射频电压检测制造技术

提供了用于检测RF信号的电压电平的方法和设备。基于热电压来提供第一电压校正，并且基于检测晶体管与参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正，所述检测晶体管用于对所述RF信号进行整流，所述参考晶体管没有被提供所述RF信号。基于所述第一和第二电压校正，可获得具有更好线性度的、更加准确的检测器。在一实施例中，可以与使用配置为差分对的一对附加晶体管获得的、两个晶体管之间的电压差的双曲正切成比例地生成所述第二电压校正。应用包括在无线装置中控制功率放大器输出。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2015年7月12日提交的、专利技术名称为“RADIO-FREQUENCYVOLTAGEDETECTION”的美国临时申请第62/191,473号的优先权，其公开内容特此通过引用而明确地全部合并于此。
本申请涉及射频(RF)信号的检测器。
技术介绍
在许多射频(RF)应用中，有利的是能够检测信号的功率电平。一种方式是检测信号的包络或其峰值电压。例如，在一些应用中，期望得知从功率放大器(PA)输出的信号的电压电平，以提供用于控制输出信号电平的反馈。这可被并入到自动增益控制中，其中反馈控制回路基于输入信号功率电平来调整放大器的增益，以使输出信号功率电平较为恒定。Meyer,R.G.在“Low-powermonolithicRFpeakdetectoranalysis,”IEEEJournalofSolid-StateCircuits,vol.30,no.1,pp.65,67,Jan1995中提出的一种方案利用第一双极晶体管作为整流元件(rectifyingelement)并利用第二双极晶体管建立偏移(offsetting)直流(dc)电压，该文献的整个内容通过引用而合并于此。在图1中示出了根据该方案的电路。Meyer给出了用于大的方波输入信号的分析，其将所检测到的电压与输入信号峰值电压加上由VT·ln(2)表示的误差项相关联，其中VT是由kBT/q给出的热电压，其中q是电子的电荷的量值(magnitude)，kB是波尔兹曼常数，T是绝对温度，在室温下VT具有近似25mV的值。还公开了取决于VT的误差项可通过相对于第一晶体管将第二晶体管中的电流增大一倍来消除。由于推导出的误差项仅仅是对检测器中真实误差的近似，所以该方案的实际实施方式无法提供对于输入信号的电压电平的准确测量，其对输入信号的电压电平具有非线性响应，对于低电压电平尤其如此。因此，期望提供一种具有改善精度和/或线性度的检测器。还期望提供这样的检测器，而没有显著地增加检测器的复杂度、大小或成本。
技术实现思路
一般而言，描述了用于检测RF信号的电压电平的电路、应用和方法。根据一些实施方式，本申请涉及一种用于确定RF信号的峰值电压电平的检测器电路，所述检测器电路包括：检测晶体管，配置为接收所述RF信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正，所述参考晶体管配置为不接收所述RF信号。在一些实施例中，所述第二电压校正是基于不考虑所述第一电压校正时获得的电压差的。在一些实施例中，所述第二电压校正是基于所述检测晶体管的发射极与所述参考晶体管的发射极之间的电压差的。在一些实施例中，所述第二电压校正随着从零到高至一阈值增大的电压差而增大，并且随着在所述阈值以上增大的电压差而不增大或以更低的速率增大。在一些实施例中，所述阈值是软阈值。在一些实施例中，所述第二电压校正是基于所述电压差的S形函数的。在一些实施例中，所述第二电压校正是基于所述电压差除以所述热电压的两倍后的双曲正切的。在一些实施例中，所述检测器电路包括第一参考晶体管和第二参考晶体管，它们配置为不接收所述射频信号，所述第二电压校正是基于所述检测晶体管与所述第二参考晶体管之间的电压差的。在一些实施例中，所述第一电压校正是VT·ln(2)。在一些实施例中，所述校正电路包括晶体管的差分对，用于生成所述第二校正电压。在一些实施例中，所述晶体管的差分对的电压输入耦接到所述检测晶体管和所述第二参考晶体管的发射极。在一些实施例中，所述校正电路配置为使用所述晶体管的差分对，基于所述检测晶体管与所述第二参考晶体管之间的电压差的双曲正切来产生所述第二校正电压。在一些实施例中，所述晶体管的差分对包括两个发射极耦接的双极晶体管或两个源极耦接的场效应晶体管。在一些实施例中，所述校正电路包括至少一个电流镜级，用于将所述差分对的集电极或漏极电流之差镜像到所述第一参考晶体管，以用于生成所述第二校正电压。在一些实施例中，所述晶体管的差分对包括两个发射极耦接的双极晶体管。在一些实施例中，所述检测器电路还包括：低通RC滤波器，位于所述检测晶体管的发射极与所述差分对中的第一晶体管的基极之间；以及匹配电阻器，位于所述第二参考晶体管的发射极与所述差分对中的第二晶体管的基极之间。在一些实施例中，所述晶体管的差分对连接到与绝对温度成比例的电流源。在一些实施例中，所述检测晶体管以及所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管连接到与绝对温度成比例的电流源。在一些实施例中，所述检测晶体管以及所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管是NPN双极晶体管，所述射频信号被提供到所述检测晶体管的基极。在一些实施例中，所述检测器电路还包括旁路电容器，耦接到所述检测晶体管的基极与所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管的基极之间的位置。根据一些实施方式，本申请涉及一种半导体晶片，包括用于确定射频信号的峰值电压电平的至少一个检测器电路，所述检测器电路包括：检测晶体管，配置为接收所述射频信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与配置为不接收所述射频信号的参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正。根据一些实施方式，本申请涉及一种射频模块，包括至少一个半导体晶片，所述半导体晶片包括用于确定射频信号的峰值电压电平的至少一个检测器电路，所述检测器电路包括：检测晶体管，配置为接收所述射频信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与配置为不接收所述射频信号的参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正。根据一些实施方式，本申请涉及一种无线装置，包括至少一个射频模块，所述射频模块包括至少一个半导体晶片，所述半导体晶片包括至少一个检测器电路。在这些实施方式中，所述至少一个半导体晶片包括用于确定射频信号的峰值电压电平的检测器电路，所述检测器电路包括：检测晶体管，配置为接收所述射频信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与配置为不接收所述射频信号的参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正。根据一些实施方式，本申请涉及一种用于检测射频输入信号的电压电平的方法。在这些实施方式中，所述方法包括：利用检测晶体管来对所述射频输入信号进行整流；使用配置为不接收所述射频输入信号的参考晶体管来对整流后的射频输入信号进行直流偏移；基于热电压来生成第一校正电压；生成基于所述检测晶体管与所述参考晶体管之间的电压差的第二校正电压；以及基于所述射频输入信号的电压电平以及所述第一校正电压和所述第二校正电压来提供输出信号。在一些实施例中，所述第二校正电压是基于没有考虑所述第一校正电压的情况下所述检测晶体管与所述参考晶体管之间的电压差生成的。在一些实施例中，所述第一校正电压是VT·ln(2)。在一些实施例中，所述第二校正电压是基于所述检测晶体管与第二参考晶体管之间的电压差的S形函数的。在一些实施例中，所述第二校正电压是基于所述检测晶体管与所述第二参考晶体管之间的电压差除以所述热电压的两倍后的双曲正切的。在一些实施例中，所述方法还包括：使用耦接到所述检测晶体管和所述第二参考晶体管的晶体管的差分对来生成差分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定射频信号的峰值电压电平的检测器电路，包括：检测晶体管，配置为接收所述射频信号；参考晶体管，配置为不接收所述射频信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与所述参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正。

【技术特征摘要】
2015.07.12 US 62/191,4731.一种用于确定射频信号的峰值电压电平的检测器电路，包括：检测晶体管，配置为接收所述射频信号；参考晶体管，配置为不接收所述射频信号；以及电压校正电路，配置为基于热电压来生成第一电压校正，并且基于所述检测晶体管与所述参考晶体管之间的电压差来生成第二电压校正。2.根据权利要求1的检测器电路，其中，所述第二电压校正是基于不考虑所述第一电压校正时获得的电压差的。3.根据权利要求1的检测器电路，其中，所述第二电压校正是基于所述检测晶体管的发射极与所述参考晶体管的发射极之间的电压差的。4.根据权利要求1的检测器电路，其中，所述第二电压校正随着从零到高至一阈值增大的电压差而增大，并且随着在所述阈值以上增大的电压差而不增大或以更低的速率增大。5.根据权利要求4的检测器电路，其中，所述阈值是软阈值。6.根据权利要求1的检测器电路，其中，所述第二电压校正是基于所述电压差的S形函数的。7.根据权利要求6的检测器电路，其中，所述第二电压校正是基于所述电压差除以所述热电压的两倍后的双曲正切的。8.根据权利要求1的检测器电路，其中所述参考晶体管包括第一参考晶体管和第二参考晶体管，它们配置为不接收所述射频信号，所述第二电压校正是基于所述检测晶体管与所述第二参考晶体管之间的电压差的。9.根据权利要求1的检测器电路，其中，所述第一电压校正是VT·ln(2)。10.根据权利要求8的检测器电路，其中，所述校正电路包括晶体管的差分对，用于生成所述第二校正电压。11.根据权利要求10的检测器电路，其中，所述校正电路包括至少一个电流镜级，用于将所述差分对的集电极或漏极电流之差镜像到所述第一参考晶体管，以用于生成所述第二校正电压。12.根据权利要求10的检测器电路，其中，所述晶体管的差分对的电压输入耦接到所述检测晶体管和所述第二参考晶体管的发射极。13.根据权利要求12的检测器电路，其中，所述校正电路配置为使用所述晶体管的差分对，基于所述检测晶体管与所述第二参考晶体管之间的电压差的双曲正切来产生所述第二校正电压。14.根据权利要求10的检测器电路，其中，所述晶体管的差分对包括两个发射极耦接的双极晶体管或两个源极耦接的场效应晶体管。15.根据权利要求14的检测器电路，其中，所述晶体管的差分对包括两个发射极耦接的双极晶体管。16.根据权利要求15的检测器电路，还包括：低通RC滤波器，位于所述检测晶体管的发射极与所述差分对中的第一晶体管的基极之间；以及匹配电阻器，位于所述第二参考晶体管的发射极与所述差分对中的第二晶体管的基极之间。17.根据权利要求10的检测器电路，其中，所述晶体管的差分对连接到与绝对温度成比例的电流源。18.根据权利要求11的检测器电路，其中，所述检测晶体管以及所述第一参考晶体管和所述第二参考晶体管连接到与绝对温度成比例的电流源。19.根据权利要求11的检测器电路，其中，所述检测晶体管以及所述第一参考晶体管和所述第二参...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·W·维特克，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US