CN114189292A - 功率检测电路、功率放大器模块及射频前端架构 - Google Patents

功率检测电路、功率放大器模块及射频前端架构 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种功率检测电路、功率放大器模块及射频前端架构，所述功率检测电路包括包络放大器电路和多个电流比例放大电路；其中所述多个电流比例放大电路的输入端均连接射频输入信号RFin，所述多个电流比例放大电路的输出端并联连接至所述包络放大器电路的输入端，其中至少两个所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动，每个所述电流比例放大电路在启动后对所述射频输入信号RFin进行放大，并输出电流放大信号；所述包络放大器电路用于将所述电流放大信号转换为电压值并输出所述电压值，从而实现功率检测功能，通过上述方式，可以实现宽广功率范围的功率检测功能。

Description

功率检测电路、功率放大器模块及射频前端架构
技术领域
本发明涉及功率检测技术领域，尤其涉及一种功率检波电路、功率放大器模块及射频前端架构。
背景技术
在射频***中，功率检测器用于检测不同节点的功率的大小，从而对增益或者输出功率等进行调节，因此，功率检测器已被广泛应用于射频***中。射频(RF)功率检测器用于对RF信号的功率进行测量，从而控制RF放大器的输出功率，确保放大器以适当的幅度发射RF信号。功率检测过程中，通常期望RF功率检测器只对于受监控的RF信号源所递送的功率是敏感的，对于其它RF信号源，比如反射的信号和环境噪声是不敏感的，从而避免其他RF信号源的干扰，影响功率检测的准确性。然而，现有的射频功率检测器检测的功率覆盖范围较低，不能在很宽广的功率范围内进行功率检测，检测功率和输出电压的线性度差。
发明内容
本发明实施例提供一种功率检测电路、功率放大器模块及射频前端架构，能够实现宽广功率范围的功率检测功能，有利于提高检测功率和输出电压的线性度。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种功率检测电路，包括包络放大器电路和多个电流比例放大电路；
所述多个电流比例放大电路的输入端均连接射频输入信号RFin，所述多个电流比例放大电路的输出端并联连接至所述包络放大器电路的输入端，其中至少两个所述电流比例放大电路的启动电压互不相同，以使得至少两个所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动，每个所述电流比例放大电路在启动后对所述射频输入信号RFin进行放大，并输出电流放大信号；所述包络放大器电路用于将所述电流放大信号转换为电压值并输出所述电压值，从而实现功率检测功能。
其中，所有所述电流比例放大电路的启动电压各不相同，进而使得所有所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动。
其中，所述电流比例放大电路包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第一电容C1；
所述第一电阻R1的一端为所述电流比例放大电路的输入端，用于输入所述射频输入信号RFin，所述第一电阻R1的另一端通过所述第一电容C1与所述第一晶体管Q1的集电极连接，所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2的发射极均接地，所述第一晶体管Q1的基极通过所述第四电阻R4与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第一晶体管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接第一电压源Vcc1，所述第三电阻R3连接在第一晶体管Q1的集电极和基极之间，所述第二晶体管Q2的集电极通过所述第五电阻R5与所述第一电压源Vcc1连接，所述第二晶体管Q2的集电极为所述电流比例放大电路的输出端，与所述包络放大器电路的输入端连接；其中不同的所述电流比例放大电路的第一电容C1的取值不相同，以使得所述多个电流比例放大电路的启动电压各不相同。
其中，所述电流比例放大电路还包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第二电容C2的另一端接地。
其中，所述多个电流比例放大电路共用同一个所述第一电阻R1，所述多个电流比例放大电路共用同一个所述第五电阻R5。
其中，所述电流比例放大电路的数量为3个。
其中，所述包络放大器电路包括第三晶体管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7以及第三电容C3；
所述第三晶体管Q3的基极为所述包络放大器电路的输入端，所述第三晶体管Q3的集电极连接第二电压源Vcc2，所述第六电阻R6和所述第三电容C3并联，且并联的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，并联的另一端接地，所述第七电阻R7的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，所述第七电阻R7的另一端为所述包络放大器电路的输出端。
其中，所述包络放大器电路还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3；
所述第一二极管D1的负极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第一二极管D1的正极接地；所述第二二极管D2的正极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第二二极管D2的负极与所述第三二极管D3的正极连接，所述第三二极管D3的负极接地。
第二方面，本发明还提供一种功率放大器模块，包括功率放大器和与所述功率放大器连接的功率检测电路，所述功率检测电路为上述任一项所述的功率检测电路。
第三方面，本发明还提供一种射频前端架构，包括上述所述的功率放大器模块。
有益效果：本发明的功率检测电路，包括包络放大器电路和多个电流比例放大电路；其中所述多个电流比例放大电路的输入端均连接射频输入信号RFin，所述多个电流比例放大电路的输出端并联连接至所述包络放大器电路的输入端，其中至少两个所述电流比例放大电路的启动电压互不相同，以使得至少两个所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动，每个所述电流比例放大电路在启动后对所述射频输入信号RFin进行放大，并输出电流放大信号；所述包络放大器电路用于将所述电流放大信号转换为电压值并输出所述电压值，从而实现功率检测功能，通过上述方式，随着输入信号RFin的逐渐增加，电流比例放大电路也依次启动，实现了宽广功率范围的功率检测功能，有利于提高检测功率和输出电压的线性度。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1是本发明实施例提供的功率检测电路的一具体电路图；
图2是本发明实施例提供的功率检测电路的另一具体电路图。
具体实施方式
请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
参阅图1和图2，本发明实施例的功率检测电路100，包括包络放大器电路11和多个电流比例放大电路12。
其中，所述多个电流比例放大电路12的输入端均连接射频输入信号RFin，所述多个电流比例放大电路12的输出端并联连接至所述包络放大器电路11的输入端，其中至少两个所述电流比例放大电路12的启动电压互不相同，从而使得至少两个电流比例放大电路12随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动，每个所述电流比例放大电路12在启动后对所述射频输入信号RFin进行放大，并输出电流放大信号RF。所述包络放大器电路11用于将所述电流放大信号转换为电压值Vout，并输出所述电压值Vout，从而实现功率检测功能。由此，通过上述方式，本发明的功率检测电路100中，多个电流比例放大电路12随着射频输入信号RFin的逐渐增加而依次开启，从而可以实现扩宽功率检测范围的目的。
在本发明的一些实施例中，所有所述电流比例放大电路12的启动电压各不相同，进而使得所有所述电流比例放大电路12随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动。
可以理解的是，所有电流比例放大电路12的输入端都是连接输入信号RFin，因此所有电流比例放大电路12都是与射频输入信号RFin为并联关系，本文所述的“依次启动”并非是指多个电流比例放大电路按照图1的排列顺序依次启动，而是指根据启动电压的从小排到大的排列关系依次启动，启动电压小的先启动，启动电压大的后启动。
其中，所述电流比例放大电路12包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第一电容C1。
所述第一电阻R1的一端为所述电流比例放大电路12的输入端，用于输入所述射频输入信号RFin，所述第一电阻R1的另一端通过所述第一电容C1与所述第一晶体管Q1的集电极连接，即第一晶体管Q1的集电极被配置为接收被检测的射频输入信号RFin。
所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2的发射极均接地，所述第一晶体管Q1的基极通过所述第四电阻R4与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第一晶体管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接第一电压源Vcc1，所述第三电阻R3连接在第一晶体管Q1的集电极和基极之间，所述第二晶体管Q2的集电极通过所述第五电阻R5与所述第一电压源Vcc1连接，所述第二晶体管Q2的集电极为所述电流比例放大电路12的输出端，与所述包络放大器电路11的输入端连接。所述电流比例放大电路12用于对输入的射频输入信号RFin进行放大处理，从而输出电流放大信号RF。
本发明实施例中，所述第一电阻R1和所述第一电容C1串联在第一晶体管Q1的集电极，可作为抽头网络，方向耦合到电流比例电路结构，其中可以根据抽头率设置第一电阻R1和第一电容C1的值，从而维持被检测功率放大器的性能。
进一步地，不同的所述电流比例放大电路12的第一电容C1的取值不相同，以使得所述多个电流比例放大电路12的启动电压各不相同。其中，启动电压即指第一电容C1所在串联支路的负载电压，也可以理解为第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的启动电压，不同的负载电压决定了电流比例放大电路12中的各晶体管的开启状态，该负载电压用于启动电流比例放大电路12中的各晶体管，而每个负载电压的大小与抽头网络中的第一电容C1的取值大小有关，因此，通过设置不同的第一电容C1的值，可以使得各个电流比例放大电路12的负载电压不同，进而相应的晶体管的开启状态也不同。其中，第一电容C1越大，负载电压越大。
当射频输入信号RFin逐渐增大时，第一电容C1的电压变大，与之相连的电路比例放大电路依次处于开启、线性区、饱和区状态，从而多个电流比例放大电路12可与RFin信号的大小保持线性关系，从而实现了宽广功率范围的功率检测功能，有利于提高检测功率和输出电压的线性度。
其中，所述第二电阻R2和第五电阻R5分别作为第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的集电极的分压电阻，可以分别用来调整两个晶体管的集电极电压，即可以通过设置不同阻值的第二电阻R2和设置不同阻值的第五电阻R5以分别使得相应晶体管的集电极电压不同。所述第三电阻R3和第四电阻R4则可调整第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的集电极电流，也即改变电流比例电路12输出的电流放大信号RF。
进一步地，所述电流比例放大电路12还包括第二电容C2。所述第二电容C2的一端与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第二电容C2的另一端接地。第二电容C2用来滤除射频输入信号RFin的载波分量，可根据被检测的功率放大器的工作频率设置相应值。
其中，如图1所示，电流比例放大电路12的数量可以是3个，或者在其他实施方式中，也可以是4个或者更多个，对此不做限定。
继续参阅图1，所述包络放大器电11包括第三晶体管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7以及第三电容C3。
所述第三晶体管Q3的基极为所述包络放大器电路11的输入端，所述第三晶体管Q3的集电极连接第二电压源Vcc2，所述第六电阻R6和所述第三电容C3并联，且并联的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，并联的另一端接地，所述第七电阻R7的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，所述第七电阻R7的另一端为所述包络放大器电路11的输出端，用于输出电压值。
因此，本实施例中，第三晶体管Q3的基极接收来自三个电流比例放大电路12的电流输出信号RF，当多个电流比例放大电流12分时开启时，包络放大器电路11输出的电压值Vout也随之变化。第二电压源Vcc2用于提供比电流放大信号RF幅度大的电压，因此第三晶体管Q3作为可变增益的包络放大器，可以有效地放大所接收到的三个电流输出信号RF。第六电阻R6和第三电容C3的并联连接，从而形成低通阻抗滤波器，可将第三晶体管Q3的基极的输出信号包络从电流转换为电压，同时射频分量分到第七电阻R7。
进一步地，所述包络放大器电路11还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3。
所述第一二极管D1的负极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第一二极管D1的正极接地；所述第二二极管D2的正极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第二二极管D2的负极与所述第三二极管D3的正极连接，所述第三二极管D3的负极接地。通过第一至第三二极管，可以实现静电防护作用，保护功率检测电路100不被静电破坏。
参阅图2，在本发明的功率检测电路100的另一实施方式中，所述多个电流比例放大电路12可以共用同一个所述第一电阻R1，所述多个电流比例放大电路12可以共用同一个所述第五电阻R5。如图2所示，射频输入信号RFin通过一个第一电阻R1后，分别传输至三个电流比例放大电路12的第二电容C2，第一电压源Vcc1通过一个第五电阻R5后，分别传输至三个电流比例放大电路12的第二晶体管Q2的集电极。通过共用第一电阻R1和第五电阻R5，可以节约成本。
本发明实施例还提供一种功率放大器模块，包括功率放大器和功率检测电路，功率检测电路的输入端与功率放大器的输出端连接，用于对功率放大器的输出功率进行检测，其中，功率检测电路可以是上述任一实施方式中的功率检测电路，功率检测电路的输入端即为电流比例放大电路的输入端。
本发明实施例还提供一种射频前端架构，包括上述实施例描述的功率放大器模块。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种功率检测电路，其特征在于，包括包络放大器电路和多个电流比例放大电路；
所述多个电流比例放大电路的输入端均连接射频输入信号RFin，所述多个电流比例放大电路的输出端并联连接至所述包络放大器电路的输入端，其中至少两个所述电流比例放大电路的启动电压互不相同，以使得至少两个所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动，每个所述电流比例放大电路在启动后对所述射频输入信号RFin进行放大，并输出电流放大信号；所述包络放大器电路用于将所述电流放大信号转换为电压值并输出所述电压值，从而实现功率检测功能。
2.根据权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所有所述电流比例放大电路的启动电压各不相同，进而使得所有所述电流比例放大电路随着所述射频输入信号RFin逐渐增加而依次启动。
3.根据权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述电流比例放大电路包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第一电容C1；
所述第一电阻R1的一端为所述电流比例放大电路的输入端，用于输入所述射频输入信号RFin，所述第一电阻R1的另一端通过所述第一电容C1与所述第一晶体管Q1的集电极连接，所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2的发射极均接地，所述第一晶体管Q1的基极通过所述第四电阻R4与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第一晶体管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接第一电压源Vcc1，所述第三电阻R3连接在第一晶体管Q1的集电极和基极之间，所述第二晶体管Q2的集电极通过所述第五电阻R5与所述第一电压源Vcc1连接，所述第二晶体管Q2的集电极为所述电流比例放大电路的输出端，与所述包络放大器电路的输入端连接；其中不同的所述电流比例放大电路的第一电容C1的取值不相同，以使得所述多个电流比例放大电路的启动电压各不相同。
4.根据权利要求3所述的功率检测电路，其特征在于，所述电流比例放大电路还包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端与所述第二晶体管Q2的基极连接，所述第二电容C2的另一端接地。
5.根据权利要求3所述的功率检测电路，其特征在于，所述多个电流比例放大电路共用同一个所述第一电阻R1，所述多个电流比例放大电路共用同一个所述第五电阻R5。
6.根据权利要求5所述的功率检测电路，其特征在于，所述电流比例放大电路的数量为3个。
7.根据权利要要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述包络放大器电路包括第三晶体管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7以及第三电容C3；
所述第三晶体管Q3的基极为所述包络放大器电路的输入端，所述第三晶体管Q3的集电极连接第二电压源Vcc2，所述第六电阻R6和所述第三电容C3并联，且并联的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，并联的另一端接地，所述第七电阻R7的一端与所述第三晶体管Q3的发射极连接，所述第七电阻R7的另一端为所述包络放大器电路的输出端。
8.根据权利要求7所述的功率检测电路，其特征在于，所述包络放大器电路还包括第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3；
所述第一二极管D1的负极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第一二极管D1的正极接地；所述第二二极管D2的正极与所述第七电阻R7的所述另一端连接，所述第二二极管D2的负极与所述第三二极管D3的正极连接，所述第三二极管D3的负极接地。
9.一种功率放大器模块，其特征在于，包括功率放大器和与所述功率放大器连接的功率检测电路，所述功率检测电路为权利要求1-8任一项所述的功率检测电路。
10.一种射频前端架构，其特征在于，包括权利要求9所述的功率放大器模块。
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