一种带温度补偿的发射机及其温度补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种带温度补偿的发射机及其温度补偿方法，该发射机包括数字电路、数模转换器、低通滤波器、混频器、可编程增益放大器、数字可变增益放大器和温度检测电路，所述温度检测电路的输出端依次经过数字电路、数字可变增益放大器、数模转换器、低通滤波器以及混频器与可编程增益放大器的输入端连接。该方法包括有，数字电路对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，当判断结果为温度信号大于温度界限值时，则根据温度信号的数值，从而相对应地控制数字可变增益放大器的增益。通过使用本发明专利技术的发射机，在高温补偿时则不会增加芯片的电流，形成传统温度补偿方案中所产生的正反馈，从而减少高温补偿时所增加的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种带温度补偿的发射机及其温度补偿方法
本专利技术涉及发射机的温度补偿技术，尤其涉及一种带温度补偿的发射机及其温度补偿方法。
技术介绍
技术词解释：ADC：模数转换器DAC：数模转换器PA：功率放大器PGA：可编程增益放大器DVGA：数字可变增益放大器LPF：低通滤波器DVGA：数字可编程放大器PD：功放驱动器在直接变频发射机中，模拟基带生成的信号由调制器直接变频至发射的载频，并由射频放大器放大至一定的功率等级。而对于直接变频发射机的架构的特点，其为结构简单且性能高，本振泄漏和镜像边带均在本信道内，不会形成带外的干扰，因此无需射频镜像滤波器。同时，该架构也容易采用数字辅助的方法来校正发射机中各种非理想因素，如载波泄漏、镜像边带、放大器非线性失真等，因此直接变频方案非常适合多模应用与全集成方案，也是目前发射机中主流的解决方案。目前直接变频发射机，如图1所示，主要由数模转换器DAC、低通滤波器LPF、混频器、可编程增益放大器PGA、功放驱动器PD及功率放大器PA组成。而所述发射机的输出功率是发射系统的重要指标之一，3gpp对终端的输出功率有严格的要求，例如，LTE发射机最大发射功率为23dBm，GSM发射机最大发射功率为33dBm等等。在没有温度补偿的情况下，发射机的输出功率会随着温度升高而减小，而造成输出功率随温度变化的原因主要是不同温度下跨导(gm)的变化，跨导是表征输入电压对输入电流的控制能力，对于cmos管跨导可以表示为：K′＝μC0其中，W是沟道宽度，L是沟道长度，K′为跨导参数，μ是载流子迁移率，C0是单位面积的栅电容。而对于硅材料，迁移率和温度的关系可用下式表示：其中，a和b是常数，Nd是掺杂浓度，而由于cmos沟道掺杂浓度较低，因此上式分母中的第二项可忽。由上式可见，迁移率随温度的升高而减小，因此，gm也随着温度升高而减小。另外，还有很多其它因素也会造成输出功率的减小，例如，电感与电容组成的谐振会与常温下略有不同，电感的Q值高温下会变小等等。同样，PA的增益也会随温度升高而减小。而工业级电子产品的国标温度的规定范围一般是-20～85℃，在没有温度补偿的情况下，发射机的输出功率高温下(85℃)比低温下(-20℃)少6dB左右。针对上述情况，专家们提出了很多针对发射机输出功率的温度补偿技术方案，但是对于这些方案，无论是针对PA还是射频芯片，其都是通过改变PGA、PD或者PA的电流来进行补偿，即在芯片里面增加与绝对温度成正比(PTAT)的电流源，令温度高时电流大，温度低时电流小，通过改变电流来补偿gm，从而补偿发射机的输出功率，这样则会造成高温时要增加电流，而增加电流却会造成芯片温度进一步升高，形成一个正反馈，大大地增加了芯片的功耗。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种带温度补偿的发射机。本专利技术的另一目的是提供一种带温度补偿的发射机的温度补偿方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种带温度补偿的发射机，包括数字电路、数模转换器、低通滤波器、混频器、可编程增益放大器、数字可变增益放大器和温度检测电路，所述温度检测电路的输出端依次经过数字电路、数字可变增益放大器、数模转换器、低通滤波器以及混频器与可编程增益放大器的输入端连接；所述数字电路用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果来控制数字可变增益放大器的增益。进一步，所述数字电路的输出端还与可编程增益放大器的控制输入端连接，所述数字电路还用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果来控制可编程增益放大器的增益。进一步，所述可编程增益放大器包括R-2R衰减网络、六个跨导单元及负载，所述R-2R衰减网络包括有六个R-2R衰减节点，所述六个R-2R衰减节点分别一一对应与六个跨导单元的输入端差分连接，所述六个跨导单元的输出端均与负载差分连接，所述六个跨导单元的输出端均作为可编程增益放大器的输出端；所述数字电路的输出端分别与六个跨导单元的控制输入端连接；所述数字电路具体还用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果，从而通过控制六个跨导单元的导通来控制可编程增益放大器的增益。进一步，所述跨导单元包括第一电容、第二电容、第一可控开关、第二可控开关、第一直流电源电压、第七电阻、第八电阻、非门、第三可控开关、第四可控开关、第二直流电源电压、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；所述第一电容的一端和第二电容的一端均作为跨导单元的输入端，所述第一电容的另一端分别与第七电阻的一端和第一NMOS管的栅极连接，所述第二电容的另一端分别与第八电阻的一端和第二NMOS管的栅极连接，所述第七电阻的另一端与第一可控开关的一连接端连接，所述第八电阻的另一端与第二可控开关的一连接端连接，所述第二可控开关的另一连接端与第一直流电源电压的正极连接，所述第一可控开关的另一连接端、第一直流电源电压的负极、第一NMOS管的源极及第二NMOS管的源极均接地；所述第一NMOS管的漏极与第三NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的漏极与第四NMOS管的源极连接，所述第四NMOS管的栅极分别第三NMOS管的栅极、第四可控开关的一连接端及第三可控开关的一连接端连接，所述第四可控开关的另一连接端与第二直流电源电压的正极连接，所述第二直流电源电压的负极与第三可控开关的另一连接端均接地；所述数字电路的输出端分别与非门的输入端、第二可控开关的控制输入端及第四可控开关的控制输入端连接，所述非门的输出端分别与第一可控开关的控制输入端和第三可控开关的控制输入端连接；所述第三NMOS管的漏极和第四NMOS管的漏极均作为跨导单元的输出端。进一步，所述第一直流电源电压和/或第二直流电源电压为发射机芯片内部产生的直流电压。进一步，还包括模数转换器，所述模数转换器连接在温度检测电路的输出端和数字电路的输入端之间。本专利技术所采用的另一技术方案是：一种带温度补偿的发射机的温度补偿方法，该方法包括的步骤有：数字电路对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，当判断结果为温度信号大于温度界限值时，则根据温度信号的数值，从而相对应地控制数字可变增益放大器的增益。进一步，该方法包括的步骤还有：数字电路对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，当判断结果为温度信号小于温度界限值时，则根据温度信号的数值，从而相对应地控制可编程增益放大器的增益。进一步，所述当判断结果为温度信号小于温度界限值时，则根据温度信号的数值，从而相对应地控制可编程增益放大器的增益这一步骤，其具体为：当判断结果为温度信号小于温度界限值时，则根据温度信号的数值，从而通过控制可编程增益放大器中的六个跨导单元的导通来相对应地控制可编程增益放大器的增益。本专利技术的有益效果是：本专利技术的发射机在高温时是通过控制数字可变增益放大器的数字增益来补偿输出功率的损失的，而不是利用增加芯片电流来实现输出功率的补偿，这样则不会增加芯片的电流，也不会形成传统温度补偿方案中所产生的正反馈，从而提高发射机工作的稳定性和可靠性，以及减少高温补偿时所增加的功耗。本专利技术的另一有益效果是：通过使用本专利技术的方法，发射机在温度高于温度界限值时，即处于高温时，是通过控制数字可变增益放大器的增益来补偿输出功率的损失的，而不是利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带温度补偿的发射机，包括数字电路、数模转换器、低通滤波器、混频器以及可编程增益放大器，其特征在于：还包括数字可变增益放大器和温度检测电路，所述温度检测电路的输出端依次经过数字电路、数字可变增益放大器、数模转换器、低通滤波器以及混频器与可编程增益放大器的输入端连接；所述数字电路用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果来控制数字可变增益放大器的增益。

【技术特征摘要】
1.一种带温度补偿的发射机，包括数字电路、数模转换器、低通滤波器、混频器以及可编程增益放大器，其特征在于：还包括数字可变增益放大器和温度检测电路，所述温度检测电路的输出端依次经过数字电路、数字可变增益放大器、数模转换器、低通滤波器以及混频器与可编程增益放大器的输入端连接；所述数字电路用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果来控制数字可变增益放大器的增益。2.根据权利要求1所述一种带温度补偿的发射机，其特征在于：所述数字电路的输出端还与可编程增益放大器的控制输入端连接，所述数字电路还用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果来控制可编程增益放大器的增益。3.根据权利要求2所述一种带温度补偿的发射机，其特征在于：所述可编程增益放大器包括R-2R衰减网络、六个跨导单元及负载，所述R-2R衰减网络包括有六个R-2R衰减节点，所述六个R-2R衰减节点分别一一对应与六个跨导单元的输入端差分连接，所述六个跨导单元的输出端均与负载差分连接，所述六个跨导单元的输出端均作为可编程增益放大器的输出端；所述数字电路的输出端分别与六个跨导单元的控制输入端连接；所述数字电路具体还用于对温度检测电路所输出的温度信号进行判断，然后根据判断结果，从而通过控制六个跨导单元的导通来控制可编程增益放大器的增益。4.根据权利要求3所述一种带温度补偿的发射机，其特征在于：所述跨导单元包括第一电容、第二电容、第一可控开关、第二可控开关、第一直流电源电压、第七电阻、第八电阻、非门、第三可控开关、第四可控开关、第二直流电源电压、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；所述第一电容的一端和第二电容的一端均作为跨导单元的输入端，所述第一电容的另一端分别与第七电阻的一端和第一NMOS管的栅极连接，所述第二电容的另一端分别与第八电阻的一端和第二NMOS管的栅极连接，所述第七电阻的另一端与第一可控开关的一连接端连接，所述第八电阻的另一端与第二可控开关的一连接端连接，所述第二可控开关的另一连接端与第一直流电源电压的正极连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振，李斌，黄沫，吴朝晖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44