CN109782056A - 一种用于毫米波芯片带pvt变化校准电路的功率检测*** - Google Patents

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Abstract

功率检测器在毫米波芯片中必不可少，在现有技术中，功率检测器需要加入功率检测***检测低噪声放大器和功率放大器等输出功率，因此会受到电源(Power)、电压(Voltage)、工艺温度(Temperature)变化影响，即PVT的影响。在相同的RF输入功率时，输出的DC电压会有很大的变化，造成功率检测***检测的误差很大。发明提供了一种新型的用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，本发明的功率检测***中引入了基于两点法的校正***，尤其是给出了一种利用直流DC加法器的新型校准***，能够使电路减小毫米波芯片带因电源、电压、工艺温度变化而带来的测量误差。

Description

一种用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***
【技术领域】
本发明涉及功率检测技术领域，特别涉及一种用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***。
【背景技术】
在现今的发射机中，功率检测***至关重要。随着越来越多的频带向民用开放，被使用的频带越来越多，不同频带同时工作的并存网络彼此间为独立的干扰源，干扰着彼此工作；同时，在同一网络中，不同用户终端也彼此干扰，所以，为与其他用户共存，保证用户终端通信质量，必须要确保彼此之间的干扰在容许范围内。同时，在满足正常通信的前提下，现代通信***更期望尽可能降低发射功率，提高***性能，延长终端用户的使用时间。因此，控制发射功率的检测***模块，已经成为发射链路中不可或缺的组成部分。
同样在毫米波芯片中，其中的功率检测***必不可少需要加入功率检测***检测低噪声放大器和功率放大器等输出功率。如下公式所述，RFIN接入放大器输出的射频信号。NMOS偏置在弱反转区。弱反转区的电流为：
其中，ID0是与工艺相关的电流常数，W/L是mos管的宽长比，n是与耗尽层特性相关的一个常数，VT是热电压，
VGS＝VNBIAS+VRFcos(wt)
将指数函数进行级数展开，并使用二阶逼近，可有
在功率检测***的输出端加入低通滤波器将交流信号滤掉。可得到输出的DC电压与输入RF信号电压幅度的关系。输出的DC电压与输入信号的功率成dB线性关系。
然而由于受到电源(Power)、电压(Voltage)、工艺温度(Temperature)变化，即PVT的影响，在相同的RF输入功率时，输出的DC电压会有很大的变化，影响检测的效果，造成功率检测***检测的误差很大。
【发明内容】
为了克服现有毫米波芯片功率检测***中存在的技术问题，即因加入功率检测***检测低噪声放大器和功率放大器等而使得受到工艺温度电源电压变化的影响导致DC电压的变化，造成功率检测***检测的较大误差的技术问题，本发明提供了一种新型的用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，本发明的功率检测***中采用基于两点检测的校正电路的设置，结合电路的特性设置，能够减小电源(Power)、电压(Voltage)、工艺温度(Temperature)，即PVT变化而带来的测量误差，改进校准电路的测量效果，给出了一种利用直流DC加法器的新型校准电路。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种新型的用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，其特征在于，包含主功率检测器1、副功率检测器21和p管偏置电压产生电路、副功率检测器22以及n管偏置电压产生电路，所述p管偏置电压产生电路和n管偏置电压产生电路所产生的偏置电压加载在主功率检测器1，形成主校准电路；所述副功率检测器21和副功率检测器22通过偏置电压产生电路与所述主功率检测器1连接，形成辅校准电路。
进一步地，其特征在于，所述主功率检测器模块包含主功率检测器1、射频输入端RF1、直流输出端DC1、偏压信号N通道输入端NBIAS1、偏压信号P通道输入端PBIAS1。
进一步地，其特征在于，所述副功率检测器21及p管偏置电压产生电路模块包含副功率检测器21、运算放大器OPA21、射频输入端RF21、直流输出端DC21、偏压信号N通道输入端NBIAS21、偏压信号P通道输入端PBIAS21；所述副功率检测器22及n管偏置电压产生电路模块包含副功率检测器22、运算放大器OPA22、射频输入端RF22、直流输出端DC22、偏压信号N通道输入端NBIAS22、偏压信号P通道输入端PBIAS22。
进一步地，其特征在于，所述副功率检测器21的NBIAS21端与电压端Vadd的正输入电连接，所述副功率检测器21的DC21端与所述运算放大器OPA21的正输入电连接，所述副功率检测器21的PBIAS21与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与电压端Vlo输入电连接，所述运算放大器21的输出与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS21端连接；所述副功率检测器22的NBIAS22端与加法器Vadd输入端连接，所述副功率检测器22的DC22端与所述运算放大器OPA22的正输入电连接，所述副功率检测器22的PBIAS22与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与电压端Vhi输入电连接。
进一步地，其特征在于，当主功率检测器1有RF输入信号，主功率检测器电流值满足：
副功率检测器21的电流为
其中：
ID0是一个与工艺相关的电流常数，
W/L是管子的宽长比，
N是一个与耗尽层特性相关的常数，
VT是热电压。
本发明的有益效果：与现有技术相比，发明提供了一种新型的用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，本发明的功率检测***中引入了基于两点法的校正***，尤其是给出了一种利用直流DC加法器的新型校准***，改电路能够减小毫米波芯片带因电源、电压、工艺温度变化而带来的测量误差。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1为基本功率检测器的***。
图2为随工艺温度电源电压变化的PSS结果。
图3位本发明提出的新型校准***。
图4为本发明***测量的随工艺温度电源电压变化的PSS结果。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方法和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图3所示，一种新型用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，且特征在于，包含主功率检测器1、副功率检测器21、副功率检测器22，所述副功率检测器21及副功率检测器22加载在主功率检测器1的偏置电路上，形成主校准电路；所述副功率检测器21和副功率检测器22通过偏置电压产生电路与所述主功率检测器1连接，形成辅校准电路。
进一步地，其特征在于，所述主功率检测器模块包含主攻率检测器1、射频输入端RF1、直流输出端DC1、偏压信号N通道输入端NBIAS1、偏压信号P通道输入端PBIAS1；
进一步地，其特征在于，所述副功率检测器21模块包含副功率检测器21、运算放大器OPA21、射频输入端RF21、直流输出端DC21、偏压信号N通道输入端NBIAS21、偏压信号P通道输入端PBIAS21；所述副功率检测器22模块包含副功率检测器22、运算放大器OPA22、射频输入端RF22、直流输出端DC22、偏压信号N通道输入端NBIAS22、偏压信号P通道输入端PBIAS22。
进一步地，其特征在于，所述副功率检测器21的NBIAS21端与加法器Vadd的输出端连接，所述副功率检测器21的DC21端与所述运算放大器OPA21的正输入电连接，所述副功率检测器21的PBIAS21与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与Vlo输入电连接，所述运算放大器OPA21的输出与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS21端连接；所述副功率检测器22的NBIAS22端与加法器Vadd输入端连接，所述副功率检测器22的DC22端与所述运算放大器OPA22的正输入电连接，所述副功率检测器22的PBIAS22与所述主功率检测器1的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与Vhi输入电连接。
副功率检测器22和对应的运算放大器OPA22的作用是，当主功率检测器RF输入为零时，不论PVT如何变化，将主功率检测器输出的DC电压稳定在900mV。而副功率检测器21和对应的运算放大器OPA21将某个RF信号功率时，DC输出电压稳定在200mV。从而使得输出电压和输入功率关系曲线的两端固定住，使得PVT变化的影响很小。
NBIAS和PBIAS由校准电路产生，两个副功率检测器均没有RF信号输入。副功率检测器22的DC输出接到运算放大器OPA22的正输入，副输入为900mV的DC电压源，运放的输出产生主功率检测器和副功率检测器22的NBIAS电压。该输出电压通过电压加法器加上150mV产生副功率检测器21的NBIAS，副功率检测器21的DC输出接到另一个运算放大器OPA21的正输入，该运算放大器的负输入为200mV的DC电源，输出产生三个功率放大器的PBIAS。
因为当主放大器1RF输入为零时，主功率检测器1的NBIAS和PBIAS与副功率检测器的值一样。两个功率检测器状态一样，所以输出DC电压一样。
如前面分析，当主功率检测器有RF输入信号时，主功率检测器的电流：
而副功率检测器一的电流为：
主功率检测器的和副功率检测器的负载一样，当RF输入增大到某一功率，会有IDS1＝IDS2。此时主功率检测器的DC输出电压将固定在200mV。
加入校准电路以后，随工艺温度电源电压变化的PSS结果如图4所示，通过调节VADD的大小，可以使关系曲线左右移动，从而使功率检测器工作在输入信号功率为-10dBm到10dBm的范围内。
本发明的有益效果：与现有技术相比，发明提供了一种新型用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测***，本发明的功率检测***中引入了基于两点法的校正***，尤其是给出了一种利用直流DC加法器的新型校准***，改电路能够减小毫米波芯片带因电源、电压、工艺温度变化而带来的测量误差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于毫米波芯片带PVT变化校准电路的功率检测电路，其特征在于，包含主功率检测器1、副功率检测器21以及p管偏置电压产生电路、副功率检测器22以及n管偏置电压产生电路，所述p管偏置电压产生电路和n管偏置电压产生电路所成产生的偏置电压加载在主功率检测器1上，形成主校准电路；所述副功率检测器21和副功率检测器22通过偏置电压产生电路与所述主功率检测器1连接，形成辅校准电路。
2.根据权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述主功率检测器模块包含主攻率放大器1、射频输入端RF1、直流输出端DC1、偏压信号N通道输入端NBIAS1、偏压信号P通道输入端PBIAS1。
3.根据权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述副功率放大器21及p管偏置电压产生电路包含副功率放大器21、运算放大器OPA21、射频输入端RF21、直流输出端DC21、偏压信号N通道输入端NBIAS21、偏压信号P通道输入端PBIAS21；所述副功率放大器22及n管偏置电压产生电路包含功率放大器22、运算放大器OPA22、射频输入端RF22、直流输出端DC22、偏压信号N通道输入端NBIAS22、偏压信号P通道输入端PBIAS22。
4.根据权利要求2所述的功率检测电路，其特征在于，所述副功率检测器21的NBIAS21端与Vadd的正输入电连接，所述副功率检测器21的DC21端与所述运算放大器OPA21的正输入电连接，所述副功率检测器21的PBIAS21与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与低参考电压Vlo输入电连接，所述运算放大器OPA21的输出与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS21端连接；所述副功率检测器22的NBIAS22端与Vadd负输入电连接，所述副功率检测器22的DC22端与所述运算放大器OPA22的正输入电连接，所述副功率检测器22的PBIAS22与所述主功率检测器的所述偏压信号P通道输入端PBIAS1端连接，所述运算放大器OPA21的负输入与高参考电压Vhi输入电连接。
5.根据权利要求3所述的功率检测电路，其特征在于，设置主功率检测器1的输入信号，使主功率检测器电流值满足：
副功率检测器21的电流为
其中：
ID0是一个与工艺相关的电流常数，
W/L是管子的宽长比，
N是一个与耗尽层特性相关的常数，
VT是热电压。
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