射频功率放大器的输出功率控制的电路设计方法技术

本发明专利技术是一种新的控制射频功率放大器的输出功率的控制器的集成电路设计方法。此控制器的集成电路设计方法使用场效应晶体管的漏极和源极之间的电压差值讯号，改变放大器的基极（Ｂａｓｅ）或是栅极（Ｇａｔｅ）的电压，从而达到控制放大器射频输出功率的大小。运用本发明专利技术可以设计出一个搭配射频功率放大器，控制该放大器的射频输出功率的集成电路控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新的控制射频功率放大器的输出功率的电路设计方 法。特别是涉及应用在无线通讯系统，搭配射频功率放大器，调整控制其 射频输出功率大小的一种控制射频功率的电路设计方法。运用此方法将可 设计出一个应用在无线通讯系统，具有产业竟争性的控制射频功率的集成 电路控制器。搭配射频功率放大器与运用本专利技术所设计出来的控制器，将 可制成一个含有射频输出功率控制的射频功率放大模块。
技术介绍
目前已知运用在手机的射频功率放大器，控制射频输出功率大小的控制方法有三种，如图2、图3及图4所示，分别是功率感测(power sensing) 的功率控制方法、电流感测(current sensing)的功率控制方法、RFMD (RF Micro Devices Incorporation) 专利的功率4空制方法。图2是利用功率感测(power sensing)的控制方法。极少量比例的 射频l命出功率(RF output power)藉由方向井禺合器18 (drectional coupler) 传送至功率感测控制电路20 (Power Sense Controller)，这个极少量比例 的射频输出功率会被转换成等效电压，再藉由与基频(Base Band)系统所 提供的功率控制讯号；VArc19的电压比较，从而调整射频功率放大器的基 极(base) 17电压的大小，因而达到对于射频输出功率大小的精准度的控 制。图3是利用电流感测(current sensing)的控制方法。当射频功率放 大器操作时，其发射出的射频功率大小与流过RsE,21的电流有一个类似线 性的比例关系。利用这个比例关系特性，电流感测控制电路22 (Current Sense Controller)将流过RSENSE 21的电流转换成等效电压，再藉由与基频 系统所提供的功率控制讯号；VAPe23的电压比较，从而调整射频功率放大 器的基极25电压的大小，因而达到对于射频输出功率大小的精准度的控制。图4是RFMD专利的功率控制方法，其V。s34控制电路33是运用TX_EnaMe (基频系统所提供的是否开始输出射频功率的数值控制讯号)31 和VAPe 32两个输入讯号与回授的而且经过转换的集极35电压作比较，从而 来控制Ves34电压值的大小。Ves34电压值的大小会改变射频功率放大器的 集极的电压35。运用改变集极电压的大小来控制射频输出功率的大小，因 而达到其控制射频功率放大器的射频输出功率的效果。
技术实现思路
以GSM手机系统为例，如图5所示，GSM手机系统对于射频输出功率的 精准度有着极为严格的要求。因为手机电池的电压值会有相当大的变化， 其可能从3. 2V到4. 6V不等，因此会影响射频功率放大器的输出功率的精 准度，另外如温度的变化，组件的差异…等因素，也会影响精准度。功率 控制(power control)的目的就是为了克服此项困难。本专利技术所述的电路 设计方法，可以克服无线通讯系统对于射频输出功率的精准度的要求。如附图说明图1所示， 一个场效应晶体管5 (Field Effect Transistor),使用 P型沟道式或是N型沟道式的皆可以。将此场效应晶体管5串联接在介于系 统电源供应电池1与射频功率放大器的集极或漏极9 (Collector or Drain) 之间(FET-放大器使用漏极，BJT-放大器使用集极)。放大器偏压控制电路7会检测系统电源供应电池1的电压值。当系统 电源供应电池1的电压是保持在固定值时，无论系统对于射频输出功率的 要求大小如何(无论功率控制讯号6的电压值大小如何)，放大器偏压控制 电路7都会控制场效应晶体管5的栅极2电压保持在一个固定电压值。但 是当系统电源供应电池1的电压变动时，则放大器偏压控制电路7会控制 场效应晶体管5的栅极2电压与电源供应电池1的电压做比例线性式的变 动。光是此点即与RFMD专利的功率控制方法有着明显与显着的不同。放大器偏压控制电路7也同时会检测Vc 3与Va 1之间的电压差值。 放大器偏压控制电路7使用此一电压差值与基频系统所提供的功率控制讯 号V庶6 (—个模拟讯号)的电压值比较，从而调整射频功率放大器的基极 或是栅极8 (FET-放大器使用栅极，BJT-放大器使用基极)电压的大小，因 而达到对于射频输出功率大小的精准度的控制。总而言的，本专利技术的技术原理是在利用Vc 3与Va 1之间的电压差值 会随着射频功率放大器的输出功率的大小而改变。图6即显示运用本专利技术的技术结构，使用3. 4V电池，所量测到的Vc 3对应Vd 8的曲线图42。 其 -横轴44是代表Vd 8,而其纵轴43则是代表Vc 3。改变Vd 8的电压值会 改变射频功率放大器的输出功率的大小，同时也会改变Vc 3的电压值。当 温度的变化，组件的差异…等因素，造成射频功率放大器的输出功率与功 率控制讯号VAPC6所代表的既定输出功率设定值有所差异时，在此同时也会 造成(Vc-Va) 41与功率控制讯号VArc6所代表的既定(Vc-Va)设定值会有所 差异，差异比较器11则可利用此差异来调整Vd 8的电压，其即对应到调 整射频功率放大器的输出功率，因而实现对于射频输出功率的精准度的要 求。附图符号说明图1为本专利技术使用的控制放大器射频输出功率的输出功率控制器的 设计电路方法的示意图。图2为功率感测(power sensing)式的功率控制的设计电路示意图。 图3 为电流感测(current sensing)式的功率控制的设计电^各示意图。图4为RFMD专利功率控制的设计电路示意图。 图5 GSM手机射频输出功率的要求范围。 图6 Vc 3对应Vd 8的曲线图附图符号说明<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>具体实施例方式根据本专利技术，可以制作具有控制射频功率放大器的射频输出功率大小的功能的功率控制集成电路，此功率控制集成电路1. 使用一个场效应晶体管5,将场效应晶体管5串联接在介于系统电源 供应电池l与射频功率放大器的集级9之间。则场效应晶体管的Va 1与Vc 3之间的电压差值会随着射频功率放大器的输出功率的大小而改变。2. 结合场效应晶体管5，设计功率控制集成电路10。功率控制集成电 路含有放大器偏压控制电路7,控制电路7会检测系统电源供应电池1的电 压值。当系统电源供应电池的电压是保持在固定值时，无论系统对于射频 输出功率的要求大小如何(无论功率控制讯号6的电压值大小如何)，控制 电路7都会控制场效应晶体管的栅极电压2,使其保持在一个固定电压值。 但是当系统电源供应电池1的电压变动时，则放大器偏压控制电路7会控 制场效应晶体管5的栅极电压2，使其与电源供应电池的电压l做比例线性 式的变动。栅极电压的控制会控制场效应晶体管的Va 1与Vc 3之间的电压差值，使得这个代表射频输出功率大小的电压差值不会随着电源供应电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频输出功率控制器，使用于搭配射频功率放大器，控制其射频输出功率大小，控制集成电路的电路设计方法，此集成电路包括一场效应晶体管，在应用时，场效应晶体管的漏级和源级，将会被串联接在集成电路外的介于系统电源供应电池与射频功率放大器的集级或漏极之间；一输入端口，在应用时将此输入端口接至基频系统所提供予集成电路，代表控制放大器射频输出功率大小的功率控制讯号；一输出端口，在应用时将此输出端口接至射频放大器的基级或栅极；和一控制电路，该电路设计方法包括：　控制电路使用场效应晶体 管的漏级和源级之间的电压差值讯号，将此电压差值作增益或衰减转换，控制电路并且会增益或衰减转换基频系统所提供予集成电路，代表控制放大器射频输出功率大小的功率控制讯号，将转换后的两个讯号的电压值作电压差值比较，当电压差值为不为零时，集成电路会经由改变放大器的基级或是栅极的电压，因而改变放大器的射频输出功率与场效应晶体管的漏级和源级之间的讯号，直至电压差值比较的电压差值为零时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈声寰，王曙民，
申请(专利权)人：民瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]