功率检测器制造技术

本实用新型专利技术提供一种功率检测器，包括信号衰减单元、功率检测单元和加法运算单元；功率检测单元的输入端通过信号衰减单元接入待测信号或功率检测单元的输入端直接接入待测信号，功率检测单元的输出端与加法运算单元连接；本实用新型专利技术通过对待测信号进行衰减，扩展了该功率检测器的检测范围；采用多个功率检测单元均衡技术，有效改善了功率检测器输出的直流电压信号与待测信号功率的转化线性度；提出基于电压求和的方式实现最后多单元转化结果的求和，避免了简单电流模式求和后，再经电阻转化为电压的方式对检测性能的影响。

Power detector

【技术实现步骤摘要】
功率检测器
本技术属于集成电路领域，特别是涉及一种功率检测器。
技术介绍
在无线通讯系统中，射频功率检测器应用于射频前端电路，以实现信号功耗的优化，改善电路单元的效率、增益及功率的线性度，以及实现对输出功率或电路的增益大小的自动控制；常见整个环路系统如图1所示；包括了功率放大器(PA)或低噪声放大器(LNA)、功率检测器(Powerdetector)、模数转换器(ADC)、逻辑控制单元(Controllogicunit)；电压Vin为输入射频信号，电压Vdcout为功率检测器的输出直流电压。针对图1中的功率检测器(Powerdetector)，在目前信号功率检测的电路设计中，采用的设计技术主要包括两种方案，一种是峰值功率检测，一种是RMS功率检测；峰值功率检测方式主要适用于输出信号包络恒定以及信号的峰均比比较低的情况下；RMS功率检测方式适用于高峰均比、精度好的输出调制信号，能够实现功率检测器输出直流电压信号与输入调制信号的功率的线性化转化，即linearindB。采用RMS功率检测方式实现功率检测器的途径可以基于以下几种方式实现：(1)热电学器件方式；(2)二极管方式；(3)双极型晶体管实现方式；(4)MOSFET管方式；在当前的设计趋势和集成电路应用集成度越来越高，以及低成本的追求，标准CMOS工艺的成为主流应用，因此方式4成为的最为当前最为广泛的应用方式；在采用MOSFET管实现的方式中，一些设计基于MOSFET的本身的电流平方律电学特性实现功率检测，但是具有比较窄的输入功率检测范围；另一些为了实现宽动态范围，采用多个基础单元，但是难以实现好的线性度；一些设计方案为了实现好的线性度，采用对数放大器和整流器结合的方式，但是在微波毫米波系统应用中，频率高达几十GHz，对数放大器的增益无法保证，难以实现高频率下的应用。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种功率检测器，用于解决现有技术中功率检测器的检测范围窄、线性度低，难以在高频率下应用等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种功率检测器，包括：信号衰减单元、功率检测单元和加法运算单元；所述功率检测单元的输入端通过所述信号衰减单元接入待测信号或所述功率检测单元的输入端直接接入所述待测信号，所述功率检测单元的输出端与所述加法运算单元连接。于本技术的一实施例中，所述信号衰减单元采用电容阵列，所述电容阵列包括电容组，且所述功率检测单元的数量与所述电容组的数量相等；所述电容组包括第一电容和第二电容，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值的比值为预设比例。于本技术的一实施例中，所述第一电容的一端接入所述待测信号，所述第一电容的另一端与所述第二电容一端连接，且所述第一电容的另一端输出所述衰减信号，并将所述衰减信号输入至所述功率检测单元，所述第二电容的另一端接地。于本技术的一实施例中，所述电容阵列一端接入所述待测信号，另一端输出所述衰减信号，并将所述衰减信号输入至所述功率检测单元；所述电容组相互之间串联连接，且两个所述电容组的连接处输出另一衰减信号，并将另一所述衰减信号输入至另一功率检测单元。于本技术的一实施例中，所述电容阵列包括两个电容组，分别为第一电容组和第二电容组；所述第一电容组的第一电容的一端接入所述待测信号，所述第一电容组的第一电容的另一端分别与所述第一电容组的第二电容的一端、另一所述功率检测单元、所述第二电容组的第一电容的一端连接，所述第二电容组的第一电容的另一端分别与所述第二电容组的第二电容的一端、所述功率检测单元连接，所述第一电容组的第二电容的另一端及所述第二电容组的第二电容的另一端均接地。于本技术的一实施例中，所述功率检测单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一电阻和两个第二电阻；所述第一NMOS管的栅极接入所述衰减信号，并与一所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接入第一电压，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第一PMOS管的源极、所述第二PMOS管的源极连接；所述第二NMOS管的栅极与另一所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接入第一电压，所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的漏极与所述第四PMOS管的源极连接；所述第一PMOS管的栅极与所述第四PMOS管的栅极连接，且连接处与所述第四PMOS管的源极连接；所述第二PMOS管的栅极与所述第三PMOS管的栅极连接，且连接处与所述第二PMOS管的源极连接；所述第一PMOS管的漏极、所述第二PMOS管的漏极、所述第三PMOS管的漏极、所述第四PMOS管的漏极均接入第二电压；所述第三PMOS管的源极产生所述输出信号，并与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接地。于本技术的一实施例中，所述第一PMOS管与所述第四PMOS管的物理尺寸比例为1:1；所述第二PMOS管与所述第三PMOS管的物理尺寸比例为1：N，N为预设值。于本技术的一实施例中，所述第一电阻的阻值保证所述第三PMOS管工作在饱和区。于本技术的一实施例中，所述功率检测单元的数量至少为二。于本技术的一实施例中，所述加法运算单元包括运算放大器、第三电阻和第四电阻；所述运算放大器的同相输入端分别通过第五电阻接入所述输出信号，反相输入端分别与所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端的连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的输出端产生最后的输出信号。如上所述，本技术所述的功率检测器，具有以下有益效果：(1)电路结构简单，可靠性及可复用性强；(2)通过对待测信号进行衰减，扩展了该功率检测器的检测范围；(3)采用多个功率检测单元均衡技术，有效改善了功率检测器输出的直流电压信号与待测信号的功率的转化线性度；(4)提出了基于电压求和的方式实现最后的多单元转化曲线的求和，避免了简单电流模式求和后，再经电阻转化为电压的方式对检测性能的影响。附图说明图1显示为现有技术的对射频单元的输出功率检测电路的原理示意图。图2显示为本技术的信号衰减单元于一实施例中的电路结构示意图。图3显示为本技术的信号衰减单元于另一实施例中的电路结构示意图。图4显示为本技术的功率检测单元于一实施例中的电路结构示意图。图5显示为本技术的功率检测单元于一实施例中检测到的输出信号Vout与待测信号的功率Pin的转化关系曲线图。图6显示为本技术的经加法运算单元于一实施例中对功率检测单元检测到的输出信号Vout与待测信号的功率Pin的转化关系曲线均衡后的转化关系曲线图。图7显示为本技术的图5和图6中的转化关系曲线图对应的斜率曲线图。图8显示为本技术的加法运算单元于一实施例中的电路结构示意图。图9显示为本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率检测器，其特征在于，包括：信号衰减单元、功率检测单元和加法运算单元；/n所述功率检测单元的输入端通过所述信号衰减单元接入待测信号或所述功率检测单元的输入端直接接入所述待测信号，所述功率检测单元的输出端与所述加法运算单元连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率检测器，其特征在于，包括：信号衰减单元、功率检测单元和加法运算单元；
所述功率检测单元的输入端通过所述信号衰减单元接入待测信号或所述功率检测单元的输入端直接接入所述待测信号，所述功率检测单元的输出端与所述加法运算单元连接。


2.根据权利要求1所述的功率检测器，其特征在于，所述信号衰减单元采用电容阵列，所述电容阵列包括电容组，且所述功率检测单元的数量与所述电容组的数量相等；所述电容组包括第一电容和第二电容，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值的比值为预设比例。


3.根据权利要求2所述的功率检测器，其特征在于，所述第一电容的一端接入所述待测信号，所述第一电容的另一端与所述第二电容一端连接，且所述第一电容的另一端输出衰减信号，并将所述衰减信号输入至所述功率检测单元，所述第二电容的另一端接地。


4.根据权利要求2所述的功率检测器，其特征在于，所述电容阵列一端接入所述待测信号，另一端输出衰减信号，并将所述衰减信号输入至所述功率检测单元；所述电容组相互之间串联连接，且两个所述电容组的连接处输出另一衰减信号，并将另一所述衰减信号输入至另一功率检测单元。


5.根据权利要求4所述的功率检测器，其特征在于，所述电容阵列包括两个电容组，分别为第一电容组和第二电容组；所述第一电容组的第一电容的一端接入所述待测信号，所述第一电容组的第一电容的另一端分别与所述第一电容组的第二电容的一端、另一所述功率检测单元、所述第二电容组的第一电容的一端连接，所述第二电容组的第一电容的另一端分别与所述第二电容组的第二电容的一端、所述功率检测单元连接，所述第一电容组的第二电容的另一端及所述第二电容组的第二电容的另一端均接地。


6.根据权利要求1所述的功率检测器，其特征在于，所述功率检测单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：田彤，伍锡安，袁圣越，
申请(专利权)人：江苏微远芯微系统技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32