迟大于所述类型B输入与所述第 三混频器的输出的传播延迟。
4. 权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器和第二混频器是非对称混频器。
5. 权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器和所述第二混频器是对称混频器。
6. 权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器的输出和所述第二混频器的输出在求 和节点处被稱合在一起。
7. 权利要求6的所述电路，其中所述第一混频器被配置来输出电流并且所述第二混频 器被配置来输出电流。
8. 权利要求7的所述电路，进一步包括被稱合在所述求和节点与输出节点之间的电流 反射镜。
9. 权利要求1的所述电路，进一步包括第三混频器，所述第三混频器具有被耦合到第 三RF级的第一 RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第三RF级的第二RF放大器的输 出的第二输入。
10. 权利要求9的所述电路，其中： 所述第一 RF级的输出被直接连接到所述第二RF级的输入；并且 所述第二RF级的输出被直接连接到所述第三RF级的输入。
11. 权利要求1的所述电路，其中： 所述第一混频器包括第一双平衡混频器； 所述第二混频器包括第二双平衡混频器； 所述第一放大器包括被耦合到第一负载电阻器的第一差分对；并且 所述第二放大器包括被耦合到第二负载电阻器的第二差分对。
12. 权利要求11的所述电路，其中所述第一混频器、所述第二混频器、所述第一放大器 和所述第二放大器包括MOS晶体管。
13. -种包括相位检测器的电路，其中所述相位检测器包含： 第一组级联放大器，包括第一群和第二群，其中所述第一组级联放大器的第一放大器 被奉禹合到第一相位检测器输入； 第二组级联放大器，包括第三群和第四群，其中所述第二组级联放大器的第一放大器 被耦合到第二相位检测器输入； 第一组混频器电路，具有被耦合到第一群级联放大器的相应输出的第一输入以及被耦 合到第三群级联放大器的相应输出的第二输入； 第二组混频器电路，具有被耦合到第四群级联放大器的相应输出的第一输入以及被耦 合到第二群级联放大器的相应输出的第二输入；以及 输出节点，被耦合以提供所述第一组混频器电路的输出与所述第二组混频器电路的输 出的求和。
14. 权利要求13的所述电路，其中： 所述第一组混频器电路包括第一组双平衡混频器电路；并且 所述第二组混频器电路包括第二组双平衡混频器电路。
15. 权利要求14的所述电路，其中所述第一组双平衡混频器和所述第二组双平衡混频 器的每个双平衡混频器包括： 第一差分对晶体管，被耦合到所述第一输入； 第二差分对晶体管，被耦合到所述第二输入并且到所述第一差分对的第一输出；以及 第三差分对晶体管，被耦合到所述第二输入并且到所述第一差分对的第二输出。
16. 权利要求15的所述电路，其中， 所述第一差分对晶体管包括第一差分对MOS晶体管； 所述第二差分对晶体管包括第二差分对MOS晶体管；以及 所述第三差分对晶体管包括第三差分对MOS晶体管。
17. 权利要求13的所述电路，其中所述第一组混频器电路的输出和所述第二组混频器 电路的输出被直接连接在一起。
18. 权利要求13的所述电路，其中 所述第一组级联放大器的第一群和所述第二组级联放大器的第三群包括奇数的放大 器级；并且 所述第一组级联放大器的第二群和所述第二组级联放大器的第四群包括偶数的放大 器级。
19. 权利要求13的所述电路，进一步包括RF耦合器，所述RF耦合器具有被耦合到第一 相位检测器输入的第一输出和被f禹合到第二相位检测器输入的第二输出。
20. 权利要求19的所述电路，进一步包括被耦合到第一相位检测器输入的第一功率检 测器以及被耦合到第二相位检测器输入的第二功率检测器。
21. -种检测第一信号与第二信号之间的相位差的方法，所述方法包括： 使用第一组级联放大器放大所述第一信号； 使用第二组级联放大器放大所述第二信号； 使用第一组混频器电路检测第一组相位，所述第一组混频器电路具有被耦合到第一组 级联放大器的第一群的相应输出的第一输入以及被耦合到第二组级联放大器的第三群的 相应输出的第二输入； 使用第二组混频器电路检测第二组相位，所述第二组混频器电路具有被耦合到第二组 级联放大器的第四群的相应输出的第一输入以及被耦合到第一组级联放大器的第二群的 相应输出的第二输入；以及 将第一组混频器电路的输出与第二组混频器电路的输出求和。
22. 权利要求21的所述方法，其中： 所述第一组混频器电路包括第一组双平衡混频器电路；并且 所述第二组混频器电路包括第二组双平衡混频器电路。
23. 权利要求21的所述方法，其中求和输出包括求和第一组混频器电路与第二组混频 器电路的输出电流。
24. 权利要求21的所述方法，其中： 第一组混频器和第二组混频器的每个混频器具有从混频器的第一输入到混频器的输 出的第一传播延迟； 第一组混频器和第二组混频器的每个混频器具有从混频器的第二输入到混频器的输 出的第二传播延迟；以及 所述第一传播延迟大于所述第二传播延迟。
25. 权利要求24的所述方法，其中求和输出包括使第一传播延迟和第二传播延迟相 等。
26. 权利要求21的所述方法，进一步包括从定向耦合器的输出提供所述第一信号和所 述第二信号。
27. 权利要求26的所述方法，进一步包括检测所述第一信号的幅度和所述第二信号的 幅度。
【文档编号】H03L7/185GK104426538SQ201410423208
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】W.巴卡尔斯基, V.索洛姆科 申请人:英飞凌科技股份有限公司