CN115473591A - 功率检测装置与检测功率范围校正方法 - Google Patents

功率检测装置与检测功率范围校正方法 Download PDF

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CN115473591A CN202110647687.8A CN202110647687A CN115473591A CN 115473591 A CN115473591 A CN 115473591A CN 202110647687 A CN202110647687 A CN 202110647687A CN 115473591 A CN115473591 A CN 115473591A
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Abstract

本申请涉及一种功率检测装置与检测功率范围校正方法。功率检测装置包含功率检测器电路、滤波器电路以及校正电路***。功率检测器电路用以检测一第一信号以产生一第二信号。滤波器电路用以滤波该第二信号以产生一第三信号。校正电路***用以响应该第三信号以计算出一第一信号强度信息，并调整该功率检测器电路的一增益以获得一第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该功率检测器电路的检测功率范围为线性。

Description

功率检测装置与检测功率范围校正方法
技术领域
本申请关于功率检测装置，尤其关于应用于发射器电路的功率检测装置与检测功率范围校正方法。
背景技术
在实际应用中，由于环境条件(例如温度)以及天线阻抗变化的影响下，发射器电路的输出功率可能会产生变化而超出通讯协定标准的容许范围。功率检测器电路可用来检测发射器电路的输出功率，以即时调整发射器电路的输出功率。然而，现有的功率检测器电路可能会因较高的输出功率而过饱和或是具有较小的检测功率范围，而不适用于多种通讯应用。
发明内容
于一些实施方式中，功率检测装置包含功率检测器电路、滤波器电路以及校正电路***。功率检测器电路用以检测一第一信号以产生一第二信号。滤波器电路用以滤波该第二信号以产生一第三信号。校正电路***用以响应该第三信号计算出一第一信号强度信息，并调整该功率检测器电路的一增益以获得一第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该功率检测器电路的检测功率范围为线性。
于一些实施方式中，检测功率范围校正方法包含下列操作：通过一功率检测器电路检测一第一信号以产生一第二信号；滤波该第二信号以产生一第三信号；响应该第三信号计算出一第一信号强度信息；以及调整改变该功率检测器电路的一增益以获得一第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该功率检测器电路的检测功率范围为线性。
有关本申请的特征、实践与效果，兹配合图式作优选实施例详细说明如下。
附图说明
图1为根据本申请一些实施例绘制的一种传输***的示意图；
图2A为根据本申请一些实施例绘制的信号强度信息的示意图；
图2B为根据本申请一些实施例绘制的修正多个信号强度信息的示意图；
图2C为根据本申请一些实施例绘制的计算偏移值的示意图；
图3A为根据本申请一些实施例绘制的一种信号强度信息的示意图；
图3B为根据本申请一些实施例绘制的一种修正多个信号强度信息的斜率的示意图；以及
图4为根据本申请一些实施例绘制的检测功率范围校正方法的流程图。
具体实施方式
本文所使用的所有词汇具有其通常的意涵。上述之词汇在普遍常用之字典中之定义，在本申请的内容中包含任一于此讨论的词汇之使用例子仅为示例，不应限制到本申请的范围与意涵。同样地，本申请亦不仅以于此说明书所示出的各种实施例为限。
关于本文中所使用之“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。如本文所用，用语“电路”可为由至少一个电晶体与/或至少一个主被动元件按一定方式连接以处理信号的装置。
如本文所用，用语“与/或”包含了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。在本文中，使用第一、第二与第三等等之词汇，是用于描述并辨别各个元件。因此，在本文中的第一元件也可被称为第二元件，而不脱离本申请的本意。为易于理解，于各图式中的类似元件将被指定为相同标号。
图1为根据本申请一些实施例绘制的一种传输***100的示意图。传输***100包含发射器电路110、功率放大器电路120、天线130、接收器电路140以及信号路径141。发射器电路110可经由功率放大器电路120以及天线130发送信号S1。接收器电路140包含信号路径142以及校正电路***143。信号路径141用以协同校正电路***143操作为一功率检测装置，其可用以校正发射器电路110(与/或功率放大器电路120)的增益。信号路径142相当于一般接收器路径，其用以经由天线130接收来自发射器电路110的信号，以供后续电路或装置使用。
详细而言，信号路径141包含功率检测器电路141A以及滤波器电路141B。于一些实施例中，功率检测器电路141A用以检测信号S1以产生信号S2。于一些实施例中，功率检测器电路141A可为(但不限于)包络检波器(envelope detector)电路或峰值检测器(peakdetector)电路。于一些实施例中，基于校正电路***143的控制，功率检测器电路141A的增益可被调整。例如，基于校正电路***143的控制，功率检测器电路141A的偏压设定可被调整，进而设定功率检测器电路141A的增益。上述功率检测器电路141A的增益之调整方式用于示例，且本申请并不以此为限。滤波器电路141B用以滤波信号S2以产生信号S3。于一些实施例中，滤波器电路141B可为(但不限于)低通滤波器电路或带通滤波器电路。信号路径142包含低噪声放大器电路142A以及降频(down-conversion)电路142B。低噪声放大器电路142A用以处理信号S2以产生信号S4。降频电路142B用以调变信号S4(例如为降低信号S4的频率)以产生信号S5。于一些实施例中，降频电路142B可为(但不限于)混频电路。
如前所述，校正电路***143为接收器电路140的一电路部分。当校正电路***143接收来自信号路径141的信号S3，校正电路***143可用来调整发射器电路110(与/或功率放大器电路120)的增益。在传输开始前，校正电路***143可通过调整功率检测器电路141A的增益获得具有不同功率的信号S3，并响应这些信号S3获得多个信号强度信息，以校正功率检测器电路141A的检测功率范围为线性。当校正电路***143接收来自信号路径142的信号S5，校正电路***143可用以处理信号S5以供后续信号处理。
于一些实施例中，校正电路***143包含多工器电路143A、模拟数字转换器电路143B以及基频(baseband)电路143C。多工器电路143A用以根据模式信号SM选择性地自信号路径141接收信号S3或自信号路径142接收信号S5，并输出所接收到的信号为信号S6。例如，当模式信号SM具有第一逻辑值(例如为逻辑值1)时，多工器电路143A将信号S3输出为信号S6。于此条件下，校正电路***140操作于校正模式以调整发射器电路110(与/或功率放大器电路120)的增益。当模式信号SM具有第二逻辑值(例如为逻辑值0)时，多工器电路143A将信号S5输出为信号S6。于此条件下，校正电路***140操作于一般模式以对自信号路径142传来的信号S5进行数据处理。
模拟数字转换器电路143B转换信号S6为数字信号SD。当信号S6为信号S5时(即操作于一般模式)，基频电路143C可用以处理该数字信号SD以供后续信号处理。或者，当信号S6为信号S3时(即操作于校正模式)，基频电路143C可用以分析数字信号SD以获得多个信号强度信息(后称多个信号强度信息I1～In)，并组合这些信号强度信息I1～In以校正功率检测器电路141A的检测功率范围为线性的。关于此处之详细操作将于后参照图2A至图2C说明。于一些实施例中，基频电路143C可包含(但不限于)数字信号处理器电路(未示出)以及暂存器电路(未示出)。数字信号处理器电路可用以分析数字信号SD以获得多个信号强度信息I1～In。暂存器电路可储存多个信号强度信息I1～In以及多个参数(如后提及的预设斜率值Sideal、偏移值b以及偏移值K1～Kn等等)。
基频电路143C可控制发射器电路110与/或功率放大器电路120的增益，以符合不同通讯协定标准的要求。于一些实施例中，多个信号强度信息I1～In为发射器信号强度指标(transmitter signal strength indicator,TSSI)。在传输开始前，基频电路143C可提供发射器信号强度指标给后续电路，以使后续电路得知当前发射信号强度，并相应调整电路设定。一般而言，功率检测器电路141A的检测功率范围越大，可接受的通讯应用就越多。若发射器电路110(与/或功率放大器电路120)的输出功率越大，功率检测器电路141A设定以具有较高增益。否则，在固定的增益下，功率检测器电路141A可能会因为具有过高功率的信号S1而过饱和，而无法正确判断发射器电路110的输出功率。于一些实施例中，为避免上述情形，基频电路143C可在操作于校正模式时调整功率检测器电路141A的增益以产生多个信号强度信息I1～In，并组合这些信号强度信息I1～In来校正功率检测器电路141A的检测功率范围。如此，可使功率检测器电路141A的检测功率范围线性地增加。
于一些实施例中，基频电路143C可执行图2A至图2C与/或图3A至图3B中的多个操作，以校正检测功率范围。图2A为根据本申请一些实施例绘制的信号强度信息I1的示意图。在功率检测器电路141A具有第一增益的条件下，基频电路143C可根据由信号S3转换而来的信号SD获得功率值Pout(相当于发射器电路110的当前输出功率)，并可根据功率值Pout、预设斜率值Sideal、偏移值b以及偏移值K1获得信号强度信息I1。于此例中，预设斜率值Sideal以及偏移值b为预先储存的固定参数，而偏移值K1可利用图2C之计算得知。例如，预设斜率值Sideal以及偏移值b可由量测现有电路推估，并预先储存于基频电路143C。于一些实施例中，预设斜率值Sideal可为(但不限于)8。于一些实施例中，信号强度信息I1为第一数值与偏移值b之总和，其中第一数值为功率值Pout与初始功率值Pout0(可为零或是发射器电路110的初始功率)之间的差异与预设斜率值Sideal的乘积。换言之，信号强度信息I1可表达为下式：
I1＝Sideal×(Pout-Pout0)+b
在获得对应于第一增益的信号强度信息I1后，基频电路143C可调整功率检测器电路141A的增益为第二增益，并通过类似操作获得对应于第二增益的信号强度信息I2。依此类推，基频电路143C可获得对应于不同增益的多个信号强度信息I1～In。
图2B为根据本申请一些实施例绘制的修正多个信号强度信息I1～In的示意图。如图2B所示，在获得多个信号强度信息I1～In后，基频电路143C可利用多个偏移值K1～Kn分别平移(shift)多个信号强度信息I1～In。如此，多个信号强度信息I1～In可对齐于线段T。例如，基频电路143C可加总偏移值K1与信号强度信息I1，以使信号强度信息I1对齐于线段T。基频电路143C可加总偏移值K2与信号强度信息I2，以使信号强度信息I2对齐于线段T。基频电路143C可加总偏移值Kn与信号强度信息In，以使信号强度信息In对齐于线段T。等效来说，基频电路143C利用多个偏移值K1～Kn组合了多个信号强度信息I1～In，以扩展功率检测器电路141A的检测功率范围，并保持该检测功率范围的线性度。
图2C为根据本申请一些实施例绘制的计算偏移值K1的示意图。由于***误差或是实际电路的变异，多个偏移值K1～Kn可能并非固定值。于一些实施例中，基频电路143C可利用图2B中的多个信号强度信息I1～In中之两者来计算偏移值K1。例如，在基频电路143C校正发射器电路110与功率放大器电路120后，基频电路143C可通过调整发射器电路110与/或功率放大器电路120的增益，以使功率放大器电路120依序输出具有功率Pn-1的信号S1以及具有功率Pn的信号S1。根据信号强度信息I1，基频电路143C可获得当功率值Pout为Pn-1时，对应的发射器信号强度指标为Tn-1。根据信号强度信息I2，基频电路143C可获得当功率值Pout为Pn时，对应的发射器信号强度指标为Tn。如此，基频电路143C可根据功率值Pn-1、信号强度指标Tn-1、功率值Pn、信号强度指标Tn以及预设斜率值Sideal获得偏移值K1。例如，如图2C所示，偏移值K1相当于信号强度指标Tn与信号强度指标Tn-1之间的差异减去数值L1，其中数值L1可表示为数值d与预设斜率值Sideal的乘积(即为d×Sideal)，数值d为功率值Pn与功率值Pn-1之间的差异。换言之，偏移值K1可表达为下式：
K1＝(Tn-Tn-1)-d×Sideal＝(Tn-Tn-1)-(Pn-Pn-1)×Sideal
通过上述计算，基频电路143C可获得较准确的偏移值K1。依此类推，基频电路143C可利用多个信号强度信息I2～In中之两者来计算剩余的偏移值K2～Kn。
图3A为根据本申请一些实施例绘制的一种信号强度信息I1的示意图。在先前的实施例中，多个信号强度信息I1～In预先设定为具有预设斜率值Sideal。于一些实施例中，依据***误差或是实际电路的变化，多个信号强度信息I1～In之斜率可能彼此不同(如图3B所示的操作S310)。为了可更准确地校正检测功率范围，在功率检测器电路141A的增益为固定的条件下，基频电路143C可根据由信号S3转换而来的信号SD获得功率值P1以及对应功率值P1的信号强度指标T1。接着，基频电路143C可控制发射器电路110(与/或功率放大器电路120)输出具有更高功率的信号S3。基频电路143C可根据由信号S3转换而来的信号SD获得功率值P2(其大于功率值P1)以及对应功率值P2的信号强度指标T2。基频电路143C可根据功率值P1、信号强度指标T1、功率值P2以及信号强度指标T2计算斜率偏移值Soffset，并根据斜率偏移值Soffset校正预设斜率值Sideal以获得校正斜率值S。斜率偏移值Soffset为第一差异与第二差异之间的一比例，第一差异为功率值P2与功率值P1之间的差异，且第二差异为信号强度指标T2与信号强度指标T1之间的差异。换言之，斜率偏移值Soffset可表示为下式：
Figure BDA0003109810370000071
图3B为根据本申请一些实施例绘制的一种修正多个信号强度信息I1～In的斜率之示意图。在获得斜率偏移值Soffset后，基频电路143C可根据斜率偏移值Soffset校正预设斜率值Sideal以获得校正斜率值S。例如，信号强度信息I1的斜率可校正为校正斜率值S，其可为预设斜率值Sideal与斜率偏移值Soffset的乘积。换言之，校正斜率值S可表示为下式：
Figure BDA0003109810370000081
如图3B所示的操作S320，信号强度信息I1经修正后的斜率可接近于(或相同于)线段T之斜率。接着，基频电路143C可调整功率放大器电路120的增益，以获得对应于功率放大器电路120(或功率检测器电路141A)的不同增益的多个信号强度信息I2～In。通过类似操作，基频电路143C可获得对应于剩余信号强度信息I2～In中每一者的斜率偏移值Soffset与校正斜率值S，以分别校正剩余信号强度信息I2～In的斜率(操作S320；其中虚线线段为校正前的信号强度信息I1～In)。如此一来，基频电路143C可继续执行图2B与图2C的多个操作，以组合多个信号强度信息I1～In为线段T(操作S330)。
图4为根据本申请一些实施例绘制的检测功率范围校正方法400的流程图。于操作S410，通过功率检测器电路检测第一信号(例如为信号S1)以产生第二信号(例如为信号S2)。于操作S420，滤波第二信号以产生第三信号(例如为信号S3)。于操作S430，响应第三信号计算出第一信号强度信息(例如为信号强度信息I1)。于操作S440，调整功率检测器电路的增益以获得第二信号强度信息(例如为信号强度信息I2)，并组合第一信号强度信息与第二信号强度信息以校正功率检测器电路的检测功率范围为线性。
上述多个操作可参考前述各实施例，故不再重复赘述。上述检测功率范围校正方法400的多个操作仅为示例，并非限定需依照此示例中的顺序执行。在不违背本申请的各实施例的操作方式与范围下，在检测功率范围校正方法400下的各种操作当可适当地增加、替换、省略或以不同顺序执行(例如可以是同时执行或是部分同时执行)。
综上所述，本申请一些实施例中的功率检测装置以及检测功率范围校正方法可利用调整功率检测器的增益来将多个信号强度信息整合为单一线段。如此，可线性地扩展功率检测器电路的检测功率范围。
虽然本申请之实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本申请，本技术领域具有通常知识者可依据本申请之明示或隐含之内容对本申请之技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本申请所寻求之专利保护范畴，换言之，本申请之专利保护范围须视本说明书之申请专利范围所界定者为准。
【符号说明】
100：传输***
110：发射器电路
120：功率放大器电路
130：天线
140：接收器电路
141、142：信号路径
141A：功率检测器电路
141B：滤波器电路
142A：低噪声放大器电路
142B：降频电路
143：校正电路***
143A：多工器电路
143B：模拟数字转换器电路
143C：基频电路
400：检测功率范围校正方法
b：偏移值
d、L1：数值
I1、I2、In：信号强度信息
K1、K2、Kn：偏移值
T：线段
P1、P2、Pn：功率值
Pout：功率值
Pout0：初始功率值
S1、S2、S3、S4、S5、S6：信号
S310、S320、S330、S410、S420、S430、S440：操作
SD：数字信号
SM：模式信号
Sideal：预设斜率值
Soffset：斜率偏移值
T1、T2、Tn-1、Tn：信号强度指标。

Claims (10)

1.一种功率检测装置，包含：
一功率检测器电路，用以检测一第一信号以产生一第二信号；
一滤波器电路，用以滤波该第二信号以产生一第三信号；以及
一校正电路***，用以响应该第三信号以计算出一第一信号强度信息，并调整该功率检测器电路的一增益以获得一第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该功率检测器电路的一检测功率范围为线性。
2.如权利要求1所述的功率检测装置，其中该校正电路***为一接收器电路中的一电路部分，且该校正电路***包含：
一多工器电路，用以选择性地输出该第三信号或是来自该接收器电路的一第四信号为一第五信号；
一模拟数字转换器电路，用以转换该第五信号为一数字信号；以及
一基频电路，用以分析该数字信号以获得该第一信号强度信息与该第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该检测功率范围。
3.如权利要求1所述的功率检测装置，其中该校正电路***用以根据该第三信号获得一第一功率值，并根据该第一功率值、一预设斜率值以及一第一偏移值获得该第一信号强度信息。
4.如权利要求3所述的功率检测装置，其中该第一信号强度信息为一第一数值与该第一偏移值之总和，且该第一数值为该第一功率值与一初始功率值之间的差异与该预设斜率值的一乘积。
5.如权利要求3所述的功率检测装置，其中该校正电路***还用以利用一第二偏移值平移该第一信号强度信息。
6.如权利要求5所述的功率检测装置，其中该校正电路***用以在调整该增益后根据该第三信号获得一第二功率值，并根据该第一功率值、对应于该第一功率值的一第一发射信号强度指标、该第二功率值以及对应于该第二功率值的一第二发射信号强度指标获得该第二偏移值。
7.如权利要求6所述的功率检测装置，其中该校正电路***用以将该第一发射信号强度指标与该第二发射信号强度指标之间的差异减去一第二数值以获得该第二偏移值，其中该第二数值为该第一功率值与该第二功率值之间的差异与该预设斜率值的乘积。
8.如权利要求3所述的功率检测装置，其中该校正电路***还用以根据该第三信号获得大于该第一功率的一第二功率值，并根据该第一功率值、对应于该第一功率值的一第一发射信号强度指标、该第二功率值以及对应于该第二功率值的一第二发射信号强度指标计算一斜率偏移值，并根据该斜率偏移值校正该预设斜率值以产生一校正斜率值，并利用该校正斜率值校正该第一信号强度信息。
9.如权利要求8所述的功率检测装置，其中该斜率偏移值为一第一差异与一第二差异之间的一比例，该第一差异为该第二功率值与该第一功率值之间的差异，且该第二差异为该第二发射信号强度指标与该第一发射信号强度指标之间的差异。
10.一种检测功率范围校正方法，包含：
通过一功率检测器电路检测一第一信号以产生一第二信号；
滤波该第二信号以产生一第三信号；
响应该第三信号计算出一第一信号强度信息；以及
调整该功率检测器电路的一增益以获得一第二信号强度信息，并组合该第一信号强度信息与该第二信号强度信息以校正该功率检测器电路的一检测功率范围为线性。
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