ＲＭＳ－ＤＣ转换器对交流信号求平方，从而得到经过平方的直流电压信号。将经过平方的直流电压信号施加于后续级，每个级对其接收的信号进行放大，并且在限定的范围内检测经过放大的信号电平。将在后续级中检测的经过检测的电平相加，从而产生可以与输入信号的ＲＭＳ电压的对数变化成线性比例变化的直流输出信号。经过平方的直流电压信号的电压可以被钳位到预定最大电压。为了扩大检测范围，在检测之前，在一个或多个级中，对经过平方的直流电压信号进行衰减。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[01]本公开涉及RMS-DC转换器，更具体地说，涉及能够产生与交流电压信号的RMS电压的对数变化成正比变化的电压转换器。
技术介绍
[02]在无线通信系统中经常需要测量高频信号的强度。为了能够对这样的系统中的宽动态范围进行有意义的检测，希望在输出直流电压/电流与以分贝毫瓦(dBm)为单位的输入信号功率之间为线性关系。对输出的测量应该对即使具有高波峰因数的输入波形不敏感，其中，所述波峰因数指峰值振幅除以RMS值。[03]最佳的运算依赖于若干因素。最重要的是，在不考虑输入信号的波形的情况下，在输入信号功率的宽动态范围内，对输入信号进行精确测量。对经过调制的输入信号进行快速包络线检测对得到不依赖于输入信号波形的输出是有利的。需要输入阻抗与输入功率之间的线性关系，以避免失真返回到信号源。由于温度变化经常明显地影响系统，因此，应该在整个温度范围内保持输出稳定。当然，直流功耗低也是一个重要的目标。[04]图1中的框图示出了传统的RMS-DC电压转换器。交流信号VIN施加于平方单元20的输入端X和Y。平方单元的输出施加于电容器22，电容器22用于将施加给它的电压拉平。运算放大器24接收电容器22处的电压，并且提供输出电压VOUT。在输入端Z没有反馈信号的情况下，平方单元的输出应该是输入信号的平方的函数。为了得到与这样的方案中的VIN直接对应的均方根值，需要有级输出以执行平方根功能。由于施加于这些级上的经过平方的电压的振幅会在被扩展的宽动态范围内变化，因此，转换器将被严格局限于用于动态范围有限的输入信号。因此，为了拓宽输入的动态范围，将输出电压VOUT-->反馈到平方单元的Z输入端，由此将施加到X和Y输入端的信号的乘积除以输出电压，以在求平均值之前执行平方根函数。现在，除以输出电平的平均值之后的平均信号随输入的均方根电平线性变化，如图2所示。[05]对于所有的有源晶体管来说，高频运算要求用合理的直流静态电流对平方单元进行偏置。(通过Z因素的)偏置电流的大小将显著地使平方单元(或乘法器XY)的高频性能变坏。但是，平方单元之后的直流输出信号的幅值按照指数规律增加。例如，在平方单元的输出端，可以将10mV到1V的输入信号压缩并扩大到1mV到10V。换句话说，范围为40dB的输入信号被转换成范围为80dB的输出信号。平方单元的电压净高以及随后进行的输出信号处理导致电源电压将限制平方单元能够处理的峰值输入信号。因此，转换器对大输入信号的处理能力将非常有限。由器件不匹配引起的直流偏移将限制可以被分辨的输出电压的最小可检测电平。[06]图3为图1的转换器的众所周知的变化的框图，其中，通过加法电路26对经过均衡的平方单元21和23的输出电流进行求和。VIN被施加到单元21的输入端。加法电路26的输出被电容器22拉平并且被放大器24放大，从而产生输出电压VOUT，输出电压VOUT被施加到单元23的输入端。加法电路26产生作为平方单元的电流之间的差异的信号。[07]总而言之，图1和图3的转换器具有以下缺点。由于给平方单元施加了比例因数Z，因此运算被局限于低频。闭合反馈环导致对输入信号变化进行响应的输出变慢，在这个闭合反馈环中，平均值环路滤波器的很大CAVE设置了环路带宽。此外，由于输出与输入线性对应，因此，与正比于交流电压信号的RMS电压的对数变化的输出相比，转换器的动态范围受到限制。
技术实现思路
[08]本公开克服了现有技术的上述不足。RMS-DC功率转换器包括耦合到交流电压输入端的平方单元。检测电路耦合在平方单元的输出端-->与转换器的电压输出节点之间。检测电路包括多个检测器单元，每个检测器单元都具有一个共同耦合到电压输出节点的输出端。多个增益单元具有耦合到各个检测器单元的输入端的输出端。多个检测器单元都可以具有大致相同的输入电压检测范围，并且，增益单元都可以具有大致相同的增益。增益单元被串联耦合。增益单元中的至少一个串联耦合在另一个增益单元与一个检测器单元的输入端之间。转换器的输出节点提供与后续检测器级的输出的和对应的电平，该电平的变化与输入电压的RMS值的、以分贝为单位的变化呈线性关系。[09]衰减电路可以耦合在平方单元的输出端与参考电位之间。第一个增益单元的输入端被耦合到平方单元的输出端。第一个检测器单元的输入端被耦合到衰减电路的衰减节点。因此，可以将衰减级串级连接，从而扩大转换器对大输入信号的检测范围。衰减电路可以包括：多个串联布置的阻抗，在第一个与第二个阻抗之间形成的衰减节点作为第一衰减节点，并且，在第二个阻抗与第三个阻抗之间形成第二衰减节点。检测器单元在它们的输入端处耦合到各个衰减节点。第一阻抗耦合在平方单元的输出端与第一衰减节点之间，并且可以与电压钳位电路并联耦合。第二钳位电路可以耦合在第二阻抗的两边。[10]在运行中，转换器对交流信号求平方，从而得到经过平方的直流电压信号。将经过平方的直流电压信号施加于后续级，每个级对其接收的信号进行放大，并且在限定的范围内检测经过放大的信号的电平。将在后续级中检测的、经过检测的电平相加，从而产生与输入信号的RMS电压的对数变化成正比变化的直流输出信号。经过平方的直流电压信号的电压电平可以被钳位到预定的最大电压。为了扩大检测范围，在一个或多个级中进行检测之前，对经过平方的直流电压信号进行衰减。[11]对本领域的技术人员来说，根据以下详细说明，所公开的本专利技术的其他优点将变得更加清楚，在所述详细说明中，借助于对实现本专利技术的预期最佳方式的举例，简明地示出并描述了本专利技术的优选实施例。如将被人们理解的，本专利技术可以有其他和不同的实施例，并且，可以在各种显而易见的方面对其若干细节进行修改，所有修改不脱离本发-->明。因此，应该将附图和说明理解为本质上是进行说明的，而不是进行限制的。附图说明[12]在附图中，通过例子示出了本专利技术，但不是对本专利技术进行限制，并且在附图中，相同的附图标记表示相似的要素，其中：[13]图1为传统的RMS-DC电压转换器的框图。[14]图2示出了图1的转换器的输出电压与输入电压。[15]图3为图1的转换器的众所周知的变化的框图。[16]图4为根据本公开的专利技术的功率检测器的框图。[17]图5为图4的方案的更详细的框图。[18]图6示出图5的转换器的总输出电流与以dB为单位的输入电压。[19]图7为图5的方案的变化的框图。[20]图8图示出图5的转换器的平方单元的输出电压与输入电压。[21]图9图示出图5的转换器的平方单元的输出电压与输入电压。[22]图10图示出图5的转换器的平方单元的输出电压与输入电压。具体实施方式[23]图4为根据本公开的专利技术的，以分贝为单位的线性开环功率检测器的框图。交流信号VIN被输入到平方单元20。该平方单元生成与输入信号对应的电流输出IX。这个输出施加到并联耦合的电容器22和电阻器28所示意性地示出的电压拉平电路。利用这个拉平滤波器，电压VX基本上成为一个与输入信号无关的直流分量。电压VX施加到对数-线性转换器30。[24]图5为图4的方案的更详细的框图。级联检测器34到44的输出被共同耦合到输出节点VOUT。增益级50到56串联耦合在平方单元20与检测器44的输入端之间。可以按照众所周知的放大器和检测器电路构成各个增益级和检测器。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将交流输入信号转换为直流输出信号的方法，该方法包括如下步骤： 对交流信号进行平方，从而获得经过平方的直流电压信号； 将经过平方的直流电压信号施加于后续级，其中，在每个级，进一步采取的步骤包括对接收到的信号进行放大的步骤以及检 测在所述放大步骤中产生的经过放大的信号电平的步骤； 对在后续级中检测的电平求和，从而产生与输入信号的ＲＭＳ电压的对数变化成线性比例变化的直流输出信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-27 11/493,5281.一种将交流输入信号转换为直流输出信号的方法，该方法包括如下步骤：对交流信号进行平方，从而获得经过平方的直流电压信号；将经过平方的直流电压信号施加于后续级，其中，在每个级，进一步采取的步骤包括对接收到的信号进行放大的步骤以及检测在所述放大步骤中产生的经过放大的信号电平的步骤；对在后续级中检测的电平求和，从而产生与输入信号的RMS电压的对数变化成线性比例变化的直流输出信号。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述在每个级中的检测步骤被限制于特定的电平范围。3.如权利要求2所述的方法，其中，对每个级而言，所述特定电平范围是相同的。4.如权利要求2所述的方法，还包括将所述经过平方的直流电压信号的电压电平钳位到预定电压的步骤。5.如权利要求2所述的方法，其中，所述进一步采取的步骤包括在所述级中的一个级中进行检测之前，对所述经过平方的直流电压信号进行衰减。6.如权利要求2所述的方法，其中，所述在每个级中的检测步骤被限制于同一个特定电平范围。7.如权利要求6所述的方法，其中，在每个后续级中，放大程度增加。8.一种RMS-DC转换器，其包括：平方单元，其被耦合到交流电压输入节点；检测电路，其耦合在所述平方单元的输出端与所述转换器的电压输出节点之间，所述检测电路包括多个检测器单元和多个增益单元，所述多个检测器单元各自具有共同耦合到电压输出节点的输出端，而所述多个增益单元各自具有耦合到各个所述检测器单元的输入端的输出端；以及衰减电路，其耦合在所述平方单元的输出端与参考电位之间；其中第一个所述增益单元的输入端被耦合到所述平方单元的输出端，并且，第一个所述检测器单元的...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹闽中，
申请(专利权)人：线形技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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