用于相位检测器的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于相位检测器的系统及方法。依照实施例，相位检测器电路包含多个级联RF级，该多个级联RF级的每个具有第一RF放大器和第二RF放大器。第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联，并且第二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联。该相位检测器进一步包含第一混频器和第二混频器，该第一混频器具有被耦合到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第一RF级的第二RF放大器的输出的第二输入，该第二混频器具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入。

【技术实现步骤摘要】

本公开大体涉及电子器件，更特别地涉及用于相位检测器的系统及方法。
技术介绍
作为能检测在特定方向上正被传输的功率的电子器件的定向耦合器被使用在各种各样的射频（RF）电路中。例如，定向耦合器可以被使用在雷达系统中以通过从反射波中分离入射波来检测该反射波，或可以被使用在测量传输线的阻抗失配的电路中。在功能上，定向耦合器具有正向传输路径和耦合的传输路径。正向传输路径大体具有低损耗，而耦合的传输路径耦合在特定方向上被传播的传输功率的小部分。存在许多不同类型的包含电磁耦合和磁耦合器的耦合器体系结构。可以使用依赖于操作的频率和操作的环境的不同的拓扑和材料来实现这些耦合器类型的每个。例如，可以使用在印刷电路板（PCB）或变压器上安置的带状线结构来实现定向耦合器。在一些带状线的实现中，各种电路元件可以与正被测量的特定信号的四分之一波长一样长。对于在500 MHz与3.8 GHz之间的频率处操作的应用（其覆盖了许多蜂窝电话操作所处的频率范围），由于在这些频率处的波长比在集成电路上的特征尺寸长得多，在集成电路上构建带状线定向耦合器变得具有挑战性。因为变压器的损耗和寄生效应，在频率的这个范围处构建低损耗磁基定向耦合器也是具有挑战性的。
技术实现思路
依照实施例，相位检测器电路包含多个级联RF级，每个级联RF级具有第一RF放大器和第二RF放大器。该第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联，并且该第二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联。该相位检测器进一步包含具有被耦合到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入和被耦合到第一RF级的第二RF放大器的输出的第二输入的第一混频器以及具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入和被耦合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入的第二混频器。附图说明为了更完整地理解本专利技术以及其优点，现在参考下面与附图结合进行的描述，在附图中：图1a-f图示实施例耦合器电路和对应的波形图样；图2a-b图示实施例相位检测器的示意图；图3a-c图示在实施例相位检测器中所使用的电路的示意图；图4a-b图示在进一步实施例相位检测器中所使用的电路的示意图；图5a-d图示描绘实施例相位检测器的性能的波形图样；图6a-c图示各种利用实施例相位检测器的实施例RF系统；以及图7图示实施例方法的方框图。除了另外指示以外，在不同附图中的对应的数字和符号一般指代对应的部分。附图被绘制来清楚地图示优选的实施例的相关方面，并且不必按比例绘制。为了更清楚地图示某些实施例，指示相同结构、材料或过程步骤的变体的字母可以跟在附图编号后面。具体实施方式下面详细讨论目前优选的实施例的实现和使用。然而，应当意识到的是，本专利技术提供了能够在各种各样的具体上下文中体现的许多可适用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅示意了实现和使用本专利技术的具体方式，并且不限制本专利技术的范围。在具体上下文（可以在RF电路中被用来测量入射或反射功率的定向耦合器的系统和方法）中将关于优选的实施例描述本专利技术。本专利技术的实施例还可以被应用到包含利用相位检测器诸如锁相环（PLL）电路和功率检测器的其他电路的其他系统和应用。此外，实施例可以针对实现RF测量的系统，该系统包含而不限于测量和/或调节阻抗失配的器件、时域反射计（TDR）、用于与可调的天线匹配电路一起使用的感测器件以及可调的滤波器。在本专利技术的实施例中，阻抗测量器件包含被耦合到具有初级绕组和次级绕组的变压器的相移网络。该变压器的初级绕组与阻抗测量器件的传输路径串联耦合。变压器的次级绕组和相移器通过高阻抗测量器件加负载，该高阻抗测量器件确定传输路径的端口之间的入射和/或反射信号的绝对或相对的量值和/或相位和/或阻抗匹配的质量。在一个实施例中，关于RF信号的电流和电压的幅度和相位的信息被提取并且与预定值（诸如而不限于50Ω阻抗）比较。RF电流和电压的被提取的幅度和相位之间的关系指示在RF信号路径中的反射量并且因此指示负载阻抗。例如，反射越小，负载阻抗就越接近特性阻抗Z0：其中ZL表示负载阻抗，Z0表示特性阻抗，其可以是50Ω欧姆并且表示反射系数。在一些实施例中，磁变压器产生与RF电流成比例的电压并且RC网络产生与RF电压成比例的电压。在一些实施例中，构建耦合器以致与RF电流成比例的电压和与RF电压成比例的电压的幅度和相位是180度异相的并且当在RF信号路径中不存在反射时具有相同的幅度。参考图1a，耦合器1是四端口器件，其中端口2和3对于RF信号是50欧姆的端口并且两个耦合的端口4和5用高阻抗加负载。耦合器1包含具有被耦合在源阻抗Zs和负载阻抗ZL之间的初级绕组Lp的变压器X1。通过包含电阻器R1和电容器C1的高通RC滤波器实现的相移网络被耦合到端口3。使用用高阻抗加负载的理想变压器的方程，在端口5处的电压能够表达为：其中Lp和Ls是变压器X1的初级和次级绕组的自感，并且k是在X1的初级和次级绕组之间的耦合因子。在端口4处的电压Vv能够表达为：当RC网络的截止频率大大超过耦合器的操作频率范围时，也就是方程（2）可以如下近似于：。在实施例中，选择各种分量和参数k、Lp、Ls、R1和C1来满足下面的条件：其中Z0是参考阻抗。在一些实施例中，Z0可以被设置为系统的特性阻抗，例如，其可以是50Ω或另一个阻抗。如果在端口3处的对于RF信号的负载阻抗ZL等于参考阻抗Z0，则从方程（1）、（4）和（5），由此可见因为并且。在阻抗失配的情况下，例如，当，。图1b和1c包含关于图1a的电路在匹配阻抗条件以及失配阻抗条件下图示电压Vi和Vv之间的关系的波形图样。图1b图示了示出在匹配阻抗条件下实施例耦合器的输入和输出电流测量输出电压之间的关系的波形图样。如所示出，电流IRF和电压VRF是彼此同相的，具有遵循下面关系的相对幅度：。从而，分别在端口5和端口4处的电压Vi和Vv具有相等的幅度并且是彼此180度异相的，以致Vi和Vv的求和是零和/或是DC电压。在一些实施例中，在生成Vi的端口5处的节点可以称为电流测量节点，并且在生成Vv的端口4处的节点可以称为电压测量节点。图1c图示了示出在失配阻抗条件下实施例耦合器的输入和输出电流测量输出电压之间的关系的波形图样。如所示出，电流IRF和电压VRF是彼此异相的，其中具有相对幅度：。在这个条件下，分别在端口5和端口4处的电压Vi和Vv具有不等的幅度并且彼此不是180度异相的。因此，Vi和Vv的求和具有AC分量。应当理解的是，在其中Vi和Vv是彼此同相的但具有不等的幅度的条件中，或在其中Vi和Vv是彼此异相的但具有相等的幅度的条件下，Vi和Vv的求和可以具有AC分量。在可替代的实施例中，Vi和Vv的幅度和相位可以被缩放，以致不等的幅度条件和/或异相的条件表示匹配阻抗条件。例如，这能够在利用不生成90°相移的相移网络、在匹配条件下生成不等幅度的幅度缩放网络、忽略模拟相移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位检测器电路，包括：多个级联RF级，所述多个级联RF级的每个具有第一RF放大器和第二RF放大器，其中第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联并且第二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联；第一混频器，具有被耦合到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第一RF级的第二RF放大器的输出的第二输入；以及第二混频器，具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入。

【技术特征摘要】
2013.08.26 US 13/9759141.一种相位检测器电路，包括：
多个级联RF级，所述多个级联RF级的每个具有第一RF放大器和第二RF放大器，其中第一RF放大器与相继的RF级的第一RF放大器级联并且第二RF放大器与相继的RF级的第二RF放大器级联；
第一混频器，具有被耦合到第一RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第一RF级的第二RF放大器的输出的第二输入；以及
第二混频器，具有被耦合到第二RF级的第二RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第二RF级的第一RF放大器的输出的第二输入。
2.权利要求1的所述电路，其中：
所述第一混频器的第一输入是类型A输入并且所述第一混频器的第二输入是类型B输入；
所述第二混频器的第一输入是类型A输入并且所述第二混频器的第二输入是类型B输入；以及
在每个类型A输入与对应的输出之间的传播延迟大于对应的类型B输入与对应的输出的传播延迟。
3.权利要求2的所述电路，进一步包括：
第三混频器，具有被耦合到第三RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第三RF级的第二RF放大器的输出的第二输入，其中
所述第三混频器的第一输入是类型A输入并且所述第三混频器的第二输入是类型B输入，
在类型A输入与所述第三混频器的输出之间的传播延迟大于所述类型B输入与所述第三混频器的输出的传播延迟。
4.权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器和第二混频器是非对称混频器。
5.权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器和所述第二混频器是对称混频器。
6.权利要求1的所述电路，其中所述第一混频器的输出和所述第二混频器的输出在求和节点处被耦合在一起。
7.权利要求6的所述电路，其中所述第一混频器被配置来输出电流并且所述第二混频器被配置来输出电流。
8.权利要求7的所述电路，进一步包括被耦合在所述求和节点与输出节点之间的电流反射镜。
9.权利要求1的所述电路，进一步包括第三混频器，所述第三混频器具有被耦合到第三RF级的第一RF放大器的输出的第一输入以及被耦合到第三RF级的第二RF放大器的输出的第二输入。
10.权利要求9的所述电路，其中：
所述第一RF级的输出被直接连接到所述第二RF级的输入；并且
所述第二RF级的输出被直接连接到所述第三RF级的输入。
11.权利要求1的所述电路，其中：
所述第一混频器包括第一双平衡混频器；
所述第二混频器包括第二双平衡混频器；
所述第一放大器包括被耦合到第一负载电阻器的第一差分对；并且
所述第二放大器包括被耦合到第二负载电阻器的第二差分对。
12.权利要求11的所述电路，其中所述第一混频器、所述第二混频器、所述第一放大器和所述第二放大器包括MOS晶体管。
13.一种包括相位检测器的电路，其中所述相位检测器包含：
第一组级联放大器，包括第一群和第二群，其中所述第一组级联放大器的第一放大器被耦合到第一相位检测器输入；
第二组级联放大器，包括第三群和第四群，其中所述第二组级联放大器的第一放大器被耦合到第二相位检测器输入；
第一组混频器电路，具有被耦合到第一群级联放大器的相应输出的第一输入以及被耦合到第三群级联放大器的相应输出的第二输入；
第二组混频器电路，具有被耦合到第四群级联放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：W巴卡尔斯基，V索洛姆科，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE