一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统的制作方法

一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统的制作方法
【专利摘要】一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，提供了RF功率控制器，通过将RF功率控制器的输出耦合到待机模式的自动归零放大器，取消了功率控制回路中的补偿电压和外部偏置电压。每个待机模式中，自动归零放大器控制RF功率控制器的输出。自动归零放大器输出端的电压允许被取消的偏置电压在启用模式时被存储。自动归零放大器使用的存储电压消除了启用模式时RF功率控制器输出电压中偏置电压的影响。由于温度，电源改变等引起的失调漂移由于频繁的偏移抽样而取消。
【专利说明】一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一个RF功率控制器。更特别地是，本发明涉及一个拥有偏置电压取消的RF功率控制器。
【背景技术】:
[0002]一个RF功率放大器可能输出功率给一个天线，作为一个负载吸收来自RF放大器的功率。一个RF功率控制器是一个电路，调节RF功率放大器的输出功率。一个功率控制输入信号告诉RF功率控制器应该输送给天线什么样的功率水平，这可能被称为“启用”模式。因此，启用模式是天线从RF功率放大器吸收功率的一个阶段。RF功率控制器给RF功率放大器提供一个输出电压信号，以响应电源控制输入信号。输出电压表明RF功率放大器需要输出的功率水平。RF功率控制器的输出电压和RF功率放大器之间的关系与RF功率放大器的输出电压形成一个转移曲线。
[0003]RF功率控制器传送RF功率放大器的输出功率给功率控制输入信号，其使用反馈信号指定的级别。来自RF功率放大器的反馈信号指定了 RF功率放大器在给定点输出多少功率。RF功率放大器的输出功率需求可能随基站的距离改变而改变。RF功率控制器使用反馈信号来决定RF功率放大器是否输出功率控制输入信号需要的功率水平。与反馈信号响应，RF功率控制器改变RF功率放大器的输出电压信号。反馈信号关闭RF功率放大器和RF功率控制器周边的功率控制回路。
[0004]功率控制输入信号也表明RF功率放大器不再需要输出功率。RF功率控制器通过使它的输出电压减少为零来停止RF功率放大器的功率输出。RF功率放大器在待机模式时实质上是静止的，它遵循每个待机模式。RF功率放大器的每个周期包括待机模式和启用模式时间。
[0005]RF功率控制器可以在许多应用程序中使用RF功率放大器，例如移动电话和无线数据调制解调器。在这些应用中，它是重要的，RF功率控制器尽可能准确地调节RF功率放大器。与功率控制输入信号和RF功率控制器内部电路相关的偏置电压可能对RF功率控制器输出电压信号的准确性产生不利的影响。
[0006]偏置电压的问题对RF功率控制器的输出信号产生的不良影响已经与RF功率放大器在许多应用中的功率需求下降一样重要，从而增加这些偏移量的影响。在一些手机应用程序中，输出功率需求可以非常低(例如，5dBm)。在实例中当输出功率很低时，偏置电压在RF功率控制器输出引起的不准确将会更重要，因为RF功率控制器中的错误可能影响输出电压一个大的百分比。RF功率控制器的输出电压的错误会导致来自RF功率放大器功率输出信号的不准确。来自功率控制回路的偏置电压经常难以消除，因为它们会随输出功率，电源输入和操作温度而改变。
[0007]负偏移电压可能会导致RF功率控制器输出电压不必要的步幅。例如，功率控制回路负偏置电压可能会导致待机模式刚开始这段时间功率控制放大器启动的延迟。延迟可能与功率控制放大器中三极管的导通有联系。一旦延迟结束，功率控制放大器的输出电压随着功率控制放大器开始输出电压迅速上升，以获得功率控制输入信号。正偏置也会引起功率控制放大器的输出电压上升，在待机模式刚开始，电压被应用。
[0008]电压上升的速度与输出电压上升的速度相关联，这也会引起RF功率放大器输出频率中虚假的边频带的频率，他们会导致邻近信道干扰。例如，虚假边频带的频率会导致其它手机相邻通道的噪声。偏置电压也会阻止RF功率控制器在稳定速率输出电压的加大，因此会导致虚假的边频带的频率。由于这些原因，消除与RF功率控制器相关的偏置电压是有利的。
[0009]先前技术电路已经运用多种方法来取消缓慢发生于RF功率控制器功率控制回路的偏置电压。一个RF功率控制器可能包含一个功率控制放大器,其放大功率控制输入信号以产生控制器的输出电压。与RF功率控制器相关联的电压偏置可以通过将功率控制放大器的输入与一个微调电容器连接而减少，取消了偏置电压。然而，使用一个电位器的手动微调是昂贵的并且需要额外的PC板面积。温度变化和电源变化不影响。
[0010]另一个先前技术用来消除偏置，包括给功率控制放大器增加负极偏置，为了取消与功率控制回路相关联的正极偏置。然而，它可能很难比较正极偏置和负极偏置来提供完整的取消。这将是一个问题，当偏置电压随操作温度和电源输入而改变。如果太多的负极偏置被添加到控制放大器，一个净负极偏置会存在，这样可以引起待机模式开始时输出电压的步幅。
[0011]另一个为人所知的技术来消除偏置包括一个考虑不同RF功率水平、输入电压、温度的偏置电压。与特别的RF功率控制器相关的偏置电压可能会改变，取决于RF输出功率水平，输入电源电压以及操作温度。RF功率控制器电路板被测试，以决定在不同RF功率水平和温度下每个单独板与RF控制器相关联的偏置电压。这些偏置电压可以被保存在一个调查表中。在RF功率控制器的操作期间，一个特定的操作温度和输入电压以及RF功率水平下的一个偏置电压值可以通过附加电路查找表来决定功率控制放大器输入端所需的电压，以取消偏置电压。
[0012]在这种情况下，然而，每个单独的PC板必须生成一个查找表来完成温度考虑，输入电压和输出功率水平以及最初的偏置电压。这些表可能需要复杂的计算。此外，查找表技术可能会导致取消与RF功率控制器相关联的偏置电压的准确性，因为偏置电压的温度系数是不可预测的。一个与特定温度相关联的偏置电压会随之改变，在查找表中不能精确预测。因此，先前技术电路除使用查找表来消除失调电压，也经常使用微调电容器来取消不能通过查找表预测的额外的偏置。
[0013]鉴于上述，宜精确提供与RF功率控制器取消改变输出功率需求，输入电压和操作温度范围相关联的偏置电压的技术。
[0014]它将进一步需要来提供技术以消除使用一个最小限度额外电路与RF功率控制器相关的偏置电压。
[0015]另外还需要提供技术来自动取消在每个周期内与RF功率控制器相关的偏置电压，这不需要手动调整或单独修改每个单独的RF功率控制器。

【发明内容】
:
[0016]因此，本明的一个目的是提供与RF功率控制器取消改变输出功率需求，输入电压和操作温度范围相关联的偏置电压的技术。
[0017]本发明的另一个目的是提供技术以消除使用一个最小限度额外电路与RF功率控制器相关的偏置电压。
[0018]本发明还有一个目的是提供技术来自动取消在每个周期内与RF功率控制器相关的偏置电压，这不需要为每个单独的RF功率控制器手动调整或单独修改。
[0019]根据本发明这些和其它的目的，RF功率控制器通过取消描述的功率控制回路上的偏置电压来提供精确的功率输出。
[0020]本发明的技术解决方案:
[0021]RF功率放大器精确的功率控制在低水平功率下是困难的，由于功率控制回路中的偏置电压和来自功率控制输入回路中的外部偏置电压。这些电压偏置可以由与RF功率控制器，例如二极管峰值检测器、功率控制放大器、数模转换器(DACs)相关联的电路引起，它们经常被用来提供功率控制输入信号。这些偏置电压会随操作温度、输入电源电压和输出功率水平以及初始偏移电压误差改变。
[0022]本发明中的RF功率控制器提供一个偏置电压取消系统(也被称为“自动归零”系统)，它取消了对RF功率控制器输出电压偏置电压的影响，允许一个更广泛和更精确的功率控制范围。偏置电压的移除也消除了 RF功率控制器输出电压潜在的虚假的步幅。偏置消除发生在启用模式，以免打扰电力传输。
[0023]本发明中拥有偏置电压取消系统的RF功率控制器取消功率控制回路的偏置电压和外部偏置电压，通过在启用模式时将RF功率控制器的输出耦合到自动归零放大器。自动归零放大器在每个启用模式时估量偏置电压和消除它们。自动归零放大器输入电压允许被取消的偏置电压存储在待机模式中。被自动归零放大器使用的存储电压持续消除待机模式中RF功率控制器输出电压中偏置电压的影响。由于温度，电源变化引起的抵消漂移通过频率偏置抽样而取消。
[0024]对比专利文献:CN201789471U射频功率放大器201020165966.8【专利附图】

【附图说明】:
[0025]上面所述的本发明的目的和特征可以结合下面的图纸详细描述，其中相同的参考数字表示相同的结构:
[0026]图1是根据本发明原理使用一个电压反馈信号拥有自动归零偏置电压取消的一个RF功率控制回路；
[0027]图2是一个功率控制输入信号波形的图形化描述，TX信号，TXB信号。
[0028]图3是一个根据本发明原理使用一个电流反馈信号且拥有自动归零偏置电压取消系统的一个RF功率控制回路的原理图。
[0029]图4是一个根据本发明原理用来调节两个RF功率放大器输出功率的一个RF功率控制器的原理图。
【具体实施方式】:
[0030]本发明的RF功率控制器传输输出控制信号给一个RF功率放大器。输出控制信号准确标明了在每个待机模式时RF功率放大器输出的功率水平。RF功率控制器输出控制信号是依赖于功率控制输入信号和RF功率放大器的传递函数。RF功率放大器输出的一部分提供一个反馈信号给RF功率控制器。来自RF功率放大器的反馈信号通过功率控制放大器与功率控制输入信号比较，它通过调节RF功率放大器的功率输出来改变它的输出电压。
[0031]反馈信号表明从RF功率放大器到一个负载的功率多少，例如一个天线。功率需求可以根据到基站距离的改变而改变。反馈信号可以是一个电压反馈信号或一个电流反馈信号。功率控制输入信号表明在每个待机模式RF功率放大器应该给负载提供多少功率。如果RF功率放大器的功率输出小于功率控制输入信号，反馈信号将导致RF功率控制器输出更多的电压。因此，如果RF功率放大器的功率输出大于功率控制输入信号，反馈信号将会引起RF功率控制器输出更少的电压。因此，RF功率控制器根据反馈信号调节它的输出电压，以调节RF功率放大器的输出电压水平为功率控制输入信号指定的水平。
[0032]本发明中RF功率控制器消除偏置电压，其可能会导致输出控制信号错误和虚假的步幅。参照图1电路，RF功率控制器50在输出节点52提供一个输出控制信号Vqut给RF功率放大器24的功率控制输入。RF功率控制器50接收一个在节点54的功率控制输入信号PIN。Pin可能来自电路例如一个DAC(没有显示)，表明RF功率放大器应该开始提供电源，以及应该提供什么水平的功率。在开关56的一个TX信号设置RF功率控制器的周期。周期包括待机模式，即开关56闭合时，以及启用模式，即开关56是打开时。当开关56是闭合时，节点62与输出节点52耦合，这样RF功率控制器50提供一个控制信号给RF功率放大器24。当开关56是打开时，RF功率控制器50避免发射信号给RF功率放大器。
[0033]参照图2，信号Pin的电压如曲线92。Pin是一个信号，表明RF功率放大器功率输出所需的水平。来自外部源(没有显示)的Pin通常是提供给功率控制器50。典型的RF功率放大器24的应用经常为提供功率需求，例如一个数字信号。数字信号必须被转换为一个模拟信号，该模拟信号被输入给RF功率控制器50。这个转换通常由，一个DAC进行。模拟信号被应用到功率控制输入信号54例如Pin (S卩，图2中曲线92)。
[0034]TX，如图2中94所示，表明RF功率放大器24的周期。TXB，如图2中96所示，与TX反相。如图2所示，在时间tl，TX从一个逻辑低(例如O伏)上升到一个逻辑高(例如5伏)，这表明了在RF功率放大器24提供输出功率给负载时是启用模式的开始。启用模式是TX是高的时间段，例如，从tl到t6，以及从t7到t9，如图2所示。在时间t2，PIN(曲线92)开始加大导致RF功率控制器50提供一个信号给RF功率放大器24。为了响应来自RF功率控制器50的信号，RF功率控制器24提供功率给天线20。在时间t3，Pin停止上升并且维持在一个固定的值。这个值表明在电流启用模式时所需的输出功率。在时间t4，信号92开始下降直到时间t5，即它达到O伏。在时间t6，TX达到低，表明待机模式刚开始。天线20在待机模式不需要耗电。待机模式从t6持续到t7。
[0035]再次提到图1，TX在时间tl从低变为高，导致开关56关闭。节点62连接到RF功率控制器50的输出节点52。当TX是高时，TXB是低，此时使N沟道M0S40关闭，将输出节点52与地面断开。并且，当TXB是低时，开关58和60是开的，并且自动归零放大器26的反相和同相输入与节点62和电压源VKEF188是断开的。
[0036]Pin在时间t2上升，引起电流从节点54流过由电阻35和37组成的电阻分压器。因此，节点44的电压由电阻分压器的比例设定。出现在功率控制放大器32反相输入端的电压等于节点44的电压加上电压源VKEF284的电压。[0037]功率控制放大器32使节点62的电压在t2后上升，为了响应Pin的增加。P沟道M0S80控制输送到节点62的电流。功率控制放大器32反相输入端增加的电压引起节点90电压的下降，反过来引起P沟道M0S80提供更多的电流给来自Vin的节点62。当通过M0S80的电流达到通过电流源86的电流，节点62的电压增加。米勒电容中的电容39有必要把频率补偿引用到功率控制回路来稳定回路。时间t2和t3之间Pin(曲线92)的有限谐波为RF功率控制器50提供一个缓慢的开始，这样可以减少控制器内的瞬态响应。如果需要，P沟道M0S80可能是一个N沟道M0S，如果电压源Vin足够高(例如，超过3.6伏)。控制信号Vqut持续增加直到Pin在时间t3下降。
[0038]在时间t3，PIN维持在一个固定的电压水平。RF功率控制器50的输出电压依赖于Pin的电压和RF功率放大器24的传输曲线。节点64上的RF功率放大器24的输出通过定向耦合器22传送到天线20。定向耦合器22可能是，一个变压器电路。节点64上的RF功率放大器24的输出信号和输出端的RF信号(例如，1.8GHz)有相同的振荡频率。定向耦合器22反馈节点64的一部分信号给节点66。节点66的信号与节点64的信号成正比，与节点64的信号有相同的振荡频率。电容23电平移动参考节点66的信号到节点72参考Vin的信号。节点72的信号，在这种情况下，是一个电压反馈信号。熟知本技术的人将会称赞一个电流反馈信号可以在不背离本发明原则的情况下产生。节点72位于RF功率控制器50的RF峰值检波器的输入端。
[0039]RF峰值检波器包括输入电压源VIN，电阻25，电阻29，电阻311，肖特基二极管36和38，电容27，电流源48和49。Vin是电压源。通过肖特基二极管36和38和电流源48和49从Vin流进地的电流如图1所示。在一个理想的电路中，通过肖特基二极管36和38的压降是相等的。
[0040]节点72的反馈电压由RF峰值检波器70转换成一个低频信号。节点72的信号由肖特基二极管36整流，由电容27平滑，以在RF检波器30的反相输入形成一个低频信号。RF检波器30的反相输入端和节点78的电压随着节点72信号的增加而增加。随着节点78的电压开始增加，RF检波器30的输出电压下降，引起P沟道MOS 34通过电阻33传送更多的电流。这个电流通过电阻31提供并且调节节点78的
[0041]电压创建一个虚拟接地。RF检波器30电平转移来自Vin的电压反馈信号接地，这样它可以被提供给功率控制放大器32的同相输入端。功率控制放大器32同相输入端的电压随着通过电阻33压降的增加而增加。功率控制放大器32使Vtot随着同相输入端的电压达到平衡而停止增加。
[0042]节点72的电压反馈信号允许RF功率控制器50在启用模式时调节RF功率放大器24的输出功率。如果节点64的输出功率太高，节点72的反馈信号增加，引起功率控制放大器32降低VQUT。Vqut的降低使RF功率放大器24输出更少的功率。如果节点64的输出功率太低，节点72的反馈信号降低，引起功率控制放大器32提高VOT。Votit的增加引起RF功率放大器24输出更多的功率。
[0043]Pin在t5时降至IJ 0，如图2所示。结果，Vout和节点64的输出功率降到O。定向耦合器22不再提供一个反馈信号给RF峰值检波器70。作为回应，RF检波器30使节点82的电压降为VKEF2。在一个理想的电路中，功率控制放大器32的输入电压在t5后等于Vkef2，节点62的电压大约为O伏(例如，200uV)。然而，在实际的RF功率控制器中，功率控制放大器32输入端的差分电压从O改变到功率控制放大器32的偏置电压(例如，10mV)。此外，节点82的电压由Pin的偏置电压和RF峰值检波器70弥补为更高或者低于VKEF2。
[0044]VEEF284在功率控制放大器32 (例如，50mV)的反相输入端引入一个更小的电压。在节点54的任何偏置电压会引起功率控制放大器32的反相输入电压在待机模式从Vkef2改变，Pin应该为O。如果通过肖特基二极管36和38的压降不相等或者检波器30的输入端无偏置，RF检波器30的输入中应该有一个偏置。偏置在待机模式时会引起更多或更少的电流流进MOS 34，这会通过一些偏置电压使节点82的电压高于或低于Vkef2。此外，功率控制放大器32会有一些偏置电压存在。这些偏置电压可以是正也可以是负。
[0045]在待机模式开关56是打开时，节点82的负偏置电压会引起节点62的电压上升到Vino 一个负极偏置电压存在，当启用模式开始时，节点62的电压可能为Vin，会引起不准确的控制信号VOTT。当开关56在启用模式时断开，负极偏置电压持续引起RF功率控制器50输出一个不准确的控制电压。节点52的不准确的控制电压引起RF功率放大器24输出一个不准确的功率输出。一个正偏置电压可以引起功率控制放大器32的三极管在待机模式时断开，引入一个延迟给功率控制放大器32的开始。当功率控制放大器32在启用模式启动时，延迟可以导致Vott不希望的变化。
[0046]Vout由于偏置电压在启用模式时是不准确的。与RF功率控制器50相关联的偏置电压可以引起功率控制放大器32的增益明显改变(例如，5-10%)。偏置电压在待机模式时，可以通过耦合如图1所示功率控制放大器32周围的自动归零回路(包括自动归零放大器26)被消除。在待机模式时，自动归零回路组成一个在功率控制放大器32周围的闭合回路。
[0047]在图1RF功率控制器50，与RF功率控制器50有关联的偏置电压低，引起开关56打开，将节点62从输出节点52断开。也在时间t6，TXB变高，引起N沟道MOS 40导通，将Vqut耦合接地。TXB使开关58和60关闭，将自动归零放大器26的反相输入与节点62耦合，使自动归零放大器26的同相输入与电压源VKEF188耦合。VKEF188是一个参考电压源。
[0048]在待机模式下，自动归零放大器26使节点62的电压为Vkefi，消除了与RF功率控制器50有关联的偏置电压的不利影响。Vkefi最好是一个小的正电压(例如，IOOmV),这样功率控制放大器32中的三极管在待机模式时是导通的，以消除在时间t8VOTT中不希望的步幅。如果自动归零放大器26检测到节点62的电压大于Vkefi的电压，自动归零放大器26的输出减小。P沟道MOS 28栅极电压的减小引起经过MOS 28从Vin到节点78的电流增加。节点78电压的增加在RF检波放大器30的反相输入端被检测到。RF检波放大器30使MOS 34通过电阻33输出更多的电流，以响应节点78电压的增加。节点82的电压随着通过电阻33压降的增加而增加。功率控制放大器32引起MOS 80输出更少的电流给节点62，以响应节点82电压的增加，从而降低节点62的电压。由自动归零回路组成的闭环引起节点62的电压降低，直到它与Vkefi的电压相等。此时，在功率控制放大器32的输入端的电压反映功率控制放大器的偏置。
[0049]如果自动归零放大器26检测功率控制放大器32的输出低于VKEF1，自动归零放大器26引起功率控制放大器32的同相输入电压通过传输更少的电流经过P沟道MOS 28而减少。经过MOS 28电流的减少引起节点78电压的减少。RF检波放大器30引起MOS 34输出更少的电流经过电阻33，以响应节点78电压的减少。节点82电压的减少引起功率控制放大器32增加经过P沟道MOS 80的电流。通过这种方式，自动归零放大器26引起节点62的电压增加，直到它与Vkefi相等。自动归零放大器26保持待机模式剩余部分节点62VKEF1的电压。当RF功率放大器24开始在时间t8需要功率时，这允许节点62的电压接近O，导致一个准确的输出信号VOT。待机模式的持续时间至少应该与自动归零放大器26中节点62电压为Vkefi的时间一样。
[0050]自动归零放大器26取消正极和负极电压偏置。当功率控制放大器32的输入电压有变化时，偏置电压存在。自动归零放大器26通过设置待机模式时功率控制放大器32的同相输入的电压取消偏置电压，这样节点62的电压达到VKEF1。
[0051]在时间t7 (图2)下一个启用模式的开始，开关58和60都是打开的，开关56是断开的，以及MOS 40是断开的。Pin在时间t8开始加大。RF功率控制器50可以迅速地在时间t8输出一个控制电压给RF功率放大器24，因为自动归零放大器26已经取消任何负极偏置电压，可能会引起功率控制放大器32开始的一个延迟。此外，功率控制放大器32轻微偏向开的状态。因此，当Pin上升，在t8 Vot无步幅。Vtot在t8从VKEn上升，因为所有的正极偏置电压已经从功率控制回路中取消。RF功率控制器50现在准确地调节RF功率放大器24的输出功率信号。
[0052]在t7和t9之间，开关58是打开的，这样自动归零放大器26不能够维持节点62的Vkefi，而功率控制放大器32输出一个控制信号给RF功率放大器24。自动归零放大器26输入端的差分电压发生在电容41和47上，当开关58和60在t7后是打开的。打开开关58和60允许电容41和47的电压以相同的速率衰减，这样自动归零放大器26输入之间的差分电压在整个启用模式大体保存。为电容41和47挑选相等的电容值还确保自动归零放大器26输入电压以相同的速率衰减。如果需要，电容47和开关60可以被移除，这样VkefA整个启用模式和待机模式耦合在自动归零放大器26的同相输入。这个技术是可取的，如果电容41的电容值足够大，这样Vkefi和电容的电压之间的差分电压在整个启用模式中是保存的，而没有电容47。
[0053]电容41和47允许自动归零放大器26持续取消与RF功率控制器50有关联的偏置电压，这样在前待机模式将被检测到。在下一个启用模式时，偏置电压持续被取消，而自动归零放大器26的反相输入从节点62断开。电容41和47的差分电压允许自动归零放大器26来设置一个经过MOS 28的电流，在前一个待机模式被决定来消除失调电压。自动归零放大器26使用这个差分电压来持续消除启用模式时偏置电压的影响。任何额外的偏置电压可以发生在启用模式的RF功率控制回路中，可以在下一个待机模式中通过自动归零放大器取消。
[0054]电阻43和45被提供在电容41和47之间，如图1所示，为了稳定回路给功率控制放大器32周围的自动归零回路引入频率补偿。电阻43和45移除回路中的相移，该相移通过电容41和47被引入。没有电阻43和45，振荡可能出现在自动归零回路中。
[0055]如果需要，RF功率控制器50的电压源可以在一个正极和负极值之间扩展(例如，从+3V到-3V)。在图1中，Vin将会被设置为正极电压源，接地端将会被设置为负极电压源。在控制器中，电压源Vkefi和Vkef2以及电容23可以使用如此的电压范围被移除。自动归零放大器26的同相输入在待机模式可以接地，这样GROUND是自动归零放大器26使用的参考电压，以取消偏置电压。功率控制放大器32的同相输入加上待机模式的任何Pin的偏置电压是O。节点62的电压可以通过自动归零放大器26调到0，而不引起启用模式开始时Vqut的步幅。
[0056]现在引用图3，RF功率控制器140在节点128提供一个输出电压信号Vqut给RF功率放大器102。在启用模式中，Vqut依赖于Pin被用在节点132上以及RF功率放大器102的传递函数。RF功率放大器102通过节点101提供功率给天线100。RF功率放大器102的功率输出由Vqut设定。RF功率控制器140使用一个来自电流检测电阻109的电流反馈信号来调节RF功率放大器102的功率输出。功率控制放大器110的反相输入通过电阻113和电压源VKEF2134耦合在Pin上。通过由电阻113和110组成的电阻分压器从Pin流到地。节点118的电压是应用到节点132电压的分数。电阻113和111的电阻值之比决定了这个分数。出现在功率控制放大器110的同相输入的电压等于节点118的电压加上电压源VKEF2134的电压。电压Vkef2可以是一个很小的正值(例如，50mV)。
[0057]功率控制放大器110通过P沟道M0S146控制节点130处的栅极电压来控制电流。当功率控制放大器Iio检测到反相输入(图2中t2)电压的增加，节点130的电压降低引起更多的电流从Vin流进P沟道MOS 146。当流进M0S146的电流达到流进电流源148的电流，节点116的电压开始上升。电容115被设置在米勒电容，有必要引入频率补偿给功率控制回路来稳定回路。
[0058]开关106在tl是关闭的，在t2时，一个输出信号被传输到输出节点128，以控制RF功率放大器102的功率输出。在t3，PIN的信号停止增加。RF功率放大器102在t2左右开始吸收来自节点138上输入电压源Vin的电流。Vin是一个电压源。电流开始通过感应电阻109从Vin流到RF功率放大器102，创建一个通过电阻109的压降。通过电阻109的压降出现在节点138和142之间。来自Vin由RF功率放大器102吸收的电流与节点101上的RF功率放大器102的功率输出成正比。因此，如果RF功率放大器102的功率输出降低，来自Vin的RF功率放大器102的电流也降低。如果RF功率放大器102的功率输出增加，来自Vin的RF功率放大器102的电流也增加。RF功率控制器140估量来自Vin的RF功率放大器102的电流，以直接估量节点101的功率输出。
[0059]电流检测放大器126估量通过感应电阻109的电流来产生一个表明通过电阻109的电流的电压信号。电压信号应用到节点120的功率控制放大器110。电流感应放大器126感应通过电阻109的电流。
[0060]电流感应放大器126放大节点142的电压和节点144的电压之间的差异。电阻103的电阻值应该明显大于电阻109，这样来自Vin在节点138的电流通过电阻109流进RF功率放大器102(例如，电阻103和109之比可以是2000:1)。当RF功率放大器102吸收少量或不吸收电流时，节点142的电压接近VIN。随着通过感应电阻109的电流增加，节点142的电压下降。节点142电压下降由电流感应放大器126放大并且被应用到P沟道M0S124的栅极，使P沟道M0S124吸收通过电阻103和进入电阻107且来自Vin的更多的电流。进入电阻107的增加的电流引起功率控制放大器110 (节点120)的输入端的电压上升。功率控制放大器110引起M0S146降低Vqut，为了响应节点120电压的增加。因此，当RF功率放大器102吸收通过电阻109的电流时，和当节点120达到平衡电压时，Vout停止增加。电流反馈信号允许RF功率控制器140调节RF功率放大器102的输出功率。
[0061]当RF功率放大器102的输出功率太低时，电流反馈信号也指示RF功率控制器140。电流感应放大器126检测到通过电阻109的电流的减少。作为回应，电流感应放大器126引起通过M0S124的电流的减少，这将使节点120的电压减少。功率控制放大器110检测节点120的电压的减少并且引起M0S146增加VQUT。Vqut的增加使RF功率放大器102增加它的功率输出信号。因此，在启用模式时，当RF功率放大器102需要增加或降低它的输出功率信号，来自电阻109的电流反馈信号指示RF功率控制器
[0062]在t6，TX变低，TXB变高，引起启用模式结束和待机模式开始。当TX是低时，开关106打开，将节点116从输出节点128断开。当TXB是高时，N沟道M0S104导通，将输出节点128接地。随着TX是低，开关112和114闭合，将自动归零放大器108的同相和反相输入与节点和电压源VKEF1136分别连接。自动归零放大器108现在检测节点106的电压是高于还是低于VKEF1。Veefi的值可以轻微高于O (例如，IOOmV)0自动归零放大器108输入端的差分电压由自动归零放大器108放大并且被应用到P沟道M0S122的栅极。
[0063]如果节点116的电压高于VKEF1，自动归零放大器108的输出降低，引起更多的电流流进P沟道M0S122和电阻105。因此，节点120的电压增加，这引起功率控制放大器110降低节点116的电压。如果节点116的电压小于VKEF1，自动归零放大器108的输出增加，引起更少的电流流进P沟道M0S122和电阻105。因此，节点120的电压降低，引起功率控制放大器110提高节点106的电压。因此，自动归零放大器108在待机模式调节节点电压VKEF1，为了取消功率控制回路任何正极或负极偏置电压。
[0064]t7和t9之间下一个启用模式，开关112和114打开，节点116的电压保持在100mV。功率控制放大器110准备在启用模式开始时发送一个控制信号给RF功率放大器102，因为自动归零放大器108已经取消任何可能引起功率控制放大器110开始时延迟的负极偏置电压，并且使功率控制放大器110轻微偏向打开状态。因此，在Pin后Vott不再上升。Vott现在从IOOmV迅速上升，因为所有的正极和负极偏置电压在功率控制回路被取消。RF功率控制器140可以准确调节RF功率放大器102的输出电压。
[0065]在t7和t9之间的下一个启用模式，当开关112和114打开时，自动归零放大器108输入端的差分电压发生在电容117和123中。差分电压允许自动归零放大器108持续取消在下一个启用模式中存在于RF功率控制回路中的偏置电压。当开关112和114又关闭时，可以进入RF功率控制回路的任何额外的偏置电压在下一个待机模式可以被自动归零放大器108取消。电阻119和121被加在电容117和123之间，还可以被加在如图3所示的自动归零放大器108的输入端，以将频率补偿引入自动归零回路以稳定回路。
[0066]现在参考图4，通过本发明的RF功率控制器150拥有一个双重带输出。RF功率控制器150可能具有如图1所示的偏置电压取消系统。RF功率控制器150接收一个来自节点170的电压反馈信号，如图1所示的RF功率控制器50。来自RF功率放大器160或162的存在于节点170处的电压通过定向耦合器164被反馈，当两个放大器均输出功率时。RF功率放大器160和162被用来传输功率给天线168。RF功率放大器160或162的每个输出通过天线供用器166连接到天线168。功率控制输入信号在节点172被提供。
[0067]RF功率控制器150被用来传送功率给RF功率放大器160或162。RF功率控制器150的输出可以被耦合在输出节点156或158，依赖于用户选择的SEL和SELB (SLEB简单的是SEL反相)的值。一个用户设置SEL高来将RF功率控制器150与RF功率放大器162耦合。当SEL是高时(SELB是低)，在启用模式时，开关152闭合和开关154打开并且RF功率控制器150传送一个控制信号给RF功率放大器162。[0068]MUX控制180，这可能是一个多路复用器，根据TX和SEL是高的周期决定开关N沟道M0S176是打开和断开。MUL控制180，当TX在待机模式是高或低时，TX为低将节点156接地，这导致M0S176在启用模式时是断开的。当SEL是高时，MUX控制180使M0S174在启用和待机模式是打开的。
[0069]设置SEL是低，耦合RF功率控制器150与RF功率控制器160耦合。当SEL是低时，开关154断开，开关152打开。在启用模式时，RF功率控制器150现在可以输送一个控制信号给RF功率放大器160。MUX通过SEL为低的TX周期控制电路180使N沟道M0S174为开或关。当SEL为低，MUX控制180在启用和待机模式维持M0S176为开。
[0070]双带射频功率控制器150可能也是一个控制器，接收一个由两个RF功率放大器吸收的电流的电流反馈信号(例如图3中所示RF功率控制器140)。熟知本技术的人将会称赞本发明的电路可使用除了以上描述和讨论的方案来实现。所有这些修改均在本发明的范围内，仅受权利要求限制。
【权利要求】
1.一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:一个耦合到一个RF功率放大器的功率控制放大器，在启用模式时给RF功率放大器提供一个控制信号，RF功率放大器提供一个与控制信号响应的功率输出信号；反馈电路提供一个表明功率输出信号的反馈信号，反馈电路耦合到RF功率放大器和功率控制放大器的输入，控制信号根据反馈信号和一个功率控制输入信号的差异来设定；自动归零回路耦合在功率控制放大器，反馈电路和RF功率放大器上，当在启用模式估量和存储电压偏移时，自动归零控制电路用来关闭一个取消回路，以及在启用模式时提供一个信号取消估量的偏移电压。
2.根据权利要求1所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:自动归零回路包括一个自动归零放大器，在启用模式时它耦合在功率控制放大器的输入和输出，在待机模式时耦合在功率控制放大器的输入，在启用模式时自动归零放大器估量电压偏移，在待机模式时提供信号取消估量的电压偏移；还包括一个在启用模式时与自动归零放大器耦合的参考电压，以及自动归零放大器在启用模式时使用参考电压估量电压偏移；还包括第一开关和第一电容，两者都稱合在自动归零放大器的输入，第一开关在待机模式时是打开的，以打开取消回路，在待机模式时自动归零放大器输入的电压被存储在第一电容，还包括一个参考电压，它在启用模式时耦合在自动归零放大器的第二输入，在启用模式时自动归零放大器使用参考电压估量电压偏移；还包括第二开关和第二电容，两者都耦合在自动归零放大器的第二输入，在待机模式时第二开关是打开的，这样在待机模式时自动归零放大器的第二输入端的参考电压存储在第二电容。
3.根据权利要求1所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:反馈电路提供一个电压反馈信号，还包括一个RF峰值检波器，用来提供一个低频电压反馈信号，以及一个RF探测放大器，用来电平移动低频电压反馈信号，以提供功率控制放大器的输入，还提供一个电压代表应用到RF功率放大器上的一个电流，还包括一个电流检测放大器，用来检测应用到RF功率放大器的电流，电流检测放大器给功率控制放大器的输入提供表明功率输出信号的反馈信号；功率控制放大器耦合在第二 RF功率放大器上，控制器被用来调节第二 RF功率放大器的第二功率输出信号；还包括一个耦合在功率控制放大器第二输入和功率控制输入信号之 间的参考电压源，还包括一个稱合到RF功率放大器的输出节点，以及一个耦合在输出节点和功率控制放大器之间的开关，开关在启用模式时是打开的，在待机模式时是关闭的，这样在待机模式时功率控制放大器可以给RF功率放大器提供控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:自动控制回路用来关闭取消回路来排除启用模式时RF功率放大器和待机模式时的RF功率放大器。
5.根据权利要求1所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:给一个RF功率放大器提供一个控制信号的端子以及仅在待机模式时给控制信号提供RF功率放大器，RF功率放大器提供一个与控制信号耦合的功率输出信号；用来产生一个表明功率输出信号的反馈信号，以及让反馈信号耦合在RF功率放大器和输入端的端子，控制信号根据反馈信号和一个功率控制输入信号的差异来设定；在启用模式时关闭取消回路来估量和存储电压偏置的端子，提供一个信号可以在待机模式时取消估量的偏置电压，用来关闭取消回路的端子与RF功率放大器耦合；反馈信号是一个电压反馈信号。
6.根据权利要求5所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:用来关闭取消回路的端子包括一个在启用模式时与输入和输出耦合的自动归零放大器，在待机模式时与输入耦合，自动归零放大器在启用模式时估量偏置电压并且在待机模式时提供信号取消偏置电压；还包括一个在启用模式时与自动归零放大器输入耦合的参考电压，自动归零放大器在启用模式时使用参考电压估量偏置电压；还包括第一开关和第一电容，两者都与自动归零放大器的输入耦合，第一开关在待机模式时是开的以打开取消回路，在待机模式时自动归零放大器输入端的电压存储在第一电容；还包括一个在起用模式时与自动归零放大器的第二输入耦合的参考电压，在启用模式时自动归零放大器使用参考电压估量电压偏置；还包括第二开关和第二电容，两者都与自动归零放大器的第二输入耦合，在待机模式时第二开关是打开的，这样自动归零放大器第二输入端的参考电压在待机模式时存储在第二电容。
7.根据权利要求6所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:还包括一个电流检测放大器用来检测应用到RF功率放大器的电流，电流检测放大器提供反馈信号表明输入端的功率输出信号。
8.根据权利要求7所述的一种射频功率控制器中的补偿电压取消系统，其特征是:仅在待机模式时提供一个控制信号给RF功率放大器用来调节RF功率放大器的功率输出信号，RF功率放大器提供一个与控制信号响应的功率输出信号；产生一个表明功率输出信号的反馈信号，反馈信号被提供给功率控制放大器的输入，控制信号由功率控制放大器根据反馈信号和一个功率控制输入信号的差异设置；取消回路包括一个自动归零放大器，在启用模式时与功率控制放大器的输入和输出耦合，在待机模式时与功率控制放大器的输入耦合。
【文档编号】H03G3/20GK103618512SQ201310613039
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】不公告发明人 申请人:苏州贝克微电子有限公司