专利名称：无线通信系统和半导体集成电路的制作方法
相关申请的交叉引用本申请要求以2004年6月24日提出的日本专利申请No.2004-186039作为优先权基础，在本申请中引用了该申请的全部内容作为参考。
背景技术：
本发明涉及适用于在诸如蜂窝电话之类的无线通信系统中使用的并检测发射输出的功率的检测电路的技术，具体来说，涉及适用于无线通信系统中的控制输出功率以便不超过指定的最大发射功率的输出功率检测电路的技术。
一般来说，为诸如蜂窝电话之类的无线通信设备(移动通信设备)中的发射输出部件提供了放大调制的发射信号的射频功率放大器。在无线通信设备中，进行控制，通过控制信号从基带电路或微处理器的控制电路等等获取所需要的发射功率。
在GSM(全球移动通信系统)制的无线通信设备中，通过提供APC电路并向射频功率放大器施加反馈来进行这样的发射功率控制。APC电路生成控制信号，用于通过检测来自射频功率放大器的输出功率，并将来自诸如基带电路之类的控制电路的输出电平指示信号Vramp和来自输出功率检测电路的检测输出，控制射频功率放大器的增益(参见日本未经审查的专利出版物2000-151310)。
另一方面，在CDMA(码分多址)制的无线通信设备中，进行限制器控制，通过检测射频功率放大器的输出功率并输出来自诸如基带电话之类的控制电路的极限信号，来控制发射功率，以便不超过最大发射功率。一般来说，CDMA的常规无线通信设备常常通过控制发射电路(RF-IC)内的可变增益放大器的增益来进行发射控制，以便调制和向上转换，同时，使射频功率放大器的增益保持恒定，生成射频功率放大器的输入信号。也是在CDMA制的这样的无线通信设备中，需要检测电路，该检测发射输出的功率，以进行上文所提及的限制器控制。
发明内容
在CDMA制的无线通信设备中，为正确地进行限制器控制，以便发射输出不超过最大发射功率，重要的是，在检测输出到发射功率检测电路中的发射功率的线性令人满意的情况下，检测电路的输出没有温度依赖性。
为设计具有极好的检测输出的线性的发射功率检测电路，本发明人研究了具有如图13所示的结构的检测电路，其中，具有如图12所示的结构的放大器是多级连接的。具有图12所示的单级放大器的检测电路只在狭窄的范围内表现了极好的线性，而具有图13所示的多级连接的放大器的检测电路在较宽的范围内表现出极好的线性。
另一方面，在图12所示的放大器中，通过给参考电流Iref提供适当的温度特性，检测电路的输出就可以免除温度特性。然而，在使用了图12所示的放大器的如图13所示的检测电路中，为进一步增大输出的线性，更改放大器的不同级中的集电极电阻的阻抗值是有效的。然而，由于更改集电极电阻的阻抗值会导致放大器的温度特性在每一级中不同，对于每一级放大器，必须改变恒流源的温度特性。
因此，利用如图13所示的检测电路，给予恒流源的温度特性的设计是困难的。如果恒流源的温度特性可以在各级放大器之中相同，则可以在各级放大器中共同使用恒流源，并通过电流镜电路，将操作电流提供到各级放大器。另一方面，更改每一级放大器的恒流源的温度特性将会使设计的负担过大，对于每一级放大器，需要不同的恒流源。结果，作为整个检测电路，电流消耗将会增大。
本发明的目标是提供对于发射输出功率具有极好的检测输出的线性并可以获得不具有温度依赖性的检测输出的发射功率检测电路，并提供使用发射功率检测电路的无线通信系统。
本发明的另一个目标是提供具有所需要的特征并需要少量的电流消耗的发射功率检测电路，并提供使用这种发射功率检测电路的无线通信系统。
本发明的另一个目标是提供可以正确地进行防止发射输出超过最大发射功率的限制器控制的无线通信系统，以及适用于进行限制器控制的无线通信系统的发射功率检测电路。
通过此说明书的描述以及附图，本发明的上文所提及的目标及其他目标和新颖的特征将变得显而易见。
下面将简要概述本发明的典型的实施方式。
本发明的发射功率检测电路包括整流检测部件，该部件包括多个放大器(每一个放大器都包括串联的双极晶体管)，并通过从单个级的放大器的输入晶体管的发射极提取整流输出并将它们合成来获取检测输出；补偿电压产生电路，该电路包括具有类似于构成整流检测部件的放大器的结构的伪放大器，以及以指定的比率更改伪放大器的输出，并产生用于补偿温度特性的电压的系数电路；以及减法电路，该减法电路通过将整流检测部件的输出电压减去补偿电压产生电路中产生的补偿电压来获取无温度依赖性的检测输出。
根据上文所提及的装置，当构成整流检测部件的放大器的特征由于温度波动而变化时，伪放大器的特征也以同样的方式变化。因此，可以通过将整流检测部件的输出电压减去具有伪放大器的补偿电压产生电路中产生的的补偿电压来获取无温度依赖性的检测输出。
基于具有类似于构成整流检测部件的放大器的结构的伪放大器的输出，产生用于补偿温度特性的电压，并补偿整流检测部件的输出电压。因此，在不提供复杂的和大规模的电路的情况下，可以轻松地进行补偿，温度补偿的设计工作可以减轻。此外，由于为补偿电压产生电路提供系数电路，由于整流检测部件的放大器的数量和补偿电压产生电路的放大器的数量之间的差而导致的温度特性的偏差可以轻松地得到校正。
优选情况下，提供了对构成整流检测部件的多个放大器和伪放大器通用的恒流源，从恒流源供应恒流的晶体管和放大器的当前晶体管在电流反射镜中连接在一起，以向放大器供应操作电流。通过此结构，就没有必要为每一个放大器提供恒流源，从而可以减少恒流源的数量，并可以降低电流消耗。此外，当提供了将构成整流检测部件的多个放大器的整流输出转换为电压时，通过调整系数电路的系数，可以校正由于电阻器的温度特性而产生的检测输出的温度依赖性。
下面将简要描述本发明的典型的实施方式所获得的效果。
根据本发明，可以获得对于发射输出功率具有极好的检测输出的线性并可以获得不具有温度依赖性的检测输出的发射功率检测电路，并可以获得使用发射功率检测电路的无线通信系统。此外，根据本发明，可以实现可以正确地进行防止发射输出超过最大发射功率的限制器控制的无线通信系统，以及适用于进行限制器控制的无线通信系统的发射功率检测电路。
图1是显示了根据本发明的发射功率检测电路的实施例的电路图。
图2是显示了构成图1的检测电路的微分放大器的具体示例的电路图。
图3是显示了构成图1的检测电路的伪分放大器的具体示例的电路图。
图4是显示了图1的实施例的检测电路中的微分放大器的输入和输出电压之间的关系的图形。
图5是显示了图1的实施例的检测电路中的输入和合成输出电压之间的关系的图形。
图6是显示了当在图1的实施例的检测电路中没有提供伪放大器时合成输出电压的温度依赖性的图形。
图7是在图1的实施例的检测电路中提供了伪放大器的情况下合成输出电压的温度依赖性的图形。
图8是显示了图2的实施例的运算放大器的变体的电路图。
图9是显示了图2的实施例的运算放大器的变体的电路图。
图10是显示了有效地应用了实施例的检测电路的无线通信系统的示例的方框图。
图11是显示了有效地应用了实施例的检测电路的无线通信系统的另一个示例的方框图。
图12是显示了在本发明之前研究的发射功率检测电路中使用的微分放大器的结构的电路图。
图13是显示了在本发明之前研究的发射功率检测电路中使用的微分放大器的结构的电路图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1显示了根据本发明的发射功率检测电路的实施例。此实施例的发射功率检测电路110包括对输入的射频信号RFin进行整流和检测的整流检测部件111；产生用于补偿温度特性的电压的补偿电压产生电路112；以及加法/减法电路113。整流检测部件111包括多个微分放大器AMP0到AMP4，它们从未显示的射频功率放大器(所谓的功率放大器)的输出端输入由耦合器等等获取的射频信号RFin。补偿电压产生电路112包括具有类似于微分放大器的结构的伪放大器D-AMP，以及以指定的比率改变伪放大器的输出的包括电阻器R1和R2的系数电路。加法/减法电路113包括电阻器R11到R14，这些电阻器将整流检测部件111的微分放大器AMP1到AMP4，运算放大器OP1和通过将合成的电压减去补偿电压产生电路中产生的补偿电压来获取无温度依赖性的检测输出的反馈电阻器Rf。
虽然没有特定的限制，但是，整流检测部件111包括具有多级结构的放大器串，其中，四个微分放大器AMP1到AMP4如此连接，以便它们的输入端子和输出端子串联，微分放大器AMP0平行于放大器串。由耦合器等等获取的射频信号RFin通过衰减器ATT被输入到微分放大器AMP0，其中，极好的线性是在比利用微分放大器AMP1到AMP4更高功率的区域获得的。
微分放大器AMP0的输出通过电阻器R10进一步与由电阻器R11到R14合成的微分放大器AMP1到AMP4的合成输出相加。微分放大器AMP0到AMP4的输出以对应于分别连接到它们的输出端子和加法/减法电路113的反馈电路的电阻器R10到R14之间的电阻比的比率进行合成。
如果电阻器R10到R14具有完全相同的阻抗值，则微分放大器AMP0到AMP4的输出的温度特性变得完全相同，电路的设计在补偿温度特性方面变得十分容易，同时应该将电阻器R10到R14设置到彼此不同的值，以增大整个检测电路的输出的线性。应该基于电路的结构和元件，决定电阻器R10到R14的最佳阻抗值，它们随着微分放大器AMP0到AMP4的电路结构和元件的不同而不同。
打开伪放大器D-AMP，以便没有有效信号输入到输入端子。通过此结构，只有依赖于其自己的温度依赖性的电压在伪放大器D-AMP的输出中显示出来。
在此实施例的发射功率检测电路110中，即使整流检测部件111的微分放大器AMP0到AMP4的输出具有温度依赖性，由于具有类似于这些微分放大器的结构的结构的伪放大器D-AMP的输出具有相同温度依赖性，通过将微分放大器AMP0到AMP4的合成输出减去伪放大器D-AMP的输出，可以获取无温度依赖性的检测输出Vdet。
整流检测部件111的微分放大器具有四级，而补偿电压产生电路112的伪放大器具有一级。结果，在两者的温度特性中有某些偏差。然而，在此实施例中，在伪放大器D-AMP的随后的级中提供了系数电路(电阻器R1和R2)，对系数电路的系数适当地进行调整，以修正温度特性的偏差，以便可以以较高的精度进行温度特性补偿。系数电路的系数是根据整流检测部件111的放大器串的级的数量来进行设置的。
图2显示了适用于本发明的检测电路的整流检测部件111的微分放大器AMP1到AMP3的结构的示例。图3显示了补偿电压产生电路112的伪放大器D-AMP的结构的示例。
如图2所示，此实施例中的微分放大器AMP1到AMP3包括其发射极彼此连接在一起的一对微分晶体管Q1和Q2；连接到晶体管Q1和Q2的共发射极的恒流晶体管Q3以及其发射极电阻器Re1；在微分晶体管Q1和Q2的集电极之间连接的集电极电阻Rc1和Rc2和功率电压端子Vcc；用于传输放大器的输出的DC切断电容器C1和C2，，即，只有到下一级的放大器的微分晶体管Q1和Q2的集电极电压的AC元件；在微分晶体管Q1和Q2的共发射极和接地点之间连接的并被经过Q1和Q2整流的电流充电并保留检测电压的平滑电容器C0；在恒流晶体管Q3的基极和集电极之间连接的耦合电容器C3；以及在恒流晶体管Q3的发射极和接地点之间连接的耦合电容器C4。
对应于由耦合器等等提取的功率放大器的输出功率的微分射频信号RFin和/RFin被输入到微分晶体管Q1和Q2的基极端子，从偏压产生电路116施加给出操作点的偏压Vbias。通过此操作，Q1和Q2的集电极电流增大或缩小，平滑电容器C0交替地被集电极电流充电，从而产生了通过RFin的全波整流获取的检测电压。
在伪放大器D-AMP中，如图3所示，省略图2的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2中的Q2，只使用晶体管Q1，并省略集电极电阻Re。只用与整流检测部件111的放大器的输入微分晶体管Q1和Q2的偏压电势相同的偏压电势Vbias施加到伪放大器D-AMP的晶体管Q1的基极端子，并且不允许对应于由耦合器等等提取的功率放大器的输出功率的射频信号RFin和/RFin。
在此实施例中，在整流检测部件111的最后一级的放大器AMP4和并行提供的微分放大器AMP0中，排除了图2所示的微分放大器中提供的集电极电阻Rc1和Rc2，微分晶体管Q1和Q2的集电极直接连接到功率电压端子Vcc，没有提供DC切断电容器C1和C2(在图形中没有显示)。没有提供DC切断电容器C1和C2的原因是，放大器AMP4和AMP0没有下一级的放大器。此外，在此实施例中，为使温度特性基本上相同，整流检测部件111的微分放大器AMP0到AMP4具有相同的电路结构，但是，集电极电阻Re1和Re2和DC切断电容器C1和C2除外，并进一步使用相同大小的晶体管和相同集电极电阻值。
除了上文所提及的微分放大器AMP0到AMP4，还提供了偏置电路115和偏压产生电路116。偏置电路115向恒流晶体管Q3的基极提供指定的偏压，以向微分放大器供应操作电流。偏压产生电路116作为操作点向微分晶体管Q1和Q2的基极施加直流偏压电势Vbias(例如，2.2V)。这些偏置电路115和116是作为对微分放大器AMP1到AMP4，以及AMP0，伪放大器D-AMP共用的电路而提供的。偏置电路115包括供应参考电流Iref的参考电流源RIS；作为集电极电流供应参考电流Iref的晶体管Q4；以及其发射极电阻器Re2。
偏置电路115的晶体管Q4具有所谓的二极管连接结构，其中，基极和集电极被耦接的，基极端子连接到微分放大器AMP0到AMP4的恒流晶体管Q3的基极端子，以及伪放大器D-AMP以构成电流镜电路(请参见图9)。通过此结构，根据Q4和Q3之间的大小比(特别是发射极大小比)，向放大器的恒流晶体管Q3提供了与参考电流Iref成比例的电流。
偏压产生电路116可以通过没有温度依赖性和电源电压依赖性的诸如带隙基准电路之类的恒压电路构成。当具有这样的恒压电路时，参考电流源RIS可以通过接收由基极端子中的恒压电路产生的电压并供应成比例的电流的双极晶体管来构成。参考电流源RIS和偏压产生电路116可以安装在其上面安装了检测电路110的相同半导体芯片上。然而，或者，可以提供供应参考电流Iref的外部端子和施加偏压电势Vbias的外部端子，以从芯片的外面提供它们。
在图2的微分放大器中，随着输入功率变大，检测电压很可能变高，恒流晶体管Q3的集电极电压也会变高，灵敏度变低，线性变低。然而，在Q3的基极和集电极之间连接了耦合电容器C3。通过此结构，耦合电容器C3将检测电压的上升转移到Q3的基极，以增大基极偏压，结果，检测灵敏度就可以增大，从而可以提高线性。在恒流晶体管Q3的发射极和接地点之间连接的耦合电容器C4降低了恒流晶体管Q3的发射极的AC阻抗，以提高增益，并增大灵敏度。可以省略这些耦合电容器C3和C4，以使用具有如图12所示的相同电路结构的放大器。
图4显示了使用具有图2所示的结构的微分放大器的图1的检测电路中的放大器AMP0到AMP4的输入功率的输出电压的相应的特征曲线。图5显示了通过合成输入功率的放大器的输出获得的电压的特征曲线。在图4中，符号E表示微分放大器AMP0的特征曲线；符号A表示微分放大器AMP1的特征曲线；符号B表示微分放大器AMP2的特征曲线；符号C表示微分放大器AMP3的特征曲线；以及符号D表示微分放大器AMP4的特征曲线。
在图5中，符号(a)表示微分放大器AMP4的特征曲线；符号(b)表示微分放大器AMP3和AMP4的输出的合成输出的特征曲线；符号(c)表示微分放大器AMP2、AMP3和AMP4的输出的合成输出的特征曲线；符号(d)表示微分放大器AMP1到AMP4的输出的合成输出的特征曲线；符号(e)表示微分放大器AMP1到AMP4的输出和AMP0的输出的合成输出的特征曲线。
单个放大器的特征曲线与第一级的放大器AMP1的特征曲线几乎相同。在图4中，微分放大器AMP2的特征曲线B朝着比微分放大器AMP1的特征曲线A更低的功率的方向发展。这是因为，被微分放大器AMP1放大的信号被输入到微分放大器AMP2，而该微分放大器AMP2在比微分放大器AMP1更低的输入功率级别执行放大操作。相同的道理对于微分放大器AMP3和AMP4也是成立的。
并联的微分放大器AMP0的特征曲线E朝着比微分放大器AMP1的特征曲线A更高的功率的方向发展。这是因为，在微分放大器AMP0的输入中提供了衰减器，以抑制输入信号的电平。通过此结构，微分放大器AMP0在比放大器AMP1到AMP4的更高的功率的区域表现出了极好的线性。如图5所示，可以理解，通过合成所有放大器的输出，在从低功率到高功率的所有区域，输出的线性都变得令人满意。
此外，虽然在此实施例中参考电流Iref是没有温度依赖性的电流，但是，由于集电极电阻和晶体管的温度特性，如虚线E1和E2所示的温度，微分放大器AMP0的特征曲线发生波动。其他放大器AMP1到AMP4的特征曲线也由于诸如E1和E2之类的温度而发生波动，尽管图形中没有显示。结果，图1的检测电路的输出Vdet由于如图6所示的温度而发生波动。然而，由于图1的检测器电路提供伪放大器D-AMP以通过伪放大器的温度依赖性取消微分放大器AMP0到AMP4的温度依赖性，作为合成输出的检测输出Vdet表现出了如图7所示的无温度依赖性的特征曲线。
在此实施例中，微分放大器AMP0到AMP4的输出端处的电阻器R10到R14的阻抗值被分别设置为不同的值，以提高整个检测电路的输出的线性。如此，对于不同的放大器，将输出端的电阻器设置为不同阻抗值，可以对于每一个放大器，使每一个放大器的输出的温度特性不同。然而，由于放大器的输出端的电阻器R10到R14的阻抗值之间的差而导致的运算放大器AMP0到AMP4的输出的温度特性之间的差小于由于放大器内的集电极电阻的阻抗值之间的差而导致的放大器的输出的温度特性的差。
根据前面描述的方法，放大器内的集电极电阻的阻抗值被改变，以提高输出的线性，由于集电极电阻而发生的输出的温度依赖性通过提供到恒功率源的温度依赖性而被取消。另一方面，根据此实施例中的方法，放大器AMP0到AMP4的输出端的电阻器R10到R14的阻抗值被改变以提高线性，由于放大器内的集电极电阻而发生的输出的温度依赖性通过伪放大器D-AMP的输出的温度依赖性和对系数电路中的系数值的调整而被取消。因此，后者比前者具有更大的优点，因为，输出线性稍微缩小，但可以缩小恒流源的数量，以便可以缩小电路，以降低电流消耗。
图8显示了优选情况下在本发明的检测电路中使用的图2中的运算放大器的变体。
根据此变体，在图2的微分放大器中，在微分晶体管Q1和Q2的共发射极和恒流晶体管Q3的基极之间提供的耦合电容器C3，在微分晶体管Q1和Q2的集电极之间连接的电阻器R21和R22的连接节点N1和恒流晶体管Q3的基极之间进行连接。也是在此变体中，随着平滑电容器C0的检测电压或充电电压C0变高和微分晶体管Q1和Q2的发射极电势变高，Q1和Q2的集电极电势也会变高。因此，与图2的微分放大器一样，耦合电容器C3将检测电压的上升转移到Q3的基极，以增大基极偏压，以便检测灵敏度就可以增大，从而可以提高线性。
图9显示了图2中的微分放大器的第二个实施例。
根据此变体，在图2的微分放大器中，在微分晶体管Q1和Q2的共发射极和恒流晶体管Q3的基极之间提供的耦合电容器C3，在随后一级的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2的共发射极和前一级的恒流晶体管Q3的基极之间进行连接。
与图2的微分放大器一样，由于检测电压随着输入功率的增大而上升，如在此变体中，通过在随后一级的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2的共发射极和前一级的恒流晶体管Q3的基极之间连接耦合电容器C3，将恒流晶体管Q3的基极电势提高，以进一步提高检测灵敏度，从而可以提高线性。
其中连接了耦合电容器C3的位置不仅限于下一级的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2的共发射极。也可以是第三或第四级的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2的共发射极。此外，也可以在第二级的微分放大器的恒流晶体管Q3的基极和第三或第四级的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2的共发射极之间连接耦合电容C3。
图10作为其中有效地应用了上文所提及的实施例的检测电路的无线通信系统的示例，显示了能够进行WCDMA(宽带CDMA)制的无线通信的通信系统的简要结构。
在此应用中，在具有针对发射/接收信号的调制/解调功能的射频处理电路中提供了上文所提及的实施例的发射功率检测电路110。
在图10中，ANT表示用于发射和接收信号波的天线。100表示射频半导体集成电路(RF-IC)，该电路包括上文所提及的实施例的发射功率检测电路110，将发射功率检测电路110的检测电压Vdet转换为数字信号的AD转换电路120，调制并向上转换发射信号(I和Q信号)的发射电路130，以及下转换用于解调的接收到的信号以产生I和Q信号的接收电路140。210表示消除从RF-IC输出的发射信号中的不需要的波的带通滤波器。220表示将经过调制的发射信号进行功率放大的射频功率放大器。300表示在射频功率放大器210和天线之间提供的前端模块。400表示基带电路(基带LSI)，该电路基于发射数据(基带信号)产生I和Q信号，并为RF-IC 100的发射电路130内提供的可变增益放大器产生控制信号PCS，并将它提供到RF-IC 10。
射频功率放大器210是作为模块(电子零件)构建的，在其上面，在绝缘板上安装了功率放大器和功率放大器的从外部安装的元件，其中，将功率放大器制成包括放大晶体管，以及偏置电路等等的半导体集成电路，从外部安装的元件表示用于进行DC切断的电容元件和用于进行阻抗匹配的电感元件。此说明书中引用的模块是一个对象，在该对象中，在诸如陶瓷板之类的绝缘板(在表面上和内部可以进行印刷布线)上安装了多个半导体芯片和分离部件，单个部件如此构建，以便作为通过印刷布线和接合线耦接在一起的一个电子部件，以便它们充当指定的角色。
在WCDMA制的通信系统中，多个终端(蜂窝电话)使用同一频道同时进行通信。因此，在基站中，当从一个终端发出的发射信号小于从其他终端发出的信号时，该终端的信号就被淹没在其他终端的大功率的信号中，并变得无法辨别，从而导致频率使用效率降低。然而，当某一终端发射了超过指定最大发射电平的信号时，使用同一频道的单元内所有终端都可能无法进行通信。
相应地，根据WCDMA的规范，基站向单个终端指出功率级别(增大或缩小功率)，以便从各个终端发出的信号处于同一个电平，而各个终端在每一个时隙进行详细的发射控制(667μs)。然而，在这样的功率控制中，来自基站的指示只是功率增大或缩小信息，并不包含具体的发射电平信息。因此，当基站连续地发送功率增大指示时，接收到该指示的终端可能会产生超过最大发射功率的输出。
为避免这样的情况，即，为防止单个终端进行超过最大发射电平的发射，需要限制输出功率的功能(限制器功能)。限制器功能包括用于检测终端的发射电平的检测功能，以及用于使用探测信号来控制功率的功能。在图10的系统中，在RF-IC 100内提供了用于检测发射电平的检测功能，在基带LSI 400中提供了功率控制功能。
具体来说，在RF-IC 100中提供的发射功率检测电路110的检测电压Vdet在被输入到基带LSI 400之前在AD转换电路120中进行了A/D转换。基带LSI 400根据检测电压数据DVD确定发射电平，并将来自基站的功率增大或缩小指示与当前发射电平进行比较。如果作出了功率增大指示并且没有超过最大发射电平，则基带LSI 400向发射电路130内的可变增益放大器发送这样的控制信号，以便提高输出功率，而如果超过了最大发射电平，则向可变增益放大器发送这样的控制信号PCS，以便不提高输出功率。
在图10的系统10中，前端模块300包括将发射信号和接收到的信号分开的双工器310(多路分解器)；阻止直流电压传输的隔离器320；从功率放大器220的输出功率中提取交流信号的耦合器330；将由耦合器330提取的信号衰减的衰减器340；以及将单相交流信号转换为彼此之间有180度的相位差的微分交流信号的单一微分转换器350。
双工器310也可以作为滤波器起作用，它可将从天线ANT接收到的信号中的不需要的频率的信号消除。
若不在前端模块300中提供耦合器330、衰减器340，以及单一微分转换器350，可以将它们与功率放大器220一起安装在诸如陶瓷板之类的绝缘板上，以便它们被配置为一个模块(功率模块)。可以在基带LSI 400中而不在RF-IC 100中提供AD转换电路120，该电路将发射功率检测电路110的检测电压Vdet转换为数字信号，也可以作为单独的IC来配置。可以使用电容元件等等来代替从功率放大器220的输出功率中提取交流信号的耦合器330。此外，当配置了能够进行WCDMA制和GSM制的通信的多频带无线通信系统时，在双工器310和天线ANT之间提供了信号切换开关(所谓的天线开关)。
图11显示了有效地应用了上文所提及的实施例的检测电路的无线通信系统的另一个应用示例。在此应用中，在对发射信号进行功率放大的功率放大器220中中提供了上文所提及的实施例的发射功率检测电路110。应该理解，图11中的与图10中的电路和部件相同的电路和部件由相同的参考编号来进行标识，省略了重复的描述。
在此应用中，可以作为半导体集成电路(IC)在一个半导体芯片上形成功率放大器220和检测其输出功率的检测电路110。然而，由于功率放大器210消耗大量的功率并易于发热，因此，最好作为独立的IC来构成发射功率检测电路110，或作为在功率放大器的附近与偏压控制电路一起在半导体芯片上形成的IC来提供，并与IC和电容器一起作为功率模块安装在绝缘板上，如此构成功率放大器220。
具体来说，当发射功率检测电路110由包括如图2所示的双极晶体管的放大器构成时，功率放大器220由MOSFET构成，优选情况下，它们可以作为单独的IC来构成，以降低芯片成本。在此应用中，发射功率检测电路110的检测电压Vdet被输入到基带LSI 400，而不必穿过RF-IC 100。可以在任何功率模块或基带LSI400中提供AD转换电路，该电路将检测电路110的检测电压Vdet转换为数字信号，也可以作为单独的IC来构成。
也是在此应用中，可以在前端模块300中提供耦合器330、衰减器340、单个微分转换器350。然而，它们也可以在安装了功率放大器220和发射功率检测电路110的模块中提供。此外，虽然没有显示，检测功率放大器220的输出功率的检测电路110也可以作为独立于功率放大器或功率模块的单独的电子部件(IC)来构成。
在上文中，虽然是基于优选实施例来详细描述本发明的发明人作出的本发明，但是，不言而喻，本发明不仅限于这些优选实施例，在不改变本发明的主要精神的情况下，可以以各种方式进行修改。例如，在此实施例中，作为伪放大器D-AMP，可以省略构成整流检测部件的微分放大器的微分晶体管Q1和Q2中的Q2，只使用晶体管Q1，并可以省略集电极电阻Rc1和Rc2。然而，可以在图3的晶体管Q1的集电极和功率电压Vcc之间提供集电极电阻Rc1。
在上文所提及的实施例中，在整流检测部件111的最后一级的放大器AMP4和并行提供的微分放大器AMP0中，排除了图2所示的微分放大器中提供的集电极电阻Rc1和Rc2，微分晶体管的集电极直接连接到功率电压端子。然而，放大器AMP4和AMP0也可以具有集电极电阻Rc1和Rc2。
此外，在图1的实施例中，整流检测部件111也可以通过包括四个放大器的放大器串以及一个并行放大器来构成。然而，可以只将四个放大器AMP1到AMP4串联，而排除并行放大器AMP0，或者放大器串可以包括三个或五个或更多放大器，而不是四个。虽然上文所描述的补偿电压产生电路112包括一个伪放大器D-AMP和系数电路(R1，R2)，但是，也可以使用这样的补偿电压产生电路，在该电路中，包括伪放大器串(该伪放大器串包括的放大器的数量与整流检测部件111中的放大器串中所包含放大器的数量一样多)，对应于AMP0的一个并行放大器，以及对应于R10到R14的合成电阻器。
在上文所提及的实施例中，作为构成整流检测部件111的放大器，使用了微分放大器，该微分放大器包括了其发射极共同连接的微分晶体管。然而，与图3所示的伪放大器一样，可以使用只具有晶体管Q1的发射极跟随器类型的放大器。在此情况下，整流检测部件111进行半波整流，但不需要图10中显示的单个微分变频器电路350。
前面的描述主要讲述了发明人作出的发明应用于能够通过WCDMA制进行发射和接收的无线通信系统中的输出功率的检测电路的情况，这是作为本发明的背景的应用范围。然而，本发明不仅限于此，并可以在其他通信系统(如CDMA和GSM制)中的蜂窝电话和移动电话，或构成诸如无线局域网之类的无线通信系统的发射功率检测电路中使用。
权利要求
1.一种无线通信系统，包括将发射信号放大的射频功率放大器；检测被射频功率放大器放大的发射信号的发射功率的发射功率检测电路；以及控制电路，该控制电路从基站接收有关发射电平的信息，以控制发射功率，当根据由发射功率检测电路检测到的检测输出判断发射功率超过了指定的最大发射功率时，限制发射功率增加，其中，发射功率检测电路包括整流检测部件，该部件包括串联的多个微分放大器，每一个微分放大器都包括微分晶体管对，其发射极共同连接，并向其基极端子输入待检测的信号，该部件还包括平滑电容器，每一个平滑电容器都连接到构成每一个微分放大器的微分晶体管对的共发射极端子；具有类似于微分放大器的结构的伪放大器；系数电路，该系数电路产生通过将伪放大器的微分晶体管的发射极电压乘以规定的系数而获得的第一电压；以及减法电路，该减法电路产生对应于通过合成由多个微分放大器检测到的输出而获得的第三电压和由系数电路调整的第一电压之间的差的第二电压，其中，发射功率检测电路就检测输出的线性方面的增加而言，其通过串联的多个微分放大器具有的线性范围比通过单个微分放大器具有的线性范围更宽，并输出通过用来自减法电路的伪放大器的温度依赖性补偿微分放大器的温度依赖性而获得的第二电压。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，系数电路的系数是根据整流检测部件的串联的微分放大器的数量来进行设置的。
3.根据权利要求2所述的无线通信系统，其中，整流检测部件进一步包括与串联的多个微分放大器并行提供的微分放大器。
4.根据权利要求3所述的无线通信系统，其中，在用于从射频功率放大器的输出中提取交流分量的交流信号提取装置和并行提供的微分放大器的输入端子之间提供信号衰减装置。
5.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，在用于从射频功率放大器的输出中提取交流分量的交流信号提取装置和整流检测部件的输入端子之间提供将单相信号转换为微分信号的单个微分转换装置。
6.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，在多个微分放大器中的每一个微分放大器中提供平滑电容器。
7.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，微分放大器包括恒流晶体管，该晶体管连接到微分晶体管对的共发射极端子，并向微分晶体管提供操作电流，不具有温度依赖性的电流被提供到恒流晶体管。
8.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，射频功率放大器是作为一个电子部件构建的，该电子部件包括在半导体集成电路上构成的功率放大器电路，功率放大器电路的单块元件，功率放大器电路和单块元件安装在绝缘板上，以及其中，发射功率检测电路与功率放大器电路一起安装在绝缘板上。
9.一种包括检测电路的半导体集成电路，检测电路包括整流检测部件，该部件包括串联的多个微分放大器，每一个微分放大器都包括微分晶体管对，其发射极共同连接，并向其基极端子输入待检测的信号，该部件还包括平滑电容器，每一个平滑电容器都连接到构成每一个微分放大器的微分晶体管对的共发射极端子；具有类似于微分放大器的结构的伪放大器；系数电路，该系数电路产生通过将伪放大器的微分晶体管的发射极电压乘以规定的系数而获得的第一电压；以及减法电路，该减法电路产生对应于通过合成由多个微分放大器检测到的输出而获得的第三电压和由系数电路调整的第一电压之间的差的第二电压，其中，检测电路就检测电路的检测输出的线性方面的增加而言，其通过串联的多个微分放大器具有的线性范围比通过单个微分放大器具有的线性范围更宽，并输出通过用来自减法电路的伪放大器的温度依赖性补偿微分放大器的温度依赖性而获得的第二电压。
10.根据权利要求9所述的半导体集成电路，其中，系数电路的系数通过电阻的比率进行设置。
11.根据权利要求9所述的半导体集成电路，其中，整流检测部件进一步包括与串联的多个微分放大器并行提供的微分放大器。
12.根据权利要求11所述的半导体集成电路，其中，在与多个微分放大器并行提供的微分放大器的前一级中提供衰减装置。
13.根据权利要求9所述的半导体集成电路，其中，微分放大器包括恒流晶体管，该晶体管连接到微分晶体管对的共发射极端子，并向微分晶体管提供操作电流，在恒流晶体管的基极和集电极之间耦接了用于提高灵敏度的第一电容元件。
14.根据权利要求13所述的半导体集成电路，其中，在恒流晶体管的发射极和地线之间耦接了第二电容元件。
15.根据权利要求9所述的半导体集成电路，其中，伪放大器具有微分晶体管对的一个晶体管。
16.根据权利要求14所述的半导体集成电路，其中，伪放大器具有微分晶体管对的一个晶体管，晶体管的集电极端子直接连接到功率电压端子。
17.一种半导体集成电路，包括发射电路，该发射电路具有用于调制发射信号的功能和用于向上转换发射信号的功能；接收电路，该接收电路具有用于向下转换接收到的信号的功能和用于解调接收到的信号的功能；以及检测电路，包括整流检测部件，该部件包括串联的多个微分放大器，每一个微分放大器都包括微分晶体管对，其发射极共同连接，并向其基极端子输入待检测的信号，该部件还包括平滑电容器，每一个平滑电容器都连接到构成每一个微分放大器的微分晶体管对的共发射极端子；具有类似于微分放大器的结构的伪放大器；系数电路，该系数电路产生通过将对应于伪放大器的共发射极端子的端子之间的电压乘以规定的系数而获得的第一电压；以及减法电路，该减法电路产生对应于通过合成由多个微分放大器检测到的输出而获得的第三电压和由系数电路调整的第一电压之间的差的第二电压，其中，检测电路就检测输出的线性方面的增加而言，其通过串联的多个微分放大器具有的线性范围比通过单个微分放大器具有的线性范围更宽，并输出通过用来自减法电路的伪放大器的温度依赖性补偿微分放大器的温度依赖性而获得的第二电压。
全文摘要
可以提供对于发射输出功率具有极好的检测输出的线性并可以获得不具有温度依赖性的检测输出的发射功率检测电路，并可以获得使用发射功率检测电路的无线通信系统。本发明的发射功率检测电路包括整流检测部件，该部件包括多个放大器(每一个放大器都包括串联的双极晶体管)，并通过从单个级的放大器的输入晶体管的发射极提取整流输出并将它们合成来获取检测输出；补偿电压产生电路，该电路包括具有类似于构成整流检测部件的放大器的结构的伪放大器，以及以指定的比率更改伪放大器的输出，并产生用于补偿温度特性的电压的系数电路；以及加法/减法电路，该减法电路通过将整流检测部件的输出电压减去补偿电压产生电路中产生的补偿电压来获取无温度依赖性的检测输出。
文档编号H04B7/00GK1713519SQ20051007912
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者吉见太佑, 山本昭夫, 五十岚丰 申请人:株式会社瑞萨科技