[发明专利]便携式RF发射端的温度补偿宽动态范围功率检测电路

说明书

本发明涉及射频放大器电路。更具体地说，本发明涉及用于便携式电话等的宽动态范围功率放大器，以便有效地和稳定地使用无线带宽。

射频(RF)发射机通常具有一个RF功率放大器，该放大器接收小功率的经调制的发射信号，并将其放大到相对高的功率值。如图1所示，RF功率放大器10的输出经耦合电容14被检测器12(通常是作为半波整流器的Schottky二极管电容电路)取样。检测信号送至比较器16，比较器16将检测信号与基准信号进行比较，并驱动放大器增益控制器18。放大器增益控制器18用于控制RF功率放大器10的增益。

以这种方式使用二极管检测器有其缺点。例如，二极管对温度很敏感，其正向压降变化一般为-2mv/℃；这就是说，一般的硅二极管在室温下的正向压降为500mV，温度在90℃至-20℃的范围内变化，正向压降可以从370mV变到590mV。此外，与温度有关的变化率还取决于二极管偏置电流。

Walczak等人的美国专利第4,523,155号试图解决这一问题，其做法是用一个类似的二极管对检测器的输入进行偏置，以便补偿检测器正向压降中由温度引起的变化。1974年5月2日出版的刊物“电子”第94-5页上刊登了R.J.Turner的题为“Schottky二极管对使RF检测器稳定”的论文，文章中提出了一种类似的结构，即检测器二极管和补偿二极管连接到差动放大器的分开的输入端，于是一端的偏移被另一端的相应的偏移所抵消。

Vilmur等人的美国专利揭示了解决温度不稳定性的另一种方法。在这种装置中，RF功率放大器的输出在送至检测器之前，由对数放大器取样和进行非线性压缩。由于施加到检测器上的信号的电压波动较小，所以检测器可以在温度引起的变化减至最小的范围内工作。这种办法需要采用比较贵的RF范围内的元件来实现对数放大。此外，采用这种RF电路可能引起异常的振荡和不希望的发射。

Wheatley，III的美国专利第5,099,204揭示了一种类似的系统，其中根据自动增益控制(AGC)信号产生对数信号的补偿电路控制级联放大器的增益，因此放大器产生以对数度量的RF信号。在补偿电路中的运算放大器(op-amp)的一个输入端上提供一个温度补偿二极管。

Li等人的美国专利4,760,347揭示了一种反馈回路，该回路对RF功率放大器进行取样，用整流桥对其检测，将检测信号与基准信号进行比较，和利用比较信号驱动RF功率放大器。然而在这种装置中，根据外部控制信号整流桥的阻抗发生偏移。这样，可能采用比较窄的范围内的整流桥，从而避免温度引起的变化。

从另一方面来看，用于如蜂窝电话、个人手提电话系统(PHS)和个人数字蜂窝(PDC)系统的便携式通信系统中的射频发射机通常采用上述结构，其中采用检测器实现反馈回路，以便监视RF功率放大器的输出；然而，由于这些系统被广泛应用，所以这种装置另外能够从反馈回路的外面控制输出信号的功率是非常重要的。

例如，在蜂窝环境下，为了避免干扰同频率的其它单元，单元必需能够在相当低的功率下发送。目前的蜂窝标准需要RF功率放大器具有以大约指数分级的从631mW或+28dBm到400mW或-4dBm的动态功率传输范围。上述Walczak等人和Vilmur等人的装置还包括一个模拟多路复用器，该多路复用器根据选择多个放大器功率中的一个值的外部数字信号输出功率控制信号，并且根据检测器输出和功率控制信号由自动输出控制电路驱动RF功率放大器。

这些技术是可行的，并允许采用较低分辨率的A/D转换器，即具有较少位的A/D转换器；然而，由于大多数A/D转换器具有八位或八位以上的输出位，所以通常是一种浪费，即额外的位被用来提供不需要的检测精度。在任何一种情况下，模拟多路复用技术增加了系统的复杂性和成本，而实际效果却不明显。

另一现有技术例如采用在双极性供电或较高电压的单极性供电下工作的运算放大器，因此即使在最大输入功率下放大器也不会饱和，增大了运算放大器的输出电压波动。然而，这种方法需要更贵的高分辨率的A/D转换器来分辨小功率的变化。此外，在便携式装置中，提供单极性高电压或双极性电压是不实际的。

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种检测器，它在宽的动态范围内都是灵敏的，并对温度变化呈稳定状态，该检测器还具有很高的抗噪声能力。

本发明的另一个目的是提供一种结构简单、价格低廉并能够以简单电源方式工作的稳定的检测器。

本发明的再一个目的是提供一种稳定的RF检测器，它能够用于便携式通信设备，如个人电话等。