用于无线系统的功率输送测量电路技术方案

本发明专利技术的目的是在存在电源电压变化、温度变化和电压驻波比失配的情况下提供一种对功率放大器电路与天线之间的ＲＦ信号功率输送的精确测量。知道ＶＳＷＲ失配就能修改功率放大器的控制回路且进而允许输出功率调节以使所述功率放大器对于电压驻波比的改变显得更有效和更稳定。对于许多无线应用，尤其是其中功率放大器可产生频带之外的发射且所有发射都遵循产业标准的应用，需要具有传递到负载的功率和ＶＳＷＲ的指示。特别地，本发明专利技术的实施例可应用于无线局域网ＬＡＮ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测量输出信号功率的领域，尤其涉及在存在电源电压变化、温度变化和电压驻波比(VSWR)失配的情况下对用于无线系统中的输出信号功率进行精确测量的领域。
技术介绍
在无线系统中，功率放大器电路(PA)用于在将放大的RF输出信号提供给负载之前放大RF输入信号。在将RF功率从PA传递到与其耦合的负载的过程中，PA、馈线电路和负载之间的阻抗匹配很重要，以此促进其之间的最大功率输送。提供到未被输送的负载的信号的任何部分反射回PA的输出端口中并导致PA产生不必要的信号发射并降低效率。对于无线应用而言，FCC强加严格的辐射发射标准。如果无线装置没有落在这些标准内，那么这些无线装置就不能销售，因为已知广播无线装置指定频带范围外的RF信号会对周围的电子装置产生干扰。此外，如果放大的RF输出信号从负载反射回，那么就出现不大于RF信号功率的最大输送的输送，且此导致PA不必要的能量消耗。除了降低的功效之外，反射回PA中的放大信号当在电路的输出端子上建立相对较高的电压时可损坏PA。反射的信号有效是未从PA输送到负载的能量。相反，此能量可被PA电路吸收，而导致结点温度的上升，并伴随着净功率放大器效率的损耗。电压驻波比(VSWR)是与RF天线系统一起使用以测量PA输出端口与天线之间的耦合效率的指示。通常，大多数天线并不直接连接到PA。天线常与发射器和PA具有一些距离，且使用馈线来输送其之间的功率。如果馈线没有损耗且与PA输出阻抗和天线输出阻抗都匹配，那么最大RF信号功率就传递到天线。在这种情况下，VSWR是1∶1且在馈线的整个长度上电压和电流是恒定的。偏离这种情况的任何偏离将导致在馈线间出现电压和电流的“驻波”。此驻波导致浪费的能量且进而导致低效的无线系统。所属领域的技术人员已知用于测量PA输出端口和与其耦合的负载之间的RF信号功率输送的各种技术。举例而言，在PA的最终的功率放大阶段执行电压感测。通常利用峰值电压检测方案且因此其直接受到VSWR失配误差的影响。不幸的是，利用这种技术不能提供VSWR失配等级的指示，因为峰值电压的上升可以归因于来自PA的输出功率的增加或归因于VSWR的改变。实际上，由于电压不能指示所输送的功率，所以峰值电压检测方案是不明确的。用于测量RF信号功率输送的另一种技术利用PA倒数第二个阶段处的电压感测。不幸的是，这种技术实施峰值电压检测方案且因此直接受到VSWR失配误差的影响，由于PA的最终的放大阶段的缓冲，降低了VSWR测量中的误差。然而，其缺点在于放大阶段通常在PA控制回路之外。因而，RF输出信号通常易受电源电压和PA的最终的放大阶段中的温度改变的影响。另外，利用这种技术不能提供VSWR失配的指示。所属领域的技术人员已知的用于测量RF信号功率输送的第三种技术是通过用于形成耦合信号的芯片定向耦合器而提供RF输出信号。耦合信号连接到检测器电路(其常为二极管)。不幸的是，这种方法需要大量的芯片组件，且用于这种方法的检测器不具有芯片检测器的温度稳定性。测量VSWR的优点在于知道未耦合到负载的放大的RF信号功率的数量，且因此可执行使RF输出信号功率发生变化的修正。因此需要在存在电源电压变化，温度变化和VSWR失配的情况下测量PA输出端口与负载之间的功率耦合。因此，本专利技术的一个目标是提供一种对用于发射放大的RF信号的电路和与其耦合的负载之间的功率耦合进行测量的方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种用于测量第一节点与第二节点之间的功率输送的电路，其包含耦合器电路，其包含第一端口，其直接连接到所述第一节点以用于接收RF输出信号，和第二端口，其直接连接到所述第二节点以用于从中提供RF输出信号，第一传输线，其用于在所述第一端口与所述第二端口之间传播所述RF输出信号，第三端口和第四端口，所述第四端口用于提供指示从所述第一端口传播到所述第二端口的前向传播RF能量的第一信号，且第三端口用于提供指示从所述第二端口传播到所述第一端口的后向传播RF能量的第二信号；和检测电路，其包含第一输入端口，其耦合到所述第三端口以用于接收指示前向传播RF能量的第一信号，第二输入端口，其耦合到所述第四端口以用于接收指示后向传播RF能量的信号，第一检测能量输出信号端口，其用于提供第一经检测能量输出信号，和第二检测能量输出信号端口，其用于提供第二经检测能量输出信号。根据本专利技术，提供一种对用于发射RF输出信号的功率放大器电路与用于接收RF输出信号的第一负载之间的功率输送进行测量的方法，其包含以下步骤提供具有主信号路径和耦合的信号路径的耦合电路，主信号路径安置于功率放大器电路与第一负载之间；沿着主信号路径到第一负载传播RF而输出信号；将前向传播RF能量和后向传播RF能量耦合到耦合的信号路径中；检测前向传播RF能量以形成第一经检测能量输出信号；检测后向传播RF能量以形成第二经检测能量输出信号；和提供两个经检测输出信号，即与前向传播RF能量相关的第一经检测信号和与后向传播RF能量相关的第二经检测信号。附图说明现在将参考以下图式描述本专利技术，其中图1根据本专利技术的第一实施例说明具有内部主信号路径和内部耦合的信号路径的耦合器和检测器电路；和图2根据本专利技术的第二实施例说明具有外部主信号路径和内部耦合的信号路径的耦合器和检测器电路。具体实施例方式图1根据本专利技术的第一实施例说明具有内部信号路径的耦合器和检测器电路(CDC)100。功率放大器(PA)电路120经安置以用于经由其输出端口120a将放大的RF输出信号提供给CDC 100的第一节点100a。在CDC内，放大的RF输出信号穿过以四分之一波长耦合器电路103的形式的RF耦合器沿着安置于直接连接到PA输出端口120a与直接连接在馈线电路101的输出端处的第二节点100b之间的主信号路径151从其第一端口103a传播到其第二端口103b。馈线电路101安置于RF天线102与CDC 100的第二节点100b之间，其中天线102用于广播放大的RF输出信号。四分之一波长耦合器的第二端口103b直接连接到CDC 100的第二节点100b。由天线广播的放大的RF输出信号的能量取决于沿着馈线电路101和第一节点100a与第二节点100b之间的主信号路径的阻抗转换。如果沿着馈线电路与主信号路径的阻抗转换允许从PA输出端口120a到天线102的最大功率输送，那么在其之间出现最大功率输送且VSWR比为1∶1，其中电压和电流在这个长度上基本恒定。由沿着馈线电路101和主信号路径151的不适当的阻抗匹配而引起的偏离VSWR比例为1∶1的情况的任何偏离会导致具有峰值和谷值的电压和电流的“驻波”存在于其沿途中。在此实施例中，制造成分布式四分之一波长耦合器或集总式四分之一波长耦合器的四分之一波长耦合器103封装在与CDC 200所处的半导体管芯相同的管芯上。或者，构建另一种形式的四分之一波长耦合器。用于制造此四分之一波长耦合器103而实施的制造技术取决于放大的RF信号的频率、集成电路制作过程和耦合器的几何形状。对于较低频率的RF信号而言，通常使用集总式组件实施四分之一波长耦合器，其中波长的四分之一导致实体上较大的尺寸且因而使其集成变得昂贵。对于较高的频率而言，通常利用传输线或分布式结构。还可使用边缘耦合器形式的四分之一波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量第一节点与第二节点之间的功率输送的电路，其包含：耦合器电路，其包含：第一端口，其直接连接到所述第一节点以用于接收ＲＦ输出信号；和第二端口，其直接连接到所述第二节点以用于从中提供所述ＲＦ输出信号；第一传输线，其用于 在所述第一端口与所述第二端口之间传播所述ＲＦ输出信号；第三端口和第四端口，所述第四端口用于提供指示从所述第一端口传播到所述第二端口的前向传播ＲＦ能量的第一信号，所述第三端口用于提供指示从所述第二端口传播到所述第一端口的后向传播ＲＦ能量的第二信号；和，检测电路，其包含：第一输入端口，其耦合到所述第三端口以用于接收指示前向传播ＲＦ能量的所述第一信号；第二输入端口，其耦合到所述第四端口以用于接收指示后向传播ＲＦ能量的所述信号；第一检测能量输出信号端口 ，其用于提供第一经检测能量输出信号；和，第二检测能量输出信号端口，其用于提供第二经检测能量输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多佛A泽立，
申请(专利权)人：加拿大硅锗半导体公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]