专利名称：预校准射频功率检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别涉及一种应用于射频增益控制电路中的预校准射频功率检测器。
背景技术：
随着技术的不断发展，射频器件的市场在不断扩大，其应用领域包括传统的蜂窝电话和无线电话，以及目前正在逐渐发展的其他领域，如无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)、射频识别标签(RFID)、库存监视器、卫星收发器以及在全球范围内迅速发展的数字电视。例如，中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting, CMMB)系统是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、数码相机、笔记本电脑等多种移动终端的标准，利用S波段信号实现“天地”一体覆盖。2006年10月M日，国家广电总局正式颁布了中国移动多媒体广播标准，确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。在所有这些射频应用电路中，信号在传播中都会受到来自多方面因素的影响，比如在传播时会受到传播介质的吸收，地面及建筑物的折射、反射等。由于传播途径的不同， 受这些因素影响的程度也大相径庭，使得到达射频接收机的信号的能量大小会呈现出随时间而变化的特性。为了使接收机能够正常工作，常常需要信号在通过射频路径后，输出的幅度能保持在一个恒定的值。这就需要通过增益控制环路来调节射频路径上各个模块的增益，使得经过这些射频路径的信号能维持在一个恒定值上下，方便下级电路的处理。在增益控制环路中，功率检测是其中最为关键的环节之一。功率检测器用来检测射频信号的功率信息，被广泛应用于射频电路中。在目前的技术下，功率检测器主要有两种类型，即热效应检测器(Thermal Detector)和平方率检测器(Square Law Detector)。热效应检测器存在诸多缺陷，例如容易受到邻近电路耦合的干扰，使其难以集成到集成电路中。另一方面，对于同样应用平方率原理的二极管(Diode)和三极管(Bipolar)功率检测器，它们则受限于很小的动态范围。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种预校准射频功率检测器，以解决现有功率检测器易受干扰、基准输出电压信号漂移等问题。为解决上述问题，本发明提供一种预校准射频功率检测器，包括功率检测核电路和预校准电路；所述功率检测核电路包括射频信号输入级，用于接收第一射频信号并输出第二射频信号；所述第二射频信号中包括对所述第一射频信号进行平方操作所产生的功率信息和谐波分量；射频功率分拣电路，用于对所述射频信号输入级输出的所述第二射频信号中功率信息和谐波分量进行分拣，并输出所述第二射频信号中功率信息；射频信号输出级，与所述射频功率分拣电路连接，用于产生对应射频功率信息的输出电压信号；
所述预校准电路包括校准检测电路，用于将所述功率检测核电路的输出电压信号与预设的参考校准电压进行比较，输出判决信号；校准控制电路，用于根据所述校准检测电路输出的判决信号产生调高输出电压信号或调低输出电压信号的控制信号；校准电流阵列电路，用于根据所述校准控制电路的控制信号而输出电流至所述功率检测核电路以调高输出电压信号或调低输出电压信号，获得稳定的输出电压信号。可选地，所述射频信号输入级包括第一NMOS管和第二NMOS管；第一NMOS管的栅极接收正性第一射频信号，第二NMOS管的栅极接收负性第一射频信号；第一NMOS管的源极与第二 NMOS管的源极连接；第一 NMOS管的漏极与第二 NMOS管的漏极连接，用于输出第二射频信号。可选地，所述射频功率分拣电路包括电阻和电容。可选地，所述射频信号输出级包括第一 PMOS管、第二 PMOS管以及负载电阻；第一 PMOS管的栅极与所述射频功率分拣电路连接，其源极接电源电压，其漏极与第二 PMOS管的源极连接，第二 PMOS管的栅极与偏置电压连接，第二 PMOS管的漏极与负载电阻连接，作为用于输出电压信号的输出端。可选地，所述校准检测电路为电压比较器；当所述功率检测核电路的输出电压信号大于预设的参考校准电压时，输出调低所述功率检测核电路的输出电压信号的判决信号；当所述功率检测核电路的输出电压信号小于预设的参考校准电压时，输出调高所述功率检测核电路的输出电压信号的判决信号。可选地，所述校准电流阵列电路与所述校准控制电路和功率检测核电路的射频信号输出级连接，包括注电流电路、抽电流电路以及用于选择所述注电流电路或所述抽电流电路的选择开关；所述注电流电路包括多级注电流支电路，所述每一级的注电流支电路包括PMOS管和切换开关，且，后一级的注电流支电路中电流强度是前一级的注电流支电路中电流强度的2倍；所述抽电流电路包括多级抽电流支电路，所述每一级的抽电流支电路包括NMOS管和切换开关，且，后一级的抽电流支电路中电流强度是前一级的抽电流支电路中电流强度的2倍。可选地，所述校准控制电路采用的是二分法控制，输出的控制信号为一串控制字符。本发明提出的预校准射频功率检测器，具有预校准功能，可使得功率检测核电路的静态输出值可以很好的跟随期望的基准值，提高射频检测的检测精度，并且具有很好的电路韧度，可以克服在射频集成电路中大量存在的各种干扰，如工艺制造偏差、温度变化和邻近电路串扰等。
图1为本发明预校准射频功率检测器在较佳实例中的电路示意图；图2为图1中射频信号输入级的电路示意图；图3为图1中校准电流阵列电路的电路示意图。
具体实施例方式鉴于现有应用于射频自动增益控制环路中的功率检测器存在易受射频电路干扰、基准输出电压信号漂移等，影响功率检测的准确性的问题，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了一种预校准功能射频平方功率检测器，使得射频检测具有更高的检测精度，并且具有很好的电路韧度，可以抵抗在射频集成电路中大量存在的各种干扰，如工艺制造偏差、温度变化和邻近电路串扰等，为整个功率检测电路提供了一套简单、有效、可靠的解决方案。以下将通过具体实施例来对本发明所提出的预校准射频功率检测器进行详细说明。在本发明的一个实例中，采用预校准射频功率检测器的射频自动增益控制技术是应用在一款中国移动多媒体广播(CMMB)移动电视接收机芯片中。图1为本发明为本发明预校准射频功率检测器在一实施例中的电路示意图。如图 1所示，本发明预校准射频功率检测器主要包括功率检测核电路和预校准电路。功率检测核电路用于检测功率。在本实施例中，功率检测核电路包括由NMOS管 M3和NMOS管M4构成的射频信号输入级，其中，NMOS管M3的栅极和NMOS管M4的栅极作为信号输入端；由电阻Rl和电容Cl构成的射频功率分拣电路；由PMOS管M8、PMOS管M9以及负载电阻R2、R3构成的射频信号输出级，其中，PMOS管M9的漏极与负载电阻R2连接，作为信号输出端；以及，由NMOS管Ml禾口 M2、PMOS管M5禾口 M6、以及PMOS管MlO、Mll禾口 NMOS 管M12构成的偏置电路。对于射频信号输入级，其中，NMOS管M3的栅极作为用于接收正性第一射频信号V+ 的信号输入端，NMOS管M4的栅极作为用于接收负性第一射频信号V-的信号输入端；NMOS 管M3的源极与NMOS管M4的源极连接；NMOS管M3的漏极与NMOS管M4的漏极连接，用于
输出第二射频信号。另外，在射频信号输入级旁侧还配置有由NMOS管Ml和M2、PMOS管M5和M6所构成的偏置电路。NMOS管Ml的栅极作为用于接收偏置电压Vbl的信号输入端，NMOS管Ml的源极接地GND，NMOS管Ml的漏极与NMOS管M3的源极和NMOS管M4的源极连接；NMOS管M2 的栅极作为用于接收偏置电压Vb2的信号输入端，NMOS管M2的源极与NMOS管M3的源极和NMOS管M4的源极连接，NMOS管M2的漏极与PMOS管M5的漏极连接；PMOS管M5的栅极与PMOS管M5的漏极连接，PMOS管M5的源极接电源电压VDD ；PMOS管M6的栅极与PMOS管 M5的栅极连接，PMOS管M6的源极接电源电压VDD，PMOS管M6的漏极与NMOS管M3的漏极连接。利用射频信号输入级，可以将接收的第一射频信号转换为第二射频信号，所述第二射频信号中包括对所述第一射频信号进行平方操作所产生的功率信息和谐波分量。请参阅图2，其显示了图1中射频信号输入级的电路示意图。对于理想的CMOS器件，其输出特性可以表示为
权利要求
1.一种预校准射频功率检测器，其特征在于，包括功率检测核电路和预校准电路；所述功率检测核电路包括射频信号输入级，用于接收第一射频信号并输出第二射频信号；所述第二射频信号中包括对所述第一射频信号进行平方操作所产生的功率信息和谐波分量；射频功率分拣电路，用于对所述射频信号输入级输出的所述第二射频信号中功率信息和谐波分量进行分拣，并输出所述第二射频信号中功率信息；射频信号输出级，与所述射频功率分拣电路连接，用于产生对应射频功率信息的输出电压信号；所述预校准电路包括校准检测电路，用于将所述功率检测核电路的输出电压信号与预设的参考校准电压进行比较，输出判决信号；校准控制电路，用于根据所述校准检测电路输出的判决信号产生调高输出电压信号或调低输出电压信号的控制信号；校准电流阵列电路，用于根据所述校准控制电路的控制信号而输出电流至所述功率检测核电路以调高输出电压信号或调低输出电压信号，获得稳定的输出电压信号。
2.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述射频信号输入级包括第一 NMOS管和第二 NMOS管；第一 NMOS管的栅极接收正性第一射频信号，第二 NMOS管的栅极接收负性第一射频信号；第一 NMOS管的源极与第二 NMOS管的源极连接；第一 NMOS管的漏极与第二 NMOS管的漏极连接，用于输出第二射频信号。
3.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述射频功率分拣电路包括电阻和电容。
4.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述射频信号输出级包括第一 PMOS管、第二 PMOS管以及负载电阻；第一 PMOS管的栅极与所述射频功率分拣电路连接，第一 PMOS管的源极接电源电压， 第一 PMOS管的漏极与第二 PMOS管的源极连接，第二 PMOS管的栅极与偏置电压连接，第二 PMOS管的漏极与负载电阻连接，作为用于输出电压信号的输出端。
5.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述校准检测电路为电压比较器；当所述功率检测核电路的输出电压信号大于预设的参考校准电压时，输出调低所述功率检测核电路的输出电压信号的判决信号；当所述功率检测核电路的输出电压信号小于预设的参考校准电压时，输出调高所述功率检测核电路的输出电压信号的判决信号。
6.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述校准电流阵列电路与所述校准控制电路和功率检测核电路的射频信号输出级连接，包括注电流电路、抽电流电路以及用于选择所述注电流电路或所述抽电流电路的选择开关；所述注电流电路包括多级注电流支电路，所述每一级的注电流支电路包括PMOS管和切换开关，且，后一级的注电流支电路中电流强度是前一级的注电流支电路中电流强度的2 倍；所述抽电流电路包括多级抽电流支电路，所述每一级的抽电流支电路包括NMOS管和切换开关，且，后一级的抽电流支电路中电流强度是前一级的抽电流支电路中电流强度的2倍。
7.根据权利要求1所述的预校准射频功率检测器，其特征在于，所述校准控制电路采用的是二分法控制，输出的控制信号为一串控制字符。
全文摘要
一种预校准射频功率检测器，包括功率检测核电路和预校准电路；功率检测核电路包括接收第一射频信号并输出第二射频信号的射频信号输入级；对第二射频信号中功率信息和谐波分量进行分拣的射频功率分拣电路；产生对应射频功率信息的输出电压信号的射频信号输出级；预校准电路包括将输出电压信号与参考校准电压进行比较并输出判决信号的校准检测电路；根据判决信号产生调高/调低输出电压信号的控制信号的校准控制电路；根据控制信号而输出电流至功率检测核电路以调高/调低输出电压信号的校准电流阵列电路。本发明具有预校准功能，确保输出一个和预设定的期望值相同的静态电压值，且不受温度、工艺等干扰的影响，使本发明具有很好的抗干扰能力。
文档编号H03G3/20GK102299752SQ20111014164
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者周健军, 王辉, 闫涛涛 申请人:上海信朴臻微电子有限公司