專利名稱：自動(dòng)功率電平控制用的集成射頻信號(hào)電壓檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于測(cè)定由一發(fā)射器所發(fā)出的射頻(RF)信號(hào)的自動(dòng)化方法，其中該發(fā)射器諸如使用在無(wú)線通訊系統(tǒng)者，例如包括無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)、行動(dòng)電話等等，且具體言之，本發(fā)明涉及一種用于RF信號(hào)的芯片上檢測(cè)系統(tǒng)，以易于實(shí)施到集成自動(dòng)功率電平控制系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
由于雙向式無(wú)線通訊系統(tǒng)的需求一直不斷地增加，因此目前對(duì)于開發(fā)具有低成本且可提供高可靠度的發(fā)射器/接收器裝置(以下稱之為收發(fā)器)不遺余力。有關(guān)此方面的關(guān)鍵問題在于所能制造的相應(yīng)的收發(fā)器的集成化程度。此外，在許多應(yīng)用中，諸如移動(dòng)電話、移動(dòng)式計(jì)算機(jī)應(yīng)用等等，以有限的電池電力獲得長(zhǎng)操作時(shí)間的低功率消耗也是主要的考慮點(diǎn)。
目前，已有種類眾多的收發(fā)器裝置，其中大致上有兩種收發(fā)器裝置的結(jié)構(gòu)在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。由于具有高集成程度的可行性以及降低功率消耗的潛力，相較于所謂的超外差式結(jié)構(gòu)，所謂的直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)似乎變成較佳的結(jié)構(gòu)。超外差式技術(shù)采用一中間頻率(IF)，其大致上低于RF載波的頻率。雖然超外差式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)健全且可制造成可靠的操作裝置，但為了適當(dāng)操作這些裝置所需要的高選擇性RF濾波器需要采用高品質(zhì)的電容及電感，因此會(huì)限制所能達(dá)成的集成程度，因?yàn)楦咂焚|(zhì)電感并不容易施用于半導(dǎo)體基板中。此因素及以較高頻率操作的放大器的固有的高功率消耗問題都導(dǎo)致很早的所謂直接轉(zhuǎn)換技術(shù)被再次提出，其中小信號(hào)頻帶(亦稱之為基帶)在傳輸期間被直接上變頻成RF頻帶，且在接收該RF載波信號(hào)之后被直接下變頻成基帶。由于信號(hào)處理大致發(fā)生在該基帶中，因此大致可免除大量的高品質(zhì)電感器，且能以芯片上裝置的方式提供相應(yīng)的濾波器組件。
不論在收發(fā)器裝置中使用何種結(jié)構(gòu)，通常皆會(huì)具有精確控制這些裝置的操作的要求，從而在不同環(huán)境條件下可以達(dá)成可靠的數(shù)據(jù)傳輸。有關(guān)此方面的問題為由收發(fā)器裝置的發(fā)射器部分發(fā)出的信號(hào)電平輸出的控制。舉例來(lái)說，在要以有限的電源來(lái)達(dá)到最大操作時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)合中，輸出功率控制是有必要的。在其它應(yīng)用場(chǎng)合中，法令規(guī)定可能要求不可超過最大輸出功率，而在又一應(yīng)用場(chǎng)合中，為了要降低與其它收發(fā)器裝置的干擾，則可能需要視裝置位置來(lái)連續(xù)控制該輸出功率。
另一個(gè)問題有關(guān)于在接收器側(cè)的增益控制，因?yàn)橛捎诶绨l(fā)射器及/或接收器的位置改變?cè)斐尚盘?hào)波動(dòng)而導(dǎo)致可能接收到極不相同的輸入信號(hào)電壓。因此，為了提供可控制的傳輸功率及/或?yàn)榱颂峁┛煽刂频慕邮掌髟鲆?，該RF信號(hào)需加以檢測(cè)并且進(jìn)一步加以處理，以獲得適當(dāng)?shù)目刂谱兞縼?lái)將輸出功率調(diào)整至適當(dāng)?shù)牧恐祷蚩捎靡宰鳛樵撌瞻l(fā)器裝置的操作的其它控制之用。為了檢測(cè)RF信號(hào)電壓，通常使用所謂的包絡(luò)檢測(cè)器，以獲得可指示該RF信號(hào)的變化強(qiáng)度及因此所指示的RF輸出功率電平的信號(hào)。
在2001年3月發(fā)表的固態(tài)電路的IEEE期刊第36卷第3篇“一種在1GHz頻率操作的低功率互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體超再生接收器(Alow power CMOS super regenerative receiver at 1GHz)”(由Alexandre Vouilloz等人所著)一文中，揭露一種低功率及低電壓超再生接收器，其以1GHz的頻率操作且可在一種O.35微米CMOS制程中實(shí)施。除此之外，此接收器裝置包括低噪聲放大器、振蕩器及包絡(luò)檢測(cè)器。該包絡(luò)檢測(cè)器包含以其漏極與源極端子相連接的晶體管對(duì)，且具有一固定的電流源連接至該晶體管對(duì)的共享源。用于在晶體管對(duì)的共享源所獲得的輸出電壓的參考電壓由晶體管所產(chǎn)生，其中該晶體管由兩個(gè)具有相同于該晶體管對(duì)的偏壓條件的并聯(lián)晶體管所制成，其中恒流源系提供在該參考電壓晶體管的源極。
在1998年12月發(fā)表的固態(tài)電路的IEEE期刊第33卷第12篇“一種利用包絡(luò)消除及回復(fù)來(lái)線性化RF功率放大器的集成電路(An IC forlinearizing RF power amplifiers using envelope elimination andrestoration)”一文中(由David K Su及William J McFarland所著)，揭露一種用以線性化發(fā)射器輸出放大器的電路。該集成CMOS包絡(luò)檢測(cè)器包括n-型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管，其在源極線中具有恒流源及并聯(lián)至該恒流源的集成電容器。再者，提供虛擬復(fù)制電路以免除DC電壓以及降低該第一晶體管的失真，其中運(yùn)算放大器的輸入分別連接至該第一晶體管的源極及該虛擬復(fù)制電路的源極。運(yùn)算放大器的輸出系被反饋至該虛擬復(fù)制電路中的晶體管的柵極，使得兩晶體管的輸出節(jié)點(diǎn)保持在相同的電壓。
為了提供例如收發(fā)器裝置的發(fā)送輸出功率精確且可靠的控制，還額外需要將由該包絡(luò)檢測(cè)器所獲得的信號(hào)與適當(dāng)選定的參考信號(hào)相比較，以獲得控制信號(hào)，然而，其中不僅檢測(cè)器內(nèi)部的變化，同時(shí)還有在產(chǎn)生及處理該參考信號(hào)時(shí)的變化，這將會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的控制回路產(chǎn)生不穩(wěn)定的狀況。具體來(lái)說，芯片溫度的影響、電源波動(dòng)及制造程序的變化都會(huì)使絕對(duì)RF信號(hào)功率電平的芯片上檢測(cè)性能以及其與預(yù)先定義的參考信號(hào)的比較性能大大地變差。
考慮到上述這些問題，因此需要開發(fā)一種用于分析RF信號(hào)電壓的改良電路，其可消除或至少大致降低上述的一個(gè)或多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
整體而言，本發(fā)明涉及一種RF信號(hào)電壓分析電路，其可以相當(dāng)具有優(yōu)點(diǎn)地使用在收發(fā)器裝置的輸出功率控制以達(dá)成改進(jìn)的穩(wěn)定性，其中一個(gè)或多個(gè)DC參考電壓被轉(zhuǎn)換成具有可與待分析的RF信號(hào)相比較的頻率的對(duì)應(yīng)AC參考電壓。然后該AC轉(zhuǎn)換的參考信號(hào)可用類似于RF信號(hào)的方式來(lái)加以處理，以最小化可能由于RF信號(hào)路徑所導(dǎo)致的任何變化。
根據(jù)示例性實(shí)施例，集成RF信號(hào)電壓分析電路包含參考電壓源，其配置來(lái)提供至少一參考電壓。該電路有直流/交流(DC/AC)變流器，其配置來(lái)接收該至少一個(gè)參考電壓并且產(chǎn)生AC參考電壓。再者，有一包絡(luò)檢測(cè)器配置來(lái)接收該AC參考電壓及待分析的RF信號(hào)，且進(jìn)一步組配置以分別自所供應(yīng)的信號(hào)產(chǎn)生參考包絡(luò)信號(hào)及RF包絡(luò)信號(hào)。該電路進(jìn)一步包含比較器電路，該比較器電路配置以接收該RF包絡(luò)信號(hào)及參考包絡(luò)信號(hào)，并且產(chǎn)生可以指示比較結(jié)果的比較器輸出信號(hào)。
在另一示例性實(shí)施例中，集成RF信號(hào)電壓分析電路包含一參考電壓源，其配置以提供第一參考電壓及第二參考電壓。該實(shí)施例有一單路DC/AC轉(zhuǎn)換器，其配置為可選擇性地接收該第一及第二參考電壓。該單路DC/AC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步配置為可輸出代表所接收到的電壓的AC參考電壓。再者，有一比較器電路，其配置為可輸出代表該RF信號(hào)與第一AC參考電壓及第二AC參考電壓相比較的結(jié)果的控制信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，參考電壓源包括多個(gè)串聯(lián)的電阻器。
在又一實(shí)施例中，第一和第二參考電壓分別確定指定的電壓電平來(lái)決定上限值及下限值。
在又一實(shí)施例中，該分析電路進(jìn)一步包括配置以選擇預(yù)定的電壓電平的控制電路。
在又一實(shí)施例中，該分析電路進(jìn)一步包含多個(gè)連接至該參考電壓源的開關(guān)，其配置成可選擇性地將該第一或第二參考電壓供應(yīng)給該DC/AC轉(zhuǎn)換器。
在又一實(shí)施例中，該參考電壓源配置以提供多個(gè)參考電壓，且其中該DC/AC轉(zhuǎn)換器配置成在相同的信號(hào)路徑中變換多個(gè)參考電壓的每一個(gè)。
在又一實(shí)施例中，該比較器電路包括該包絡(luò)檢測(cè)器，該包絡(luò)檢測(cè)器包含一AC耦合源極跟隨器。
在又一實(shí)施例中，該包絡(luò)檢測(cè)器進(jìn)一步包含一集成電容器。
在又一實(shí)施例中，該包絡(luò)檢測(cè)器進(jìn)一步包含第一檢測(cè)器部分及第二檢測(cè)器部分，該第一檢測(cè)器部分及該第二檢測(cè)器部分大致相同，其中該第一檢測(cè)器部分被連接以接收該至少一個(gè)AC參考電壓，且該第二檢測(cè)器部分配置以接收該射頻信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，該包絡(luò)檢測(cè)器進(jìn)一步包含切換組件，其配置以重新設(shè)定該包絡(luò)檢測(cè)器的輸出。
在又一實(shí)施例中，該比較器電路包含移位補(bǔ)償比較器。
根據(jù)又一示例性實(shí)施例，收發(fā)器裝置包含發(fā)射電路，該發(fā)射電路具有RF輸出級(jí)及配置以調(diào)整輸出級(jí)的輸出功率電平的控制單元。該收發(fā)器進(jìn)一步包含按照上述示例性實(shí)施例配置的RF信號(hào)電壓分析電路，其中該控制單元可根據(jù)由該RF信號(hào)電壓分析電路所提供的控制信號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整該輸出功率電平。
在又一實(shí)施例中，收發(fā)器包含配置以接收RF信號(hào)的輸入級(jí)。再者，一RF信號(hào)電壓分析電路被提供并可包含如上述示例性實(shí)施例所述的組件。
在另一示例性實(shí)施例中，一種確定RF信號(hào)電壓的方法包含提供第一參考電壓及第二參考電壓，并且利用相同的信號(hào)處理路徑分別將第一及第二參考電壓轉(zhuǎn)換成第一AC參考電壓及第二AC參考電壓。最后，將該RF信號(hào)與第一及第二AC參考電壓相比較，以獲得代表該比較結(jié)果的控制信號(hào)。
在另一示例性實(shí)施例中，一種檢測(cè)射頻信號(hào)電壓的方法包含提供至少DC參考電壓，并且將該至少一個(gè)DC參考電壓轉(zhuǎn)換成AC參考電壓。測(cè)量該射頻信號(hào)的包絡(luò)及該AC參考電壓的包絡(luò)，并且將該射頻信號(hào)的包絡(luò)與該AC參考電壓的包絡(luò)相比較，以產(chǎn)生代表該比較結(jié)果的控制輸出信號(hào)。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的及實(shí)施例定義于后附權(quán)利要求范圍中，且這些都可以通過下面的詳細(xì)說明并配合附圖而獲得更深入的了解，其中圖1為根據(jù)一示例性實(shí)施例的RF信號(hào)分析電路的示意圖；圖2為根據(jù)一采用多個(gè)參考電壓來(lái)分析RF信號(hào)電壓的示例性實(shí)施例電路示意圖；圖3是示意性描述收發(fā)器裝置的一部分的方框圖，其包括用以調(diào)整輸出功率電平的控制回路，其中該控制回路包括例如參考圖1及圖2所說明的RF信號(hào)電壓分析電路；圖4是描述收發(fā)器裝置的發(fā)射器部分的示意性方框圖，其包括根據(jù)示例性實(shí)施例的自動(dòng)功率電平控制回路；及圖5示意性顯示如圖4所示的發(fā)射器部分的操作的時(shí)序圖，。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明參考以下詳細(xì)說明所揭示的實(shí)施例及附圖加以說明，然而應(yīng)了解，以下的詳細(xì)說明及附圖并非用以將本發(fā)明局限在特定揭示的實(shí)施例，相反地，所說明的示例性實(shí)施例僅用以示例說明本發(fā)明的各種不同的方面，本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求范圍所界定。
圖1顯示RF信號(hào)電壓分析電路100的第一示例性實(shí)施例的電路圖，在該實(shí)施例中將該RF信號(hào)電壓與AC參考電壓相比較。電路100包含配置以產(chǎn)生DC參考電壓Vref的DC參考電壓源110。在圖1的示例性實(shí)施例中，該參考電壓源110可包含串聯(lián)的恒流源111及電阻器112，其中該參考電壓Vref可在節(jié)點(diǎn)113上獲得。該參考電壓源110連接至DC/AC轉(zhuǎn)換器120，在本實(shí)例中，該轉(zhuǎn)換器可包含第一開關(guān)121及第二開關(guān)122，其中該第一開關(guān)121第一端子連接以接收該參考電壓Vref，并且以第二端子連接至該DC/AC轉(zhuǎn)換器120的輸出123。該第二開關(guān)122以一端子連接第二參考電壓，在本實(shí)例中指接地電位，且另一端子連接至輸出123。再者，開關(guān)121及122包括各自的控制輸入端子，以分別接收時(shí)鐘信號(hào)φ1及φ2來(lái)控制該開關(guān)121及122的操作。
電路100進(jìn)一步包含包絡(luò)檢測(cè)器130，其經(jīng)由信號(hào)緩沖器124而連接至DC/AC轉(zhuǎn)換器120，及由連接至規(guī)定的參考電位128的電容器126及電阻器127所構(gòu)成的高通組件125。該高通組件125提供DC/AC轉(zhuǎn)換器120與包絡(luò)檢測(cè)器130之間的AC耦合，并提供DC偏壓給包絡(luò)檢測(cè)器130。該包絡(luò)檢測(cè)器130可包含任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，以檢測(cè)出施加于其上的AC信號(hào)的電壓。
在一實(shí)施例中，如圖1所示，該包絡(luò)檢測(cè)器130包含一晶體管131，其柵極連接至電容器126及電阻器127。該晶體管131的源極連接至恒流源132，其中集成電容器133并聯(lián)至該恒流源132。該晶體管131的源極、集成電容器133及恒流源132連接至共享節(jié)點(diǎn)134，該共享節(jié)點(diǎn)也用作為該包絡(luò)檢測(cè)器130的輸出。輸出134連接至比較器電路140的輸入部141，該比較器電路具有用以指示比較結(jié)果的控制信號(hào)。
此外，電路100進(jìn)一步包含第二包絡(luò)檢測(cè)器150，其優(yōu)選具有類似于第一包絡(luò)檢測(cè)器130的配置。因此，該第二包絡(luò)檢測(cè)器150可包括晶體管151，其源極連接至電容器153及恒流源152，其中該晶體管源極、電容器153及恒流源152的共享節(jié)點(diǎn)表示該第二包絡(luò)檢測(cè)器150的輸出154。該電路提供包括電容器156及電阻器157的高通組件155，其一端連接至參考電位128。如針對(duì)第一包絡(luò)檢測(cè)器130所作的說明，該高通組件155提供AC耦合至第二包絡(luò)檢測(cè)器150，并提供DC偏壓給晶體管151。在此應(yīng)說明，第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器130、150能以一種極相似的方式制造而成，由于這些裝置以極接近的方式形成在小的芯片部分中，以使制造偏差減至最低。
在操作上，該固定電壓供應(yīng)源110通過強(qiáng)加固定電流至該電阻器112而提供參考電壓Vref。該開關(guān)121、122可通過適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)來(lái)操作，例如兩個(gè)非重疊的異相時(shí)鐘信號(hào)φ1及φ2，用以在輸出123獲得大致的方形波信號(hào)，該方形波信號(hào)具有由φ1及φ2的時(shí)鐘頻率所決定的頻率。在實(shí)施例中，該時(shí)鐘信號(hào)φ1及φ2的頻率經(jīng)過選擇以大致對(duì)應(yīng)于待分析的RF信號(hào)。
在輸出123所獲得的AC參考電壓經(jīng)由該緩沖器124及電容器126而耦合至第一包絡(luò)檢測(cè)器130。接著，該AC參考電壓便通過晶體管131(連接成一源極跟隨器)及該集成電容器133而轉(zhuǎn)換成基于DC的信號(hào)。因此，將參考電壓供應(yīng)至比較器電路140，其中該參考電壓已“經(jīng)歷”大致相同于待分析的RF信號(hào)的信號(hào)路徑的RF信號(hào)路徑，其被提供至該第二包絡(luò)檢測(cè)器150。具體來(lái)說，該DC參考電壓Vref的任何偏移會(huì)通過將DC參考電壓轉(zhuǎn)換成基于AC的參考電壓而抵消。再者，通過使用大致相同于該RF信號(hào)的信號(hào)路徑的RF信號(hào)路徑，可消除或至少大大地降低其原本具有的任何差異。因此，可以避免或至少降低溫度、電源及制程變化所造成的任何影響。
然后該比較器電路140可產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)表示在所檢測(cè)的RF信號(hào)及所檢測(cè)的基于AC參考電壓之間的差值。例如，該比較器電路140可以為一種利用本領(lǐng)域所公知的電容切換技術(shù)的偏移補(bǔ)償式比較器。舉例來(lái)說，該基于AC參考電壓可以指示待分析的RF信號(hào)電壓的容許上限值，且當(dāng)該RF信號(hào)的包絡(luò)超過該AC參考電壓的包絡(luò)時(shí)，該比較器電路140便會(huì)指示出RF信號(hào)電壓過高。雖然提供單一比較器在通過減少組件數(shù)量以降低所需芯片區(qū)域的觀點(diǎn)而言具有優(yōu)點(diǎn)，然而，在其它應(yīng)用場(chǎng)合中，該比較器電路140也可配置成在輸出142輸出控制信號(hào)，以更精確地評(píng)估出該RF信號(hào)電壓。該控制信號(hào)接著可作為其它的控制目的，如以下將參考圖3至圖5所作的說明，其中該AC參考電壓能夠有效降低由于偏移所引起的變化。
圖2顯示根據(jù)另一示例性實(shí)施例的電路圖。在圖2中，相似于或相同于圖1所示的組件及部件以相同的參考數(shù)字所標(biāo)示，但將首位數(shù)字“1”改為首位數(shù)字“2”。因此，這些相同的部件或組件的說明便予以省略。RF信號(hào)電壓分析電路200包含參考電壓源210、DC/AC轉(zhuǎn)換器220、通過信號(hào)緩沖器224而連接至該DC/AC轉(zhuǎn)換器220的第一包絡(luò)檢測(cè)器230及高通組件225。再者，提供第二包絡(luò)檢測(cè)器250且事先經(jīng)高通組件255處理以供一待分析的RF信號(hào)的AC耦合。比較器電路240連接至第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250的輸出。
該參考電壓源210配置成可提供多個(gè)DC參考電壓。在一實(shí)施例中，該參考電壓源210包含分壓器，該分壓器包括至少一個(gè)第一電阻器212a及一個(gè)第二電阻器214，其中通過該第二電阻器214的電壓降用作耦合至該高通組件225及255的參考電位228。在圖2所示的實(shí)施例中，用第三電阻器212n獲取兩個(gè)不同的DC參考電壓，這兩個(gè)參考電壓依序不同于該參考電位228。在其它實(shí)施例中，多個(gè)第一電阻器212a可用以相對(duì)于參考電位228來(lái)獲取多個(gè)不同的參考電壓對(duì)。舉例來(lái)說，該多個(gè)第一電阻器212a可表示由該通過各自的第一電阻器212a的電壓降所界定的多個(gè)目標(biāo)RF信號(hào)電壓范圍，使得與每一個(gè)第一電阻器212a相關(guān)聯(lián)的每一各自參考電壓對(duì)可以分別表示最大電壓及最小電壓。藉此，供應(yīng)電壓的任何偏移可以導(dǎo)致一參考電壓的絕對(duì)值的變化，但仍將大致保持該相對(duì)值，亦即，對(duì)應(yīng)于參考電壓對(duì)的磁滯現(xiàn)象。
每一個(gè)第一電阻器212a及第三電阻器212n連接至一對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一開關(guān)221a-221n，其中每一第一開關(guān)221a至221n連接至控制邏輯260，該控制邏輯配置成在使其余第一開關(guān)221a至221n禁用的情況下使其中一個(gè)第一開關(guān)221a啟用。舉例來(lái)說，若僅用第一電阻器212a、第三電阻器212n及電阻器214構(gòu)成分壓器，則可通過使第一開關(guān)221a啟用且使第一開關(guān)221n禁用，而提供第一參考電壓給該DC/AC轉(zhuǎn)換器220，并通過使第一開關(guān)221a禁用且使第一開關(guān)221n啟用而提供第二參考電壓。在下文中，所謂的第一及第二參考電壓表示針對(duì)由分別的第一電阻器212a所決定的目標(biāo)信號(hào)電壓范圍的上限值及下限值，其中在其它實(shí)施例中，可以采用多個(gè)參考電壓，例如通過選擇開關(guān)221a至221n其中之一，使得RF信號(hào)電壓可根據(jù)該多個(gè)參考電壓來(lái)加以評(píng)估。
該第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250可分別進(jìn)一步包含開關(guān)234、254，其連接成可選擇性地重新設(shè)定該第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250的狀態(tài)。開關(guān)234、254可連接至一控制電路(未示出)，以允許控制開關(guān)的操作。再者，不同于參考圖1所說明的實(shí)施例，晶體管231、251為P-溝道MOS晶體管，其中應(yīng)說明的是，所采用的MOS晶體管種類的選擇與設(shè)計(jì)及制程有關(guān)，且若合適，也可以選擇N-溝道MOS晶體管。
在操作上，控制邏輯260可使第一開關(guān)221a啟用，使得開關(guān)221a可由第一時(shí)鐘信號(hào)φ1所控制，而第二開關(guān)222的操作則由非重疊異相時(shí)鐘信號(hào)φ2所控制，以在輸出223提供AC參考電壓。AC參考電壓的進(jìn)一步信號(hào)處理類似于上述針對(duì)圖1所作的說明。因此，比較器電路240接收由該第一包絡(luò)檢測(cè)器230所提供的第一基于AC參考電壓以及一信號(hào)，該信號(hào)代表供應(yīng)至第二包絡(luò)檢測(cè)器250的待分析RF信號(hào)。接著該比較器電路240可產(chǎn)生代表比較結(jié)果的第一控制信號(hào)。舉例來(lái)說，第一控制信號(hào)能以二進(jìn)制信號(hào)的形式提供到第一信號(hào)線243上，該二進(jìn)制信號(hào)指示該第二包絡(luò)檢測(cè)器250的輸入信號(hào)是高于還是低于由第一包絡(luò)檢測(cè)器230所提供的信號(hào)，從而指示該RF信號(hào)電壓是否超過預(yù)定的上限值(由第一基于AC參考電壓所表示)。
接著控制邏輯260可根據(jù)譬如第一控制信號(hào)值或一規(guī)則基準(zhǔn)來(lái)使開關(guān)221a禁用且使開關(guān)221n啟用。在此同時(shí)，開關(guān)234、254可激活而達(dá)到一預(yù)定時(shí)間間隔，以重新設(shè)定該第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250。用于激活該開關(guān)234、254的對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)可由諸如控制邏輯260所提供。接下來(lái)，DC/AC轉(zhuǎn)換器220的第一及第二開關(guān)221n、222可通過第一及第二時(shí)鐘信號(hào)φ1及φ2而同步操作，以提供一第二基于AC參考電壓至比較器電路240，然后與由該第二包絡(luò)檢測(cè)器250所提供的RF信號(hào)電壓的電流值相比較。然后該比較器電路240可在表示該比較結(jié)果的第二信號(hào)線244上產(chǎn)生第二控制信號(hào)。
相似地，在一實(shí)施例中，如上述針對(duì)第一控制信號(hào)的說明，該第二控制信號(hào)可表示一數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)指示該RF信號(hào)的信號(hào)電壓是否低于由該第二DC參考電壓所表示的下限值。因此，通過僅提供兩個(gè)控制信號(hào)線，諸如信號(hào)線243、244，該RF信號(hào)電壓可進(jìn)入規(guī)定的可接受范圍內(nèi)或者是超過上限值或低于下限值，因此通過利用這些控制信號(hào)，可采取適當(dāng)?shù)目刂苿?dòng)作。可以容易地看出，可接受范圍或RF信號(hào)電壓可以通過選擇該電阻器212a的量值及/或電阻器212a的數(shù)量(其由對(duì)應(yīng)的開關(guān)221a所選擇)所界定。舉例來(lái)說，若確實(shí)適合擴(kuò)大該信號(hào)電壓變化的可容許范圍，則可通過適當(dāng)選擇對(duì)應(yīng)的開關(guān)221a來(lái)使用兩個(gè)電阻器212a，以在第一及第二DC參考電壓之間取得一個(gè)較大的差值。再者，可通過施加至DC/AC轉(zhuǎn)換器220的不同DC參考電壓來(lái)執(zhí)行多個(gè)測(cè)量周期，其中該比較器電路240配置成可呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)數(shù)量的控制信號(hào)，每一控制信號(hào)代表對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果。
如上述參考圖1所指出，針對(duì)圖2所說明的實(shí)施例可以測(cè)定該RF信號(hào)電壓，其中可大致消除在電路200的DC電壓側(cè)的任何DC偏移，因?yàn)榧词拱l(fā)生溫度及電源所引致的變化，該第一DC參考電壓與第二DC參考電壓的差值仍可被大致維持。再者，在大致相同的信號(hào)路徑中處理該AC參考電壓，諸如第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器，可以補(bǔ)償在RF信號(hào)路徑中的變化。在實(shí)施例中(未示出)，可以提供單一包絡(luò)檢測(cè)器及對(duì)應(yīng)的開關(guān)級(jí)，以選擇性測(cè)量該AC參考電壓及RF信號(hào)，其中在輸出端的采樣及保持電路可以暫時(shí)地保持該輸出信號(hào)，然后再將其饋入比較器電路240。
圖3顯示一方框圖，其中示意性示出了諸如使用在WLAN應(yīng)用場(chǎng)合中的收發(fā)器裝置的發(fā)射器部分300。該發(fā)射器部分300包含基帶電路310、混頻器341、本地振蕩器340及輸出級(jí)350。再者，也提供自動(dòng)功率電平控制電路(APLC)360，可包括RF信號(hào)電壓分析電路，諸如參考圖1及圖2所說明的電路100或200。而且，該APLC電路360包含連接至該分析電路100/200的控制單元。
在操作期間，該基帶電路310接收要被傳送的信號(hào)，并且適當(dāng)處理該信號(hào)以獲得供應(yīng)至混頻器341的適當(dāng)?shù)幕鶐盘?hào)。該基帶電路310根據(jù)所需的調(diào)制方案及發(fā)射器結(jié)構(gòu)，包含任何可以處理數(shù)字或模擬信號(hào)的適當(dāng)裝置。舉例來(lái)說，在直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中，該基帶電路310包含對(duì)應(yīng)的裝置，以提供同相及正交基帶信號(hào)，然后再加以適當(dāng)?shù)貫V波。若數(shù)字信號(hào)被輸入至該基帶電路310時(shí)，可提供對(duì)應(yīng)的數(shù)字對(duì)模擬轉(zhuǎn)換器，以獲取所需的I及Q基帶輸出信號(hào)。若采用不同的結(jié)構(gòu)，該基帶電路310可包括產(chǎn)生可在混頻器341中適當(dāng)調(diào)制的信號(hào)所需的任何中間頻率級(jí)。
然后，該基帶信號(hào)或多個(gè)基帶信號(hào)被提供到混頻器341，以與由該本地振蕩器340所提供的射頻信號(hào)相混頻，而產(chǎn)生調(diào)制的RF信號(hào)，然后再將其提供至輸出級(jí)350。該調(diào)制的RF信號(hào)被放大并輸出，其中該信號(hào)同時(shí)提供至該APLC電路360，其中該RF信號(hào)電壓分析電路100/200則提供一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)至該控制單元361，該控制單元依序供應(yīng)對(duì)應(yīng)的增益控制信號(hào)至該基帶電路310及/或輸出級(jí)350，藉此將輸出電壓調(diào)整至預(yù)定值或預(yù)定值范圍。
在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，該發(fā)射器部分300能以一種時(shí)間離散的方式來(lái)操作，亦即，信號(hào)發(fā)送以具有良好界定期間的發(fā)送周期來(lái)進(jìn)行，使得APLC電路360的操作可與傳送周期同步。舉例來(lái)說，第一傳送周期可用以決定與第一參考電壓及第二參考電壓的比較結(jié)果，且在進(jìn)行第二傳送周期之前，可以重新調(diào)整該RF信號(hào)電壓。在另一實(shí)施例中，該RF信號(hào)電壓可以在第一傳送周期期間與多個(gè)參考電壓相比較，然后在進(jìn)行下一個(gè)傳送周期之前進(jìn)行信號(hào)電壓的對(duì)應(yīng)控制。在一個(gè)或多個(gè)傳送周期期間測(cè)量信號(hào)電壓以及執(zhí)行在完成一個(gè)或多個(gè)傳送周期之后且在進(jìn)行下一個(gè)傳送周期之前執(zhí)行增益控制操作，以提高控制回路的穩(wěn)定性，尤其當(dāng)在增益控制中執(zhí)行階躍變化時(shí)，可避免階躍控制變化期間的信號(hào)失真。在其它實(shí)施例中，當(dāng)使用較長(zhǎng)的傳送時(shí)間或當(dāng)可能發(fā)生準(zhǔn)連續(xù)傳送模式時(shí)，可以選擇測(cè)量該RF信號(hào)電壓的適當(dāng)?shù)摹安蓸印甭?，例如，通過適當(dāng)?shù)夭僮魅鐖D2所示的開關(guān)234、254，以獲取準(zhǔn)連續(xù)態(tài)控制效果。
由于在APLC電路360中的RF信號(hào)電壓分析電路100/200對(duì)于溫度、電源及制程引致的變化具有高度的免除性，因此該發(fā)射器部分300可以很容易地以一種單芯片方案來(lái)實(shí)施，尤其當(dāng)在功率消耗電路部分(諸如輸出級(jí)350)中發(fā)生DC及溫度變化時(shí)，將不至于過度地折損該APLC電路360的準(zhǔn)確度。
圖4顯示一方框圖，示意性顯示了具有自動(dòng)功率電平控制的發(fā)射器電路400的特定實(shí)施例。該發(fā)射器電路400包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)401，其用以接收數(shù)字形式的同相(I)基帶信號(hào)及正交(Q)基帶信號(hào)。該DAC 401進(jìn)一步配置成輸出以P及N標(biāo)示的不同模擬信號(hào)。濾波器402設(shè)置在該信號(hào)路徑的下面，且其輸出連接至混頻器404，該混頻器404被連接以接收來(lái)自于本地振蕩器403的信號(hào)。該混頻器輸出連接至射頻輸出驅(qū)動(dòng)器404，其輸出連接至適配電路(未示出)及APLC電路470。APLC電路470包含RF信號(hào)電壓分析電路，諸如參考圖1及圖2所說明的電路100或200。再者，提供控制邏輯460并配置可控制該RF信號(hào)電壓分析電路100/200的操作。再者，該控制邏輯460可接收控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)規(guī)定該輸出驅(qū)動(dòng)器404的目標(biāo)輸出信號(hào)電壓或范圍。該APLC電路470進(jìn)一步連接至一DAC控制邏輯480，然后該DAC控制邏輯連接至該DAC 401，以提供參考或控制電壓給該DAC 401以變換模擬信號(hào)，藉此調(diào)整RF信號(hào)輸出電壓。在圖4所示的實(shí)施例中，該APLC電路470經(jīng)由控制線443及444而提供兩種數(shù)字控制信號(hào)，以指示RF信號(hào)電壓過高或過低或者落在一規(guī)定范圍內(nèi)。如先前參考圖2所作的說明，該控制邏輯460可通過選擇電壓降的量值來(lái)控制規(guī)定范圍的量值以及通過選擇特定級(jí)的分壓器來(lái)控制該目標(biāo)RF信號(hào)電壓的絕對(duì)位置。
在操作時(shí)，該發(fā)射器電路400可在一操作模式下使用，其中供應(yīng)至DAC 401的數(shù)字信息系在規(guī)定的分組中傳送，亦即，針對(duì)每一傳送事件來(lái)界定規(guī)定傳送幀長(zhǎng)度。舉例來(lái)說，在初始化該發(fā)射電路400之后，該DAC控制邏輯480可以將供應(yīng)至該DAC 401的參考電壓設(shè)定為最低電壓，以在輸出驅(qū)動(dòng)器404獲取最小RF輸出電壓。在該APLC電路470初始化之后，該RF信號(hào)電壓分析電路100/200接收該RF輸出信號(hào)，并且在控制線443、444建立相應(yīng)的數(shù)字控制信號(hào)。根據(jù)控制線443、444所指示的信號(hào)電壓，該DAC控制邏輯480會(huì)增加或保持供應(yīng)至DAC 401的參考電壓。在一特定實(shí)施例中，在控制線443、444上建立兩數(shù)字控制信號(hào)的測(cè)量時(shí)間可選定為小于一最小傳送幀長(zhǎng)度，使得相應(yīng)的RF信號(hào)電壓可在一個(gè)傳送周期內(nèi)被評(píng)定。當(dāng)控制線443、444指示“功率太低”狀態(tài)時(shí)，該DAC控制邏輯480會(huì)在下一個(gè)傳送周期之前以預(yù)定步階量來(lái)增加參考電壓。
圖5是例如當(dāng)APLC電路470中采用圖2所示的RF信號(hào)電壓分析電路200時(shí)該發(fā)射器電路400操作期間的時(shí)序圖。在此進(jìn)一步假設(shè)最小傳送幀長(zhǎng)度為大約50微秒，且針對(duì)該RF信號(hào)電壓分析電路200的單一測(cè)量周期的時(shí)間間隔設(shè)定為23.3微秒，亦即該開關(guān)234及254每隔23.3微秒便關(guān)閉短時(shí)間間隔(例如兩微秒)一次，以重新設(shè)定該第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250。該信號(hào)“清除”表示供應(yīng)至開關(guān)234、254的時(shí)鐘信號(hào)周期性地重新設(shè)定該第一及第二包絡(luò)檢測(cè)器230、250。信號(hào)501代表在比較器電路240的輸出242的信號(hào)。信號(hào)502代表在控制線443上的控制信號(hào)，其也可稱之為“功率太高”信號(hào)。信號(hào)503代表在控制線444上的控制信號(hào)，其也可稱之為“功率太低”信號(hào)。最后，信號(hào)504代表一用以分別使該開關(guān)221a及221n啟用的信號(hào)，且也可將此信號(hào)視為用以指示該RF信號(hào)電壓與上限值(開關(guān)221a被啟用)或下限值(開關(guān)221n被啟用)相比較的信號(hào)。在圖5中，描述了三個(gè)不同的階段1至3。假設(shè)在階段1中，RF電壓分析電路處在高功率測(cè)量模式中，亦即開關(guān)221a被啟用而開關(guān)221n為禁用，使得RF信號(hào)電壓與上限值相比較。然后，該信號(hào)501(比較器輸出242)為低，且在完成第一測(cè)量周期之后，亦即，在第二清除信號(hào)之前，采樣該比較器結(jié)果且將信號(hào)502(功率太高)的邏輯值設(shè)為高。在時(shí)間點(diǎn)A(階段2)，該RF功率信號(hào)降低并且低于上限值，因此信號(hào)501的邏輯值便切換成高。藉此，在對(duì)應(yīng)的測(cè)量周期的尾聲，該信號(hào)502(功率太高)的邏輯值設(shè)定為低，且該信號(hào)504的邏輯值設(shè)定為低，因而此時(shí)需要進(jìn)行下限值的測(cè)量以清楚地判定該RF信號(hào)電壓的狀態(tài)。亦即，開關(guān)221a禁用且開關(guān)221n為啟用，且該RF信號(hào)電壓與下限值相比較。在階段2期間，假設(shè)該RF信號(hào)電壓落在由上限值及下限值所界定的范圍內(nèi)，這樣在對(duì)應(yīng)的測(cè)量周期尾聲，該信號(hào)504的邏輯值再次被設(shè)定為高，以初始化準(zhǔn)備與該上限值的比較。由于該RF信號(hào)電壓仍落在規(guī)定的范圍內(nèi)，因此該信號(hào)501(比較器輸出242)的邏輯值會(huì)變成高。在時(shí)間點(diǎn)B，其假設(shè)該RF信號(hào)電壓減少且低于該下限值。因此，信號(hào)501的邏輯值保持為高，且需要將該信號(hào)504的邏輯值設(shè)為低，以啟動(dòng)與下限值進(jìn)行比較。然后，該信號(hào)501的邏輯值仍保持為高。因此，在對(duì)應(yīng)測(cè)量周期的尾聲，該信號(hào)503(功率太低)的邏輯值設(shè)為高。藉此，在兩個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，該DAC控制邏輯480對(duì)接收到該RF信號(hào)電壓作一清楚的評(píng)估，并且可相應(yīng)地調(diào)整供應(yīng)至該DAC401的參考電壓。
在此應(yīng)說明的是，該RF信號(hào)電壓分析電路100或200也可用于收發(fā)器裝置的接收器側(cè)，以供應(yīng)用以表示所接收到的RF信號(hào)電壓的控制信號(hào)，從而能以此控制信號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行適當(dāng)?shù)目刂撇僮鳌?br> 產(chǎn)業(yè)利用性本發(fā)明涉及線路設(shè)計(jì)的改良，在如行動(dòng)電話、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)等的大量產(chǎn)品中是有用的。因此，本發(fā)明在工業(yè)量產(chǎn)領(lǐng)域具有極高優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種集成射頻信號(hào)電壓分析電路，其包括參考電壓源(110)，其配置以提供至少一個(gè)參考電壓；DC/AC轉(zhuǎn)換器(120)，其配置以接收該至少一個(gè)參考電壓并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于該至少一個(gè)參考電壓的AC參考電壓；包絡(luò)檢測(cè)器(130，150)，其配置以接收該AC參考電壓及待檢測(cè)的射頻信號(hào)，并且產(chǎn)生參考包絡(luò)信號(hào)及射頻包絡(luò)信號(hào)；以及比較器電路(140)，其配置以接收該射頻包絡(luò)信號(hào)及該參考包絡(luò)信號(hào)，并且產(chǎn)生用以指示該比較器電路(140)的比較結(jié)果的比較器輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的分析電路，其中該參考電壓源(110；210)包含多個(gè)串聯(lián)的電阻器(212a，…，212n)。
3.如權(quán)利要求1所述的分析電路，其中該參考電壓源配置以提供至少兩個(gè)參考電壓，以針對(duì)規(guī)定的電壓電平來(lái)決定上限值及下限值。
4.如權(quán)利要求3所述的分析電路，進(jìn)一步包含一控制電路(260)，其配置以選擇該預(yù)定的電壓電平。
5.如權(quán)利要求3所述的分析電路，進(jìn)一步包含多個(gè)連接至該參考電壓源(110)的開關(guān)(121，212a，…，212n)，這些開關(guān)配置成可選擇性地供應(yīng)該至少一個(gè)參考電壓至該DC/AC轉(zhuǎn)換器(120)。
6.如權(quán)利要求1所述的分析電路，其中該參考電壓源(110)配置以提供多個(gè)參考電壓，且其中該DC/AC轉(zhuǎn)換器(120)配置以在相同的信號(hào)路徑中變換該多個(gè)參考電壓的每一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的分析電路，其中該包絡(luò)檢測(cè)器(130，150)包含一AC耦合源極跟隨器(131，151)。
8.如權(quán)利要求7所述的分析電路，其中該包絡(luò)檢測(cè)器(130，150)進(jìn)一步包含一集成電容器(133，153)。
9.如權(quán)利要求1所述的分析電路，其中該包絡(luò)檢測(cè)器(130，150)包含第一檢測(cè)器部分(130)及第二檢測(cè)器部分(150)，該第一檢測(cè)器部分(130)及該第二檢測(cè)器部分(150)大致相同，其中該第一檢測(cè)器部分(130)被連接以接收該至少一個(gè)AC參考電壓，且該第二檢測(cè)器部分(150)配置以接收該射頻信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的分析電路，其中該包絡(luò)檢測(cè)器(130，150，230，250)進(jìn)一步包含開關(guān)組件(233，253)，其配置以重新設(shè)定該包絡(luò)檢測(cè)器的輸出。
全文摘要
將射頻信號(hào)電壓由自DC參考電壓產(chǎn)生AC參考電壓測(cè)定并且在包絡(luò)檢測(cè)器中測(cè)定該AC參考電壓的包絡(luò)，其中該包絡(luò)檢測(cè)器(130)具有大致等同于用以測(cè)定該射頻信號(hào)包絡(luò)的包絡(luò)檢測(cè)器(150)的結(jié)構(gòu)。該AC參考電壓可大致消除任何DC偏移，因而產(chǎn)生可抵抗溫度及電源變化的高穩(wěn)定性。再者，針對(duì)該射頻信號(hào)及參考信號(hào)使用大致相同的射頻信號(hào)路徑，可大致補(bǔ)償由于射頻信號(hào)路徑所造成的信號(hào)失真。
文檔編號(hào)H04B7/005GK1708898SQ200380102608
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者S·埃倫賴希, L·達(dá)特, K-H·桑丁 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司