一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，提供了RF功率控制器，通過將RF功率控制器的輸出耦合到待機(jī)模式的自動歸零放大器，取消了功率控制回路中的補(bǔ)償電壓和外部偏置電壓。每個待機(jī)模式中，自動歸零放大器控制RF功率控制器的輸出。自動歸零放大器輸出端的電壓允許被取消的偏置電壓在啟用模式時被存儲。自動歸零放大器使用的存儲電壓消除了啟用模式時RF功率控制器輸出電壓中偏置電壓的影響。由于溫度，電源改變等引起的失調(diào)漂移由于頻繁的偏移抽樣而取消。
【專利說明】一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一個RF功率控制器。更特別地是，本發(fā)明涉及一個擁有偏置電壓取消的RF功率控制器。
【背景技術(shù)】:
[0002]一個RF功率放大器可能輸出功率給一個天線，作為一個負(fù)載吸收來自RF放大器的功率。一個RF功率控制器是一個電路，調(diào)節(jié)RF功率放大器的輸出功率。一個功率控制輸入信號告訴RF功率控制器應(yīng)該輸送給天線什么樣的功率水平，這可能被稱為“啟用”模式。因此，啟用模式是天線從RF功率放大器吸收功率的一個階段。RF功率控制器給RF功率放大器提供一個輸出電壓信號，以響應(yīng)電源控制輸入信號。輸出電壓表明RF功率放大器需要輸出的功率水平。RF功率控制器的輸出電壓和RF功率放大器之間的關(guān)系與RF功率放大器的輸出電壓形成一個轉(zhuǎn)移曲線。
[0003]RF功率控制器傳送RF功率放大器的輸出功率給功率控制輸入信號，其使用反饋信號指定的級別。來自RF功率放大器的反饋信號指定了 RF功率放大器在給定點輸出多少功率。RF功率放大器的輸出功率需求可能隨基站的距離改變而改變。RF功率控制器使用反饋信號來決定RF功率放大器是否輸出功率控制輸入信號需要的功率水平。與反饋信號響應(yīng)，RF功率控制器改變RF功率放大器的輸出電壓信號。反饋信號關(guān)閉RF功率放大器和RF功率控制器周邊的功率控制回路。
[0004]功率控制輸入信號也表明RF功率放大器不再需要輸出功率。RF功率控制器通過使它的輸出電壓減少為零來停止RF功率放大器的功率輸出。RF功率放大器在待機(jī)模式時實質(zhì)上是靜止的，它遵循每個待機(jī)模式。RF功率放大器的每個周期包括待機(jī)模式和啟用模式時間。
[0005]RF功率控制器可以在許多應(yīng)用程序中使用RF功率放大器，例如移動電話和無線數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。在這些應(yīng)用中，它是重要的，RF功率控制器盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)RF功率放大器。與功率控制輸入信號和RF功率控制器內(nèi)部電路相關(guān)的偏置電壓可能對RF功率控制器輸出電壓信號的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利的影響。
[0006]偏置電壓的問題對RF功率控制器的輸出信號產(chǎn)生的不良影響已經(jīng)與RF功率放大器在許多應(yīng)用中的功率需求下降一樣重要，從而增加這些偏移量的影響。在一些手機(jī)應(yīng)用程序中，輸出功率需求可以非常低(例如，5dBm)。在實例中當(dāng)輸出功率很低時，偏置電壓在RF功率控制器輸出引起的不準(zhǔn)確將會更重要，因為RF功率控制器中的錯誤可能影響輸出電壓一個大的百分比。RF功率控制器的輸出電壓的錯誤會導(dǎo)致來自RF功率放大器功率輸出信號的不準(zhǔn)確。來自功率控制回路的偏置電壓經(jīng)常難以消除，因為它們會隨輸出功率，電源輸入和操作溫度而改變。
[0007]負(fù)偏移電壓可能會導(dǎo)致RF功率控制器輸出電壓不必要的步幅。例如，功率控制回路負(fù)偏置電壓可能會導(dǎo)致待機(jī)模式剛開始這段時間功率控制放大器啟動的延遲。延遲可能與功率控制放大器中三極管的導(dǎo)通有聯(lián)系。一旦延遲結(jié)束，功率控制放大器的輸出電壓隨著功率控制放大器開始輸出電壓迅速上升，以獲得功率控制輸入信號。正偏置也會引起功率控制放大器的輸出電壓上升，在待機(jī)模式剛開始，電壓被應(yīng)用。
[0008]電壓上升的速度與輸出電壓上升的速度相關(guān)聯(lián)，這也會引起RF功率放大器輸出頻率中虛假的邊頻帶的頻率，他們會導(dǎo)致鄰近信道干擾。例如，虛假邊頻帶的頻率會導(dǎo)致其它手機(jī)相鄰?fù)ǖ赖脑肼?。偏置電壓也會阻止RF功率控制器在穩(wěn)定速率輸出電壓的加大，因此會導(dǎo)致虛假的邊頻帶的頻率。由于這些原因，消除與RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓是有利的。
[0009]先前技術(shù)電路已經(jīng)運(yùn)用多種方法來取消緩慢發(fā)生于RF功率控制器功率控制回路的偏置電壓。一個RF功率控制器可能包含一個功率控制放大器,其放大功率控制輸入信號以產(chǎn)生控制器的輸出電壓。與RF功率控制器相關(guān)聯(lián)的電壓偏置可以通過將功率控制放大器的輸入與一個微調(diào)電容器連接而減少，取消了偏置電壓。然而，使用一個電位器的手動微調(diào)是昂貴的并且需要額外的PC板面積。溫度變化和電源變化不影響。
[0010]另一個先前技術(shù)用來消除偏置，包括給功率控制放大器增加負(fù)極偏置，為了取消與功率控制回路相關(guān)聯(lián)的正極偏置。然而，它可能很難比較正極偏置和負(fù)極偏置來提供完整的取消。這將是一個問題，當(dāng)偏置電壓隨操作溫度和電源輸入而改變。如果太多的負(fù)極偏置被添加到控制放大器，一個凈負(fù)極偏置會存在，這樣可以引起待機(jī)模式開始時輸出電壓的步幅。
[0011]另一個為人所知的技術(shù)來消除偏置包括一個考慮不同RF功率水平、輸入電壓、溫度的偏置電壓。與特別的RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓可能會改變，取決于RF輸出功率水平，輸入電源電壓以及操作溫度。RF功率控制器電路板被測試，以決定在不同RF功率水平和溫度下每個單獨(dú)板與RF控制器相關(guān)聯(lián)的偏置電壓。這些偏置電壓可以被保存在一個調(diào)查表中。在RF功率控制器的操作期間，一個特定的操作溫度和輸入電壓以及RF功率水平下的一個偏置電壓值可以通過附加電路查找表來決定功率控制放大器輸入端所需的電壓，以取消偏置電壓。
[0012]在這種情況下，然而，每個單獨(dú)的PC板必須生成一個查找表來完成溫度考慮，輸入電壓和輸出功率水平以及最初的偏置電壓。這些表可能需要復(fù)雜的計算。此外，查找表技術(shù)可能會導(dǎo)致取消與RF功率控制器相關(guān)聯(lián)的偏置電壓的準(zhǔn)確性，因為偏置電壓的溫度系數(shù)是不可預(yù)測的。一個與特定溫度相關(guān)聯(lián)的偏置電壓會隨之改變，在查找表中不能精確預(yù)測。因此，先前技術(shù)電路除使用查找表來消除失調(diào)電壓，也經(jīng)常使用微調(diào)電容器來取消不能通過查找表預(yù)測的額外的偏置。
[0013]鑒于上述，宜精確提供與RF功率控制器取消改變輸出功率需求，輸入電壓和操作溫度范圍相關(guān)聯(lián)的偏置電壓的技術(shù)。
[0014]它將進(jìn)一步需要來提供技術(shù)以消除使用一個最小限度額外電路與RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓。
[0015]另外還需要提供技術(shù)來自動取消在每個周期內(nèi)與RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓，這不需要手動調(diào)整或單獨(dú)修改每個單獨(dú)的RF功率控制器。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0016]因此，本明的一個目的是提供與RF功率控制器取消改變輸出功率需求，輸入電壓和操作溫度范圍相關(guān)聯(lián)的偏置電壓的技術(shù)。
[0017]本發(fā)明的另一個目的是提供技術(shù)以消除使用一個最小限度額外電路與RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓。
[0018]本發(fā)明還有一個目的是提供技術(shù)來自動取消在每個周期內(nèi)與RF功率控制器相關(guān)的偏置電壓，這不需要為每個單獨(dú)的RF功率控制器手動調(diào)整或單獨(dú)修改。
[0019]根據(jù)本發(fā)明這些和其它的目的，RF功率控制器通過取消描述的功率控制回路上的偏置電壓來提供精確的功率輸出。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0021]RF功率放大器精確的功率控制在低水平功率下是困難的，由于功率控制回路中的偏置電壓和來自功率控制輸入回路中的外部偏置電壓。這些電壓偏置可以由與RF功率控制器，例如二極管峰值檢測器、功率控制放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DACs)相關(guān)聯(lián)的電路引起，它們經(jīng)常被用來提供功率控制輸入信號。這些偏置電壓會隨操作溫度、輸入電源電壓和輸出功率水平以及初始偏移電壓誤差改變。
[0022]本發(fā)明中的RF功率控制器提供一個偏置電壓取消系統(tǒng)(也被稱為“自動歸零”系統(tǒng))，它取消了對RF功率控制器輸出電壓偏置電壓的影響，允許一個更廣泛和更精確的功率控制范圍。偏置電壓的移除也消除了 RF功率控制器輸出電壓潛在的虛假的步幅。偏置消除發(fā)生在啟用模式，以免打擾電力傳輸。
[0023]本發(fā)明中擁有偏置電壓取消系統(tǒng)的RF功率控制器取消功率控制回路的偏置電壓和外部偏置電壓，通過在啟用模式時將RF功率控制器的輸出耦合到自動歸零放大器。自動歸零放大器在每個啟用模式時估量偏置電壓和消除它們。自動歸零放大器輸入電壓允許被取消的偏置電壓存儲在待機(jī)模式中。被自動歸零放大器使用的存儲電壓持續(xù)消除待機(jī)模式中RF功率控制器輸出電壓中偏置電壓的影響。由于溫度，電源變化引起的抵消漂移通過頻率偏置抽樣而取消。
[0024]對比專利文獻(xiàn):CN201789471U射頻功率放大器201020165966.8【專利附圖】

【附圖說明】:
[0025]上面所述的本發(fā)明的目的和特征可以結(jié)合下面的圖紙詳細(xì)描述，其中相同的參考數(shù)字表示相同的結(jié)構(gòu):
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明原理使用一個電壓反饋信號擁有自動歸零偏置電壓取消的一個RF功率控制回路；
[0027]圖2是一個功率控制輸入信號波形的圖形化描述，TX信號，TXB信號。
[0028]圖3是一個根據(jù)本發(fā)明原理使用一個電流反饋信號且擁有自動歸零偏置電壓取消系統(tǒng)的一個RF功率控制回路的原理圖。
[0029]圖4是一個根據(jù)本發(fā)明原理用來調(diào)節(jié)兩個RF功率放大器輸出功率的一個RF功率控制器的原理圖。
【具體實施方式】:
[0030]本發(fā)明的RF功率控制器傳輸輸出控制信號給一個RF功率放大器。輸出控制信號準(zhǔn)確標(biāo)明了在每個待機(jī)模式時RF功率放大器輸出的功率水平。RF功率控制器輸出控制信號是依賴于功率控制輸入信號和RF功率放大器的傳遞函數(shù)。RF功率放大器輸出的一部分提供一個反饋信號給RF功率控制器。來自RF功率放大器的反饋信號通過功率控制放大器與功率控制輸入信號比較，它通過調(diào)節(jié)RF功率放大器的功率輸出來改變它的輸出電壓。
[0031]反饋信號表明從RF功率放大器到一個負(fù)載的功率多少，例如一個天線。功率需求可以根據(jù)到基站距離的改變而改變。反饋信號可以是一個電壓反饋信號或一個電流反饋信號。功率控制輸入信號表明在每個待機(jī)模式RF功率放大器應(yīng)該給負(fù)載提供多少功率。如果RF功率放大器的功率輸出小于功率控制輸入信號，反饋信號將導(dǎo)致RF功率控制器輸出更多的電壓。因此，如果RF功率放大器的功率輸出大于功率控制輸入信號，反饋信號將會引起RF功率控制器輸出更少的電壓。因此，RF功率控制器根據(jù)反饋信號調(diào)節(jié)它的輸出電壓，以調(diào)節(jié)RF功率放大器的輸出電壓水平為功率控制輸入信號指定的水平。
[0032]本發(fā)明中RF功率控制器消除偏置電壓，其可能會導(dǎo)致輸出控制信號錯誤和虛假的步幅。參照圖1電路，RF功率控制器50在輸出節(jié)點52提供一個輸出控制信號Vqut給RF功率放大器24的功率控制輸入。RF功率控制器50接收一個在節(jié)點54的功率控制輸入信號PIN。Pin可能來自電路例如一個DAC(沒有顯示)，表明RF功率放大器應(yīng)該開始提供電源，以及應(yīng)該提供什么水平的功率。在開關(guān)56的一個TX信號設(shè)置RF功率控制器的周期。周期包括待機(jī)模式，即開關(guān)56閉合時，以及啟用模式，即開關(guān)56是打開時。當(dāng)開關(guān)56是閉合時，節(jié)點62與輸出節(jié)點52耦合，這樣RF功率控制器50提供一個控制信號給RF功率放大器24。當(dāng)開關(guān)56是打開時，RF功率控制器50避免發(fā)射信號給RF功率放大器。
[0033]參照圖2，信號Pin的電壓如曲線92。Pin是一個信號，表明RF功率放大器功率輸出所需的水平。來自外部源(沒有顯示)的Pin通常是提供給功率控制器50。典型的RF功率放大器24的應(yīng)用經(jīng)常為提供功率需求，例如一個數(shù)字信號。數(shù)字信號必須被轉(zhuǎn)換為一個模擬信號，該模擬信號被輸入給RF功率控制器50。這個轉(zhuǎn)換通常由，一個DAC進(jìn)行。模擬信號被應(yīng)用到功率控制輸入信號54例如Pin (S卩，圖2中曲線92)。
[0034]TX，如圖2中94所示，表明RF功率放大器24的周期。TXB，如圖2中96所示，與TX反相。如圖2所示，在時間tl，TX從一個邏輯低(例如O伏)上升到一個邏輯高(例如5伏)，這表明了在RF功率放大器24提供輸出功率給負(fù)載時是啟用模式的開始。啟用模式是TX是高的時間段，例如，從tl到t6，以及從t7到t9，如圖2所示。在時間t2，PIN(曲線92)開始加大導(dǎo)致RF功率控制器50提供一個信號給RF功率放大器24。為了響應(yīng)來自RF功率控制器50的信號，RF功率控制器24提供功率給天線20。在時間t3，Pin停止上升并且維持在一個固定的值。這個值表明在電流啟用模式時所需的輸出功率。在時間t4，信號92開始下降直到時間t5，即它達(dá)到O伏。在時間t6，TX達(dá)到低，表明待機(jī)模式剛開始。天線20在待機(jī)模式不需要耗電。待機(jī)模式從t6持續(xù)到t7。
[0035]再次提到圖1，TX在時間tl從低變?yōu)楦撸瑢?dǎo)致開關(guān)56關(guān)閉。節(jié)點62連接到RF功率控制器50的輸出節(jié)點52。當(dāng)TX是高時，TXB是低，此時使N溝道M0S40關(guān)閉，將輸出節(jié)點52與地面斷開。并且，當(dāng)TXB是低時，開關(guān)58和60是開的，并且自動歸零放大器26的反相和同相輸入與節(jié)點62和電壓源VKEF188是斷開的。
[0036]Pin在時間t2上升，引起電流從節(jié)點54流過由電阻35和37組成的電阻分壓器。因此，節(jié)點44的電壓由電阻分壓器的比例設(shè)定。出現(xiàn)在功率控制放大器32反相輸入端的電壓等于節(jié)點44的電壓加上電壓源VKEF284的電壓。[0037]功率控制放大器32使節(jié)點62的電壓在t2后上升，為了響應(yīng)Pin的增加。P溝道M0S80控制輸送到節(jié)點62的電流。功率控制放大器32反相輸入端增加的電壓引起節(jié)點90電壓的下降，反過來引起P溝道M0S80提供更多的電流給來自Vin的節(jié)點62。當(dāng)通過M0S80的電流達(dá)到通過電流源86的電流，節(jié)點62的電壓增加。米勒電容中的電容39有必要把頻率補(bǔ)償引用到功率控制回路來穩(wěn)定回路。時間t2和t3之間Pin(曲線92)的有限諧波為RF功率控制器50提供一個緩慢的開始，這樣可以減少控制器內(nèi)的瞬態(tài)響應(yīng)。如果需要，P溝道M0S80可能是一個N溝道M0S，如果電壓源Vin足夠高(例如，超過3.6伏)?？刂菩盘朧qut持續(xù)增加直到Pin在時間t3下降。
[0038]在時間t3，PIN維持在一個固定的電壓水平。RF功率控制器50的輸出電壓依賴于Pin的電壓和RF功率放大器24的傳輸曲線。節(jié)點64上的RF功率放大器24的輸出通過定向耦合器22傳送到天線20。定向耦合器22可能是，一個變壓器電路。節(jié)點64上的RF功率放大器24的輸出信號和輸出端的RF信號(例如，1.8GHz)有相同的振蕩頻率。定向耦合器22反饋節(jié)點64的一部分信號給節(jié)點66。節(jié)點66的信號與節(jié)點64的信號成正比，與節(jié)點64的信號有相同的振蕩頻率。電容23電平移動參考節(jié)點66的信號到節(jié)點72參考Vin的信號。節(jié)點72的信號，在這種情況下，是一個電壓反饋信號。熟知本技術(shù)的人將會稱贊一個電流反饋信號可以在不背離本發(fā)明原則的情況下產(chǎn)生。節(jié)點72位于RF功率控制器50的RF峰值檢波器的輸入端。
[0039]RF峰值檢波器包括輸入電壓源VIN，電阻25，電阻29，電阻311，肖特基二極管36和38，電容27，電流源48和49。Vin是電壓源。通過肖特基二極管36和38和電流源48和49從Vin流進(jìn)地的電流如圖1所示。在一個理想的電路中，通過肖特基二極管36和38的壓降是相等的。
[0040]節(jié)點72的反饋電壓由RF峰值檢波器70轉(zhuǎn)換成一個低頻信號。節(jié)點72的信號由肖特基二極管36整流，由電容27平滑，以在RF檢波器30的反相輸入形成一個低頻信號。RF檢波器30的反相輸入端和節(jié)點78的電壓隨著節(jié)點72信號的增加而增加。隨著節(jié)點78的電壓開始增加，RF檢波器30的輸出電壓下降，引起P溝道MOS 34通過電阻33傳送更多的電流。這個電流通過電阻31提供并且調(diào)節(jié)節(jié)點78的
[0041]電壓創(chuàng)建一個虛擬接地。RF檢波器30電平轉(zhuǎn)移來自Vin的電壓反饋信號接地，這樣它可以被提供給功率控制放大器32的同相輸入端。功率控制放大器32同相輸入端的電壓隨著通過電阻33壓降的增加而增加。功率控制放大器32使Vtot隨著同相輸入端的電壓達(dá)到平衡而停止增加。
[0042]節(jié)點72的電壓反饋信號允許RF功率控制器50在啟用模式時調(diào)節(jié)RF功率放大器24的輸出功率。如果節(jié)點64的輸出功率太高，節(jié)點72的反饋信號增加，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輸出更少的功率。如果節(jié)點64的輸出功率太低，節(jié)點72的反饋信號降低，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輸出更多的功率。
[0043]Pin在t5時降至IJ 0，如圖2所示。結(jié)果，Vout和節(jié)點64的輸出功率降到O。定向耦合器22不再提供一個反饋信號給RF峰值檢波器70。作為回應(yīng)，RF檢波器30使節(jié)點82的電壓降為VKEF2。在一個理想的電路中，功率控制放大器32的輸入電壓在t5后等于Vkef2，節(jié)點62的電壓大約為O伏(例如，200uV)。然而，在實際的RF功率控制器中，功率控制放大器32輸入端的差分電壓從O改變到功率控制放大器32的偏置電壓(例如，10mV)。此外，節(jié)點82的電壓由Pin的偏置電壓和RF峰值檢波器70彌補(bǔ)為更高或者低于VKEF2。
[0044]VEEF284在功率控制放大器32 (例如，50mV)的反相輸入端引入一個更小的電壓。在節(jié)點54的任何偏置電壓會引起功率控制放大器32的反相輸入電壓在待機(jī)模式從Vkef2改變，Pin應(yīng)該為O。如果通過肖特基二極管36和38的壓降不相等或者檢波器30的輸入端無偏置，RF檢波器30的輸入中應(yīng)該有一個偏置。偏置在待機(jī)模式時會引起更多或更少的電流流進(jìn)MOS 34，這會通過一些偏置電壓使節(jié)點82的電壓高于或低于Vkef2。此外，功率控制放大器32會有一些偏置電壓存在。這些偏置電壓可以是正也可以是負(fù)。
[0045]在待機(jī)模式開關(guān)56是打開時，節(jié)點82的負(fù)偏置電壓會引起節(jié)點62的電壓上升到Vino 一個負(fù)極偏置電壓存在，當(dāng)啟用模式開始時，節(jié)點62的電壓可能為Vin，會引起不準(zhǔn)確的控制信號VOTT。當(dāng)開關(guān)56在啟用模式時斷開，負(fù)極偏置電壓持續(xù)引起RF功率控制器50輸出一個不準(zhǔn)確的控制電壓。節(jié)點52的不準(zhǔn)確的控制電壓引起RF功率放大器24輸出一個不準(zhǔn)確的功率輸出。一個正偏置電壓可以引起功率控制放大器32的三極管在待機(jī)模式時斷開，引入一個延遲給功率控制放大器32的開始。當(dāng)功率控制放大器32在啟用模式啟動時，延遲可以導(dǎo)致Vott不希望的變化。
[0046]Vout由于偏置電壓在啟用模式時是不準(zhǔn)確的。與RF功率控制器50相關(guān)聯(lián)的偏置電壓可以引起功率控制放大器32的增益明顯改變(例如，5-10%)。偏置電壓在待機(jī)模式時，可以通過耦合如圖1所示功率控制放大器32周圍的自動歸零回路(包括自動歸零放大器26)被消除。在待機(jī)模式時，自動歸零回路組成一個在功率控制放大器32周圍的閉合回路。
[0047]在圖1RF功率控制器50，與RF功率控制器50有關(guān)聯(lián)的偏置電壓低，引起開關(guān)56打開，將節(jié)點62從輸出節(jié)點52斷開。也在時間t6，TXB變高，引起N溝道MOS 40導(dǎo)通，將Vqut耦合接地。TXB使開關(guān)58和60關(guān)閉，將自動歸零放大器26的反相輸入與節(jié)點62耦合，使自動歸零放大器26的同相輸入與電壓源VKEF188耦合。VKEF188是一個參考電壓源。
[0048]在待機(jī)模式下，自動歸零放大器26使節(jié)點62的電壓為Vkefi，消除了與RF功率控制器50有關(guān)聯(lián)的偏置電壓的不利影響。Vkefi最好是一個小的正電壓(例如，IOOmV),這樣功率控制放大器32中的三極管在待機(jī)模式時是導(dǎo)通的，以消除在時間t8VOTT中不希望的步幅。如果自動歸零放大器26檢測到節(jié)點62的電壓大于Vkefi的電壓，自動歸零放大器26的輸出減小。P溝道MOS 28柵極電壓的減小引起經(jīng)過MOS 28從Vin到節(jié)點78的電流增加。節(jié)點78電壓的增加在RF檢波放大器30的反相輸入端被檢測到。RF檢波放大器30使MOS 34通過電阻33輸出更多的電流，以響應(yīng)節(jié)點78電壓的增加。節(jié)點82的電壓隨著通過電阻33壓降的增加而增加。功率控制放大器32引起MOS 80輸出更少的電流給節(jié)點62，以響應(yīng)節(jié)點82電壓的增加，從而降低節(jié)點62的電壓。由自動歸零回路組成的閉環(huán)引起節(jié)點62的電壓降低，直到它與Vkefi的電壓相等。此時，在功率控制放大器32的輸入端的電壓反映功率控制放大器的偏置。
[0049]如果自動歸零放大器26檢測功率控制放大器32的輸出低于VKEF1，自動歸零放大器26引起功率控制放大器32的同相輸入電壓通過傳輸更少的電流經(jīng)過P溝道MOS 28而減少。經(jīng)過MOS 28電流的減少引起節(jié)點78電壓的減少。RF檢波放大器30引起MOS 34輸出更少的電流經(jīng)過電阻33，以響應(yīng)節(jié)點78電壓的減少。節(jié)點82電壓的減少引起功率控制放大器32增加經(jīng)過P溝道MOS 80的電流。通過這種方式，自動歸零放大器26引起節(jié)點62的電壓增加，直到它與Vkefi相等。自動歸零放大器26保持待機(jī)模式剩余部分節(jié)點62VKEF1的電壓。當(dāng)RF功率放大器24開始在時間t8需要功率時，這允許節(jié)點62的電壓接近O，導(dǎo)致一個準(zhǔn)確的輸出信號VOT。待機(jī)模式的持續(xù)時間至少應(yīng)該與自動歸零放大器26中節(jié)點62電壓為Vkefi的時間一樣。
[0050]自動歸零放大器26取消正極和負(fù)極電壓偏置。當(dāng)功率控制放大器32的輸入電壓有變化時，偏置電壓存在。自動歸零放大器26通過設(shè)置待機(jī)模式時功率控制放大器32的同相輸入的電壓取消偏置電壓，這樣節(jié)點62的電壓達(dá)到VKEF1。
[0051]在時間t7 (圖2)下一個啟用模式的開始，開關(guān)58和60都是打開的，開關(guān)56是斷開的，以及MOS 40是斷開的。Pin在時間t8開始加大。RF功率控制器50可以迅速地在時間t8輸出一個控制電壓給RF功率放大器24，因為自動歸零放大器26已經(jīng)取消任何負(fù)極偏置電壓，可能會引起功率控制放大器32開始的一個延遲。此外，功率控制放大器32輕微偏向開的狀態(tài)。因此，當(dāng)Pin上升，在t8 Vot無步幅。Vtot在t8從VKEn上升，因為所有的正極偏置電壓已經(jīng)從功率控制回路中取消。RF功率控制器50現(xiàn)在準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)RF功率放大器24的輸出功率信號。
[0052]在t7和t9之間，開關(guān)58是打開的，這樣自動歸零放大器26不能夠維持節(jié)點62的Vkefi，而功率控制放大器32輸出一個控制信號給RF功率放大器24。自動歸零放大器26輸入端的差分電壓發(fā)生在電容41和47上，當(dāng)開關(guān)58和60在t7后是打開的。打開開關(guān)58和60允許電容41和47的電壓以相同的速率衰減，這樣自動歸零放大器26輸入之間的差分電壓在整個啟用模式大體保存。為電容41和47挑選相等的電容值還確保自動歸零放大器26輸入電壓以相同的速率衰減。如果需要，電容47和開關(guān)60可以被移除，這樣VkefA整個啟用模式和待機(jī)模式耦合在自動歸零放大器26的同相輸入。這個技術(shù)是可取的，如果電容41的電容值足夠大，這樣Vkefi和電容的電壓之間的差分電壓在整個啟用模式中是保存的，而沒有電容47。
[0053]電容41和47允許自動歸零放大器26持續(xù)取消與RF功率控制器50有關(guān)聯(lián)的偏置電壓，這樣在前待機(jī)模式將被檢測到。在下一個啟用模式時，偏置電壓持續(xù)被取消，而自動歸零放大器26的反相輸入從節(jié)點62斷開。電容41和47的差分電壓允許自動歸零放大器26來設(shè)置一個經(jīng)過MOS 28的電流，在前一個待機(jī)模式被決定來消除失調(diào)電壓。自動歸零放大器26使用這個差分電壓來持續(xù)消除啟用模式時偏置電壓的影響。任何額外的偏置電壓可以發(fā)生在啟用模式的RF功率控制回路中，可以在下一個待機(jī)模式中通過自動歸零放大器取消。
[0054]電阻43和45被提供在電容41和47之間，如圖1所示，為了穩(wěn)定回路給功率控制放大器32周圍的自動歸零回路引入頻率補(bǔ)償。電阻43和45移除回路中的相移，該相移通過電容41和47被引入。沒有電阻43和45，振蕩可能出現(xiàn)在自動歸零回路中。
[0055]如果需要，RF功率控制器50的電壓源可以在一個正極和負(fù)極值之間擴(kuò)展(例如，從+3V到-3V)。在圖1中，Vin將會被設(shè)置為正極電壓源，接地端將會被設(shè)置為負(fù)極電壓源。在控制器中，電壓源Vkefi和Vkef2以及電容23可以使用如此的電壓范圍被移除。自動歸零放大器26的同相輸入在待機(jī)模式可以接地，這樣GROUND是自動歸零放大器26使用的參考電壓，以取消偏置電壓。功率控制放大器32的同相輸入加上待機(jī)模式的任何Pin的偏置電壓是O。節(jié)點62的電壓可以通過自動歸零放大器26調(diào)到0，而不引起啟用模式開始時Vqut的步幅。
[0056]現(xiàn)在引用圖3，RF功率控制器140在節(jié)點128提供一個輸出電壓信號Vqut給RF功率放大器102。在啟用模式中，Vqut依賴于Pin被用在節(jié)點132上以及RF功率放大器102的傳遞函數(shù)。RF功率放大器102通過節(jié)點101提供功率給天線100。RF功率放大器102的功率輸出由Vqut設(shè)定。RF功率控制器140使用一個來自電流檢測電阻109的電流反饋信號來調(diào)節(jié)RF功率放大器102的功率輸出。功率控制放大器110的反相輸入通過電阻113和電壓源VKEF2134耦合在Pin上。通過由電阻113和110組成的電阻分壓器從Pin流到地。節(jié)點118的電壓是應(yīng)用到節(jié)點132電壓的分?jǐn)?shù)。電阻113和111的電阻值之比決定了這個分?jǐn)?shù)。出現(xiàn)在功率控制放大器110的同相輸入的電壓等于節(jié)點118的電壓加上電壓源VKEF2134的電壓。電壓Vkef2可以是一個很小的正值(例如，50mV)。
[0057]功率控制放大器110通過P溝道M0S146控制節(jié)點130處的柵極電壓來控制電流。當(dāng)功率控制放大器Iio檢測到反相輸入(圖2中t2)電壓的增加，節(jié)點130的電壓降低引起更多的電流從Vin流進(jìn)P溝道MOS 146。當(dāng)流進(jìn)M0S146的電流達(dá)到流進(jìn)電流源148的電流，節(jié)點116的電壓開始上升。電容115被設(shè)置在米勒電容，有必要引入頻率補(bǔ)償給功率控制回路來穩(wěn)定回路。
[0058]開關(guān)106在tl是關(guān)閉的，在t2時，一個輸出信號被傳輸?shù)捷敵龉?jié)點128，以控制RF功率放大器102的功率輸出。在t3，PIN的信號停止增加。RF功率放大器102在t2左右開始吸收來自節(jié)點138上輸入電壓源Vin的電流。Vin是一個電壓源。電流開始通過感應(yīng)電阻109從Vin流到RF功率放大器102，創(chuàng)建一個通過電阻109的壓降。通過電阻109的壓降出現(xiàn)在節(jié)點138和142之間。來自Vin由RF功率放大器102吸收的電流與節(jié)點101上的RF功率放大器102的功率輸出成正比。因此，如果RF功率放大器102的功率輸出降低，來自Vin的RF功率放大器102的電流也降低。如果RF功率放大器102的功率輸出增加，來自Vin的RF功率放大器102的電流也增加。RF功率控制器140估量來自Vin的RF功率放大器102的電流，以直接估量節(jié)點101的功率輸出。
[0059]電流檢測放大器126估量通過感應(yīng)電阻109的電流來產(chǎn)生一個表明通過電阻109的電流的電壓信號。電壓信號應(yīng)用到節(jié)點120的功率控制放大器110。電流感應(yīng)放大器126感應(yīng)通過電阻109的電流。
[0060]電流感應(yīng)放大器126放大節(jié)點142的電壓和節(jié)點144的電壓之間的差異。電阻103的電阻值應(yīng)該明顯大于電阻109，這樣來自Vin在節(jié)點138的電流通過電阻109流進(jìn)RF功率放大器102(例如，電阻103和109之比可以是2000:1)。當(dāng)RF功率放大器102吸收少量或不吸收電流時，節(jié)點142的電壓接近VIN。隨著通過感應(yīng)電阻109的電流增加，節(jié)點142的電壓下降。節(jié)點142電壓下降由電流感應(yīng)放大器126放大并且被應(yīng)用到P溝道M0S124的柵極，使P溝道M0S124吸收通過電阻103和進(jìn)入電阻107且來自Vin的更多的電流。進(jìn)入電阻107的增加的電流引起功率控制放大器110 (節(jié)點120)的輸入端的電壓上升。功率控制放大器110引起M0S146降低Vqut，為了響應(yīng)節(jié)點120電壓的增加。因此，當(dāng)RF功率放大器102吸收通過電阻109的電流時，和當(dāng)節(jié)點120達(dá)到平衡電壓時，Vout停止增加。電流反饋信號允許RF功率控制器140調(diào)節(jié)RF功率放大器102的輸出功率。
[0061]當(dāng)RF功率放大器102的輸出功率太低時，電流反饋信號也指示RF功率控制器140。電流感應(yīng)放大器126檢測到通過電阻109的電流的減少。作為回應(yīng)，電流感應(yīng)放大器126引起通過M0S124的電流的減少，這將使節(jié)點120的電壓減少。功率控制放大器110檢測節(jié)點120的電壓的減少并且引起M0S146增加VQUT。Vqut的增加使RF功率放大器102增加它的功率輸出信號。因此，在啟用模式時，當(dāng)RF功率放大器102需要增加或降低它的輸出功率信號，來自電阻109的電流反饋信號指示RF功率控制器
[0062]在t6，TX變低，TXB變高，引起啟用模式結(jié)束和待機(jī)模式開始。當(dāng)TX是低時，開關(guān)106打開，將節(jié)點116從輸出節(jié)點128斷開。當(dāng)TXB是高時，N溝道M0S104導(dǎo)通，將輸出節(jié)點128接地。隨著TX是低，開關(guān)112和114閉合，將自動歸零放大器108的同相和反相輸入與節(jié)點和電壓源VKEF1136分別連接。自動歸零放大器108現(xiàn)在檢測節(jié)點106的電壓是高于還是低于VKEF1。Veefi的值可以輕微高于O (例如，IOOmV)0自動歸零放大器108輸入端的差分電壓由自動歸零放大器108放大并且被應(yīng)用到P溝道M0S122的柵極。
[0063]如果節(jié)點116的電壓高于VKEF1，自動歸零放大器108的輸出降低，引起更多的電流流進(jìn)P溝道M0S122和電阻105。因此，節(jié)點120的電壓增加，這引起功率控制放大器110降低節(jié)點116的電壓。如果節(jié)點116的電壓小于VKEF1，自動歸零放大器108的輸出增加，引起更少的電流流進(jìn)P溝道M0S122和電阻105。因此，節(jié)點120的電壓降低，引起功率控制放大器110提高節(jié)點106的電壓。因此，自動歸零放大器108在待機(jī)模式調(diào)節(jié)節(jié)點電壓VKEF1，為了取消功率控制回路任何正極或負(fù)極偏置電壓。
[0064]t7和t9之間下一個啟用模式，開關(guān)112和114打開，節(jié)點116的電壓保持在100mV。功率控制放大器110準(zhǔn)備在啟用模式開始時發(fā)送一個控制信號給RF功率放大器102，因為自動歸零放大器108已經(jīng)取消任何可能引起功率控制放大器110開始時延遲的負(fù)極偏置電壓，并且使功率控制放大器110輕微偏向打開狀態(tài)。因此，在Pin后Vott不再上升。Vott現(xiàn)在從IOOmV迅速上升，因為所有的正極和負(fù)極偏置電壓在功率控制回路被取消。RF功率控制器140可以準(zhǔn)確調(diào)節(jié)RF功率放大器102的輸出電壓。
[0065]在t7和t9之間的下一個啟用模式，當(dāng)開關(guān)112和114打開時，自動歸零放大器108輸入端的差分電壓發(fā)生在電容117和123中。差分電壓允許自動歸零放大器108持續(xù)取消在下一個啟用模式中存在于RF功率控制回路中的偏置電壓。當(dāng)開關(guān)112和114又關(guān)閉時，可以進(jìn)入RF功率控制回路的任何額外的偏置電壓在下一個待機(jī)模式可以被自動歸零放大器108取消。電阻119和121被加在電容117和123之間，還可以被加在如圖3所示的自動歸零放大器108的輸入端，以將頻率補(bǔ)償引入自動歸零回路以穩(wěn)定回路。
[0066]現(xiàn)在參考圖4，通過本發(fā)明的RF功率控制器150擁有一個雙重帶輸出。RF功率控制器150可能具有如圖1所示的偏置電壓取消系統(tǒng)。RF功率控制器150接收一個來自節(jié)點170的電壓反饋信號，如圖1所示的RF功率控制器50。來自RF功率放大器160或162的存在于節(jié)點170處的電壓通過定向耦合器164被反饋，當(dāng)兩個放大器均輸出功率時。RF功率放大器160和162被用來傳輸功率給天線168。RF功率放大器160或162的每個輸出通過天線供用器166連接到天線168。功率控制輸入信號在節(jié)點172被提供。
[0067]RF功率控制器150被用來傳送功率給RF功率放大器160或162。RF功率控制器150的輸出可以被耦合在輸出節(jié)點156或158，依賴于用戶選擇的SEL和SELB (SLEB簡單的是SEL反相)的值。一個用戶設(shè)置SEL高來將RF功率控制器150與RF功率放大器162耦合。當(dāng)SEL是高時(SELB是低)，在啟用模式時，開關(guān)152閉合和開關(guān)154打開并且RF功率控制器150傳送一個控制信號給RF功率放大器162。[0068]MUX控制180，這可能是一個多路復(fù)用器，根據(jù)TX和SEL是高的周期決定開關(guān)N溝道M0S176是打開和斷開。MUL控制180，當(dāng)TX在待機(jī)模式是高或低時，TX為低將節(jié)點156接地，這導(dǎo)致M0S176在啟用模式時是斷開的。當(dāng)SEL是高時，MUX控制180使M0S174在啟用和待機(jī)模式是打開的。
[0069]設(shè)置SEL是低，耦合RF功率控制器150與RF功率控制器160耦合。當(dāng)SEL是低時，開關(guān)154斷開，開關(guān)152打開。在啟用模式時，RF功率控制器150現(xiàn)在可以輸送一個控制信號給RF功率放大器160。MUX通過SEL為低的TX周期控制電路180使N溝道M0S174為開或關(guān)。當(dāng)SEL為低，MUX控制180在啟用和待機(jī)模式維持M0S176為開。
[0070]雙帶射頻功率控制器150可能也是一個控制器，接收一個由兩個RF功率放大器吸收的電流的電流反饋信號(例如圖3中所示RF功率控制器140)。熟知本技術(shù)的人將會稱贊本發(fā)明的電路可使用除了以上描述和討論的方案來實現(xiàn)。所有這些修改均在本發(fā)明的范圍內(nèi)，僅受權(quán)利要求限制。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:一個耦合到一個RF功率放大器的功率控制放大器，在啟用模式時給RF功率放大器提供一個控制信號，RF功率放大器提供一個與控制信號響應(yīng)的功率輸出信號；反饋電路提供一個表明功率輸出信號的反饋信號，反饋電路耦合到RF功率放大器和功率控制放大器的輸入，控制信號根據(jù)反饋信號和一個功率控制輸入信號的差異來設(shè)定；自動歸零回路耦合在功率控制放大器，反饋電路和RF功率放大器上，當(dāng)在啟用模式估量和存儲電壓偏移時，自動歸零控制電路用來關(guān)閉一個取消回路，以及在啟用模式時提供一個信號取消估量的偏移電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:自動歸零回路包括一個自動歸零放大器，在啟用模式時它耦合在功率控制放大器的輸入和輸出，在待機(jī)模式時耦合在功率控制放大器的輸入，在啟用模式時自動歸零放大器估量電壓偏移，在待機(jī)模式時提供信號取消估量的電壓偏移；還包括一個在啟用模式時與自動歸零放大器耦合的參考電壓，以及自動歸零放大器在啟用模式時使用參考電壓估量電壓偏移；還包括第一開關(guān)和第一電容，兩者都稱合在自動歸零放大器的輸入，第一開關(guān)在待機(jī)模式時是打開的，以打開取消回路，在待機(jī)模式時自動歸零放大器輸入的電壓被存儲在第一電容，還包括一個參考電壓，它在啟用模式時耦合在自動歸零放大器的第二輸入，在啟用模式時自動歸零放大器使用參考電壓估量電壓偏移；還包括第二開關(guān)和第二電容，兩者都耦合在自動歸零放大器的第二輸入，在待機(jī)模式時第二開關(guān)是打開的，這樣在待機(jī)模式時自動歸零放大器的第二輸入端的參考電壓存儲在第二電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:反饋電路提供一個電壓反饋信號，還包括一個RF峰值檢波器，用來提供一個低頻電壓反饋信號，以及一個RF探測放大器，用來電平移動低頻電壓反饋信號，以提供功率控制放大器的輸入，還提供一個電壓代表應(yīng)用到RF功率放大器上的一個電流，還包括一個電流檢測放大器，用來檢測應(yīng)用到RF功率放大器的電流，電流檢測放大器給功率控制放大器的輸入提供表明功率輸出信號的反饋信號；功率控制放大器耦合在第二 RF功率放大器上，控制器被用來調(diào)節(jié)第二 RF功率放大器的第二功率輸出信號；還包括一個耦合在功率控制放大器第二輸入和功率控制輸入信號之 間的參考電壓源，還包括一個稱合到RF功率放大器的輸出節(jié)點，以及一個耦合在輸出節(jié)點和功率控制放大器之間的開關(guān)，開關(guān)在啟用模式時是打開的，在待機(jī)模式時是關(guān)閉的，這樣在待機(jī)模式時功率控制放大器可以給RF功率放大器提供控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:自動控制回路用來關(guān)閉取消回路來排除啟用模式時RF功率放大器和待機(jī)模式時的RF功率放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:給一個RF功率放大器提供一個控制信號的端子以及僅在待機(jī)模式時給控制信號提供RF功率放大器，RF功率放大器提供一個與控制信號耦合的功率輸出信號；用來產(chǎn)生一個表明功率輸出信號的反饋信號，以及讓反饋信號耦合在RF功率放大器和輸入端的端子，控制信號根據(jù)反饋信號和一個功率控制輸入信號的差異來設(shè)定；在啟用模式時關(guān)閉取消回路來估量和存儲電壓偏置的端子，提供一個信號可以在待機(jī)模式時取消估量的偏置電壓，用來關(guān)閉取消回路的端子與RF功率放大器耦合；反饋信號是一個電壓反饋信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:用來關(guān)閉取消回路的端子包括一個在啟用模式時與輸入和輸出耦合的自動歸零放大器，在待機(jī)模式時與輸入耦合，自動歸零放大器在啟用模式時估量偏置電壓并且在待機(jī)模式時提供信號取消偏置電壓；還包括一個在啟用模式時與自動歸零放大器輸入耦合的參考電壓，自動歸零放大器在啟用模式時使用參考電壓估量偏置電壓；還包括第一開關(guān)和第一電容，兩者都與自動歸零放大器的輸入耦合，第一開關(guān)在待機(jī)模式時是開的以打開取消回路，在待機(jī)模式時自動歸零放大器輸入端的電壓存儲在第一電容；還包括一個在起用模式時與自動歸零放大器的第二輸入耦合的參考電壓，在啟用模式時自動歸零放大器使用參考電壓估量電壓偏置；還包括第二開關(guān)和第二電容，兩者都與自動歸零放大器的第二輸入耦合，在待機(jī)模式時第二開關(guān)是打開的，這樣自動歸零放大器第二輸入端的參考電壓在待機(jī)模式時存儲在第二電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:還包括一個電流檢測放大器用來檢測應(yīng)用到RF功率放大器的電流，電流檢測放大器提供反饋信號表明輸入端的功率輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種射頻功率控制器中的補(bǔ)償電壓取消系統(tǒng)，其特征是:僅在待機(jī)模式時提供一個控制信號給RF功率放大器用來調(diào)節(jié)RF功率放大器的功率輸出信號，RF功率放大器提供一個與控制信號響應(yīng)的功率輸出信號；產(chǎn)生一個表明功率輸出信號的反饋信號，反饋信號被提供給功率控制放大器的輸入，控制信號由功率控制放大器根據(jù)反饋信號和一個功率控制輸入信號的差異設(shè)置；取消回路包括一個自動歸零放大器，在啟用模式時與功率控制放大器的輸入和輸出耦合，在待機(jī)模式時與功率控制放大器的輸入耦合。
【文檔編號】H03G3/20GK103618512SQ201310613039
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:蘇州貝克微電子有限公司