CN105359439B - 温度补偿rf峰值检测器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种温度补偿RF峰值检测器。在示例性实施例中，装置包括被配置成生成参考信号的第一RF峰值检测器、被配置成基于参考信号来生成温度补偿检测门限的温度补偿门限生成器、以及被配置成基于温度补偿检测门限来生成峰值检测输出的比较器。

Description

温度补偿RF峰值检测器
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年7月10日提交的共同拥有的美国非临时专利申请第13/939,076号的优先权，其全部内容通过引用明确地合并于此。
技术领域
本申请总体上涉及模拟前端的操作和设计，并且更具体地涉及用于在模拟前端中使用的峰值检测器的操作和设计。
背景技术
射频(RF)峰值检测器可以用在各种应用中。例如，RF峰值检测器可以用于检测从发射器输出的RF发射功率或者用于检测所接收的RF信号中的干扰信号功率的存在。
与传统的RF峰值检测器相关联的一个限制在于，检测器的增益可以随着温度变化。这将直接转化为检测的灵敏度水平的不确定性。补偿增益变化的典型的解决方案是在温度上升时增加峰值检测器中的电流。不幸的是，这一技术可能减小可用的动态余量。
因此，理想的是，具有克服与传统的RF峰值检测器相关联的问题的RF峰值检测器。
附图说明
本文中所描述的以上方面在结合附图参考下面的描述时将变得更容易理解，在附图中：
图1示出包括适合用于在无线设备中使用的温度补偿RF峰值检测器的示例性实施例的发射器前端；
图2a示出温度补偿RF峰值检测器的详细的示例性实施例；
图2b示出温度补偿RF峰值检测器的替选的详细的示例性实施例；
图3示出RF峰值检测器的示例性实施例；
图4示出偏移生成器的示例性实施例；
图5示出温度补偿门限生成器的示例性实施例；以及
图6示出温度补偿RF峰值检测器装置的示例性实施例。
具体实施方式
下面结合附图给出的详细描述意在作为本发明的示例性实施例的描述，而非意在表示其中能够实践本发明的仅有的实施例。遍及本描述所使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，而不应当一定被理解为比其他示例性实施例优选或有利。详细描述包括用于提供对本发明的示例性实施例的透彻理解的特定细节。对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下来实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和设备以免模糊本文中所呈现的示例性实施例的新颖性。
图1示出包括适合用于在无线设备中使用的温度补偿RF峰值检测器102的示例性实施例的发射器前端100。前端100包括收发器104，收发器104包括发射器(Tx)部分106和接收器(Rx)部分108。现在讨论发射器部分106，基带(BB)处理器110向Tx BB滤波器112输出BB发射信号。Tx BB滤波器112的输出被输入到上变频器114，上变频器114基于本地振荡器(LOT)信号将基带发射信号上变频为RF发射信号。RF发射信号然后输入给驱动放大器(DA)116，DA 116放大发射RF信号。经放大的RF发射信号输入给功率放大器(PA)118，PA 118进一步放大发射RF信号以形成Tx信号。从PA 118输出的Tx信号输入给双工器120，双工器120将Tx信号指向天线122用于发射。
发射器部分106包括温度补偿RF峰值检测器102a的示例性实施例。例如，峰值检测器102a提供宽的温度范围上的精确的峰值检测。峰值检测器102a从BB处理器110接收控制信号124，控制信号124控制峰值检测器102a的操作以例如设置偏移电压和/或设置温度补偿检测门限。从峰值检测器102a输出的检测输出126输入给BB处理器110。例如，峰值检测器102a可以操作为发射功率检测器，并且峰值检测器102a的检测输出126可以由BB处理器110使用以响应于所检测到的功率来调节Tx信号的发射功率和/或调节收发器104的其他功能。
现在讨论接收器部分108，双工器120接收RF信号并且将这一信号指向低噪声放大器(LNA)128。从LNA 128输出的所接收的经放大的RF信号输入给下变频器130，下变频器130基于LO信号(LOR)将信号下变频到基带。基带信号通过Rx BB滤波器132被滤波，并且经滤波的基带信号被输入给(BB)处理器110。
接收器部分108包括温度补偿RF峰值检测器102b的示例性实施例。例如，峰值检测器102b提供在宽的温度范围上的精确的温度检测。峰值检测器102b从BB处理器110接收控制信号134，控制信号134控制峰值检测器102b的操作以例如设置电压偏移和/或温度补偿检测门限。峰值检测器102b的检测输出136被输入给BB处理器110。例如，峰值检测器102b可以操作为干扰检测器以检测所接收的RF信号中的干扰信号能量的存在。BB处理器110可以操作用于响应于任何检测到的干扰来调节LNA 128和/或收发器104的其他功能。
因此，在各种示例性实施例中，温度补偿RF峰值检测器102在发射器和接收器二者中操作以提供精确的RF峰值检测功能。在各种示例性实施例中，RF峰值检测器102可以用于在任何RF信号路径上提供RF峰值检测。下面提供对温度补偿RF峰值检测器102的更详细的描述。
图2a示出温度补偿RF峰值检测器200的详细的示例性实施例。例如，峰值检测器200适合用作图1所示的峰值检测器102。
在示例性实施例中，温度补偿RF峰值检测器200包括RF峰值检测器202，RF峰值检测器202接收RF信号204并且生成检测信号206。检测信号206被输入给比较器208。例如，在操作期间，RF峰值检测器202响应于输入RF信号204的幅度而输出检测信号206上的电压降。RF输入信号204的幅度越大，检测信号206上的电压降越大。峰值检测器202还可以对温度敏感使得检测信号208的幅度向上或向下移动以反映温度的变化。
在示例性实施例中，复制RF峰值检测器210与RF峰值检测器202形成在相同的集成电路212上并且因此呈现与RF峰值检测器202大致相同的工艺变化(PVT)。复制峰值检测器210的输入214浮置并且因此没有连接到任何时变信号。在其他示例性实施例中，输入214连接到接地或者其他非时变信号使得输入214处没有RF信号。参考信号216由复制RF峰值检测器210来生成，其被输入给温度补偿门限生成器222。
在示例性实施例中，温度补偿门限生成器222配置有DAC并且基于参考信号216以及具有m个控制比特的数字门限控制信号228来生成温度补偿门限电压226。在示例性实施例中，门限生成器222包括与绝对温度成比例(PTAT)的电流源以及由数字门限控制信号228控制以生成温度补偿门限电压226的电阻器梯形网络。因此，门限控制信号228的幅度关于温度来跟踪检测信号206幅度。温度补偿门限电压226也被输入给比较器208。在示例性实施例中，温度补偿门限生成器222从基带处理器或无线设备处的其他实体来接收门限控制信号228。
在示例性实施例中，比较器208基于检测信号206与温度补偿门限电压226的比较来生成检测输出信号230。例如，检测输出信号230可以由无线设备处的基带处理器使用以检测所接收的RF信号中的干扰信号或者检测发射RF信号的发射功率，如参考图1所描述的那样。
因此，在各种示例性实施例中，减小或消除了RF峰值检测器202的增益的温度依赖性。复制峰值检测器210用于生成参考信号216，其用作比较点并且具有与峰值检测器202基本上相等的工艺变化。参考信号216使用门限生成器(DAC)222来平移以生成温度补偿门限226。电压平移的量确定要在其下触发峰值检测器的RF幅度。
图2b示出温度补偿RF峰值检测器240的替选的详细的示例性实施例。例如，图2b所示的峰值检测器240适合用作图1所示的峰值检测器102。
在示例性实施例中，温度补偿RF峰值检测器240包括用于调节参考信号216的DC偏移以生成偏移调节的参考信号220的偏移生成器218，偏移调节的参考信号220被输入给温度补偿门限生成器222。例如，偏移生成器218配置有数模转换器(DAC)并且基于包括多个n位控制比特的数字偏移控制信号224来调节参考信号216的偏移。偏移控制比特224被设置为使得当RF峰值检测器202的输入204处没有RF输入信号时，偏移调节的参考信号220具有与检测信号206相同的偏移。在示例性实施例中，偏移生成器218从基带处理器或无线设备处的其他实体接收偏移控制信号224。
在示例性实施例中，温度补偿门限生成器222配置有DAC并且基于偏移调节的参考信号220以及具有m个控制比特的数字门限控制信号228来生成温度补偿门限电压226。在示例性实施例中，门限生成器222包括与绝对温度成比例(PTAT)的电流源以及由数字门限控制信号228来控制以生成温度补偿门限电压226的电阻器梯形网络。因此，门限控制信号228的幅度关于温度和偏移来跟踪检测信号206的幅度。温度补偿门限电压226也被输入给比较器208。在示例性实施例中，温度补偿门限生成器222从基带处理器或无线设备处的其他实体接收门限控制信号228。
还应当注意，在其他示例性实施例中，偏移生成器218和温度补偿门限生成器222可以被重新布置或重新排序以生成温度补偿门限信号226。
因此，在各种示例性实施例中，减小或消除了RF峰值检测器202的增益的温度依赖性。复制峰值检测器210用于生成参考信号216，其用作比较点并且具有与峰值检测器202基本上相等的工艺变化。参考信号216使用偏移生成器(DAC)218向上或向下平移，偏移生成器(DAC)218用于消除(nullify)主峰值检测器202与复制峰值检测器210之间的偏移。偏移调节的参考信号220又使用门限生成器(DAC)222被平移以生成温度补偿门限226。电压平移的量确定要在其下触发峰值检测器的RF幅度。
RF峰值检测器
图3示出RF峰值检测器300的示例性实施例。例如，RF峰值检测器300适合用作图2所示的RF峰值检测器202和复制RF峰值检测器210。
在示例性实施例中，RF峰值检测器300包括被配置成在输入端子302和304处接收RF信号的开关器件(例如四个FET晶体管)。RF峰值检测器300用于检测RF输入信号的幅度并且生成表示RF输入的幅度的检测信号306。例如，当输入端子302和304处的RF信号的幅度增加时，检测信号306的幅度也增加。
在示例性实施例中，RF峰值检测器300形成在集成电路上并且呈现各种工艺变化。在示例性实施例中，RF峰值检测器300适合用于由形成在集成电路212上的RF峰值检测器202和复制RF峰值检测器二者使用。由于两个RF峰值检测器形成在相同的集成电路上，所以它们呈现相同(或大致相等)的工艺变化，并且因此将提供实际上一致的性能。还应当注意，本文中所描述的示例性实施例不限于使用峰值检测器300，并且应当注意，其他峰值检测器配置是可能的。
偏移生成器
图4示出偏移生成器400的示例性实施例。例如，偏移生成器400适合用作图2所示的偏移生成器218。
在示例性实施例中，偏移生成器400包括在输入端子404处接收输入信号的放大器402。例如，输入信号可以是图2所示的参考信号216。放大器402的输出连接到晶体管406的栅极端子。晶体管406具有耦合到接地信号的源极端子以及连接到电阻器梯形408的漏极端子。
在示例性实施例中，电阻器梯形408包括在节点A连接到电阻器412的电阻器410。每个电阻器具有连接到对应的开关(s1-sN)的多个抽头。开关的输出在偏移输出端子414处被绑在一起。电阻器梯形408接收包括n个比特的数字偏移控制信号416，其操作以闭合开关以使得电阻器梯形408的特定抽头能够连接到偏移输出端子414。取决于被闭合的开关，对应的抽头耦合到输出端子414以提供偏移调节的信号。
电流源418连接在供电电压与电阻器梯形408之间。节点A也连接到放大器402的反相输入。在操作期间，输入端子404处的电压也在节点A处生成。晶体管406接通并且电流源418源送电流通过电阻器410和412。电阻器梯形408的所选择的抽头设置出现在输出端子414处的偏移电压。还应当注意，在其他示例性实施例中，可以使用仅配置有基于模拟控制信号来操作的模拟电路来执行偏移消除。
温度补偿门限生成器
图5示出温度补偿门限生成器500的示例性实施例。例如，门限生成器500适合用作图2所示的温度补偿门限生成器222。
在示例性实施例中，温度补偿门限生成器500包括在输入端子504接收输入信号的放大器502。例如，输入信号可以是图2所示的偏移调节的参考信号220。放大器502的输出连接到晶体管506的栅极端子。晶体管506具有连接到接地信号的源极端子以及连接到电阻器梯形508的漏极端子。
在示例性实施例中，电阻器梯形508包括具有连接到对应的开关(s1-sm)的多个抽头的电阻器514。开关的输出在门限输出端子510处被绑在一起。电阻器梯形514被对数划分以提供单位为分贝(dB)的固定的门限步长。电阻器梯形508接收包括m个比特的数字门限控制信号512，其用于闭合特定的开关以使得电阻器梯形508的对应的抽头能够连接到门限输出端子510。取决于被闭合的开关，对应的抽头耦合到输出端子510以提供所选择的电压。
PTAT电流源516在节点A处连接在电源电压与电阻器梯形508之间。节点A也连接到放大器502的反相输入。在操作期间，输入端子504处的电压也在节点A处生成。晶体管506接通并且PTAT电流源516源送电流通过电阻器514。电阻器梯形508的所选择的抽头设置在门限输出端子510处出现的门限电压。当温度以及因此来自电流源516的电流以及电阻器514上的电压变化时，门限输出端子510处的输出跟踪峰值检测器202的增益的温度变化。
当温度变化时，由PTAT电流源516提供的电流也变化。变化的电流产生温度调节的在门限输出端子510处的变化的电压。在示例性实施例中，PTAT电流源516的温度特性匹配RF峰值检测器202的温度特性使得端子510处的温度补偿输出门限维持其与从RF峰值检测器202输出的检测信号206的关系。还应当注意，在其他示例性实施例中，PTAT电流源516包括能够被测量并且被调节成匹配RF峰值检测器202的温度特性的可调节斜率特性。
因此，温度补偿峰值检测器200的各种示例性实施例提供以下特征中的一个或多个特征。
1.使用复制峰值检测器210生成参考信号216用于与主峰值检测器202相比较。
2.在参考信号路径上级联使用偏移DAC 218和门限DAC 222。
3.门限DAC 222跟踪主峰值检测器202的温度增益变化。
4.使用未被时钟控制的比较器208以消除RF电路上的杂散(spur)。
图6示出温度补偿RF峰值检测器装置600的示例性实施例。例如，装置600适合用作图2所示的温度补偿RF峰值检测器200。一方面，装置600用被配置成提供本文中所描述的功能的一个或多个模块来实现。例如，一方面，每个模块包括硬件和/或执行软件的硬件。
装置600包括包含用于生成参考信号的装置(602)的第一模块，其一方面包括复制RF峰值检测器210。
装置600包括包含用于基于参考信号来生成温度补偿检测门限的装置(604)的第二模块，其一方面包括温度补偿门限生成器222。
装置600包括包含用于基于温度补偿检测门限来生成峰值检测输出的装置(606)的第三模块，其一方面包括比较器208。
本领域技术人员应当理解，可以使用各种不同的工艺和技术中的任何一个来表示和处理信息和信号。例如，可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任意组合来表示能够遍及以上描述被引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片。还应当注意，可以代替、重新布置或修改晶体管类型和工艺以实现相同的结果。例如，使用PMOS晶体管示出的电路可以被修改为使用NMOS晶体管，反之亦然。因此，可以使用各种晶体管类型和工艺来实现本文中所公开的放大器，并且其不限于附图中图示的这些晶体管类型和技术。例如，可以使用诸如BJT、GaAs、MOSFET或者任何其他晶体管技术等晶体管类型。
本领域技术人员还应当理解，结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件、或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的这一可互换性，以上通常在其功能方面描述各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能实现为硬件还是软件取决于特定的应用以及对于整个系统的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用使用变化的方式来实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应当被理解为引起偏离本发明的示例性实施例的范围。
结合本文中公开的示例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路、元件和/或部件可以使用被设计成执行本文中所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑部件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件、或者其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替选方案中，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算部件的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或者任何其他这样的配置。
结合本文中所公开的示例描述的方法和算法的步骤可以直接用硬件、处理器可执行的软件模块、或者其组合来实施。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘驱动器、可移除盘、CD-ROM、或者本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器使得处理器能够从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。在替选方案中，存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在替选方案中，处理器和存储介质可以驻留为用户终端中的分立部件。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果用软件实现，则功能可以存储在计算机可读介质上的一个或多个指令或代码上或者通过其来传输。计算机可读介质可以包括非易失性计算机存储介质和通信介质，其包括促进计算机程序从一个地方到另一地方的转移的任何介质。非易失性存储介质可以是能够由计算机来访问的任意合适的介质。举例而言而非限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储设备、或者能够用于承载或存储指令或数据结构形式的期望的程序代码并且能够被计算机访问的任何其他介质。另外，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线(DSL)、或无线技术(诸如红外、无线电和微波)来从网站、服务器或其他远程源传输软件，则同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线(DSL)、或无线技术(诸如红外、无线电和微波)被包括在介质的定义中。本文中所使用的盘和碟包括光盘(CD)、激光盘、光碟、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中盘通常在磁性上复制数据，而碟使用激光器在光学上复制数据。以上的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对所公开的示例性实施例的描述以使得本领域技术人员能够做出或使用本发明。本领域技术人员将很清楚对这些示例性实施例的各种修改，并且本文中所定义的一般原理可以应用于其他实施例而没有偏离本发明的精神和范围。因此，本发明并非意在限于本文中所示出的示例性实施例，而是被赋予与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (18)

1.一种用于检测射频(RF)峰值的装置，包括：
第一RF峰值检测器，被配置成生成参考信号；
温度补偿门限生成器，耦合到所述第一RF峰值检测器并且被配置成基于由所述第一RF峰值检测器生成的所述参考信号来生成温度补偿检测门限；以及
比较器，被配置成基于所述温度补偿检测门限来生成峰值检测输出，并且所述比较器被配置成基于所述温度补偿检测门限与由第二RF峰值检测器生成的峰值检测信号的比较来生成所述峰值检测输出。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括被配置成接收所述参考信号并且基于所述参考信号生成偏移参考信号的偏移生成器，所述偏移参考信号被提供给所述温度补偿门限生成器。
3.根据权利要求2所述的装置，所述偏移生成器被进一步配置成生成所述偏移参考信号以匹配与所述第二RF峰值检测器相关联的偏移。
4.根据权利要求3所述的装置，所述偏移生成器包括基于数字控制信号来生成所述偏移参考信号的数模转换器(DAC)。
5.根据权利要求1所述的装置，所述温度补偿门限生成器包括生成温度补偿电流的温度补偿电流源。
6.根据权利要求5所述的装置，所述温度补偿门限生成器还包括被配置成基于所述温度补偿电流并且基于数字控制输入生成所述温度补偿检测门限的数模转换器(DAC)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述温度补偿检测门限和所述峰值检测输出具有随着温度大致相等的变化。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一RF峰值检测器和所述第二RF峰值检测器被形成在集成电路上并且被配置成具有大致相等的工艺变化。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一RF峰值检测器被配置成使用被配置成接收浮置值或者被配置成不接收RF信号的输入端子来生成所述参考信号。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述峰值检测输出被提供给处理器，所述处理器被配置成基于所述峰值检测输出检测发射器中的发射功率。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述峰值检测输出被提供给处理器，所述处理器被配置成基于所述峰值检测输出检测接收器中的干扰信号功率。
12.一种用于检测射频(RF)峰值的装置，包括：
用于生成参考信号的装置；
用于基于由用于生成所述参考信号的所述装置生成的所述参考信号来生成温度补偿检测门限的装置，用于生成所述温度补偿检测门限的所述装置被耦合到用于生成所述参考信号的所述装置；以及
用于基于所述温度补偿检测门限来生成峰值检测输出的装置，
用于生成所述峰值检测输出的所述装置被配置成基于所述温度补偿检测门限与由用于生成射频(RF)峰值检测信号的装置生成的峰值检测信号的比较来生成所述峰值检测输出。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括用于基于所述参考信号生成偏移参考信号的装置，其中所述偏移参考信号被提供给用于生成所述温度补偿检测门限的所述装置。
14.根据权利要求13所述的装置，用于生成所述偏移参考信号的所述装置被配置成生成所述偏移参考信号以匹配与所述RF峰值检测信号相关联的偏移。
15.根据权利要求12所述的装置，用于生成所述温度补偿检测门限的所述装置包括基于温度补偿电流源并且基于数字控制输入生成所述温度补偿检测门限的数模转换器(DAC)。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述温度补偿检测门限和所述峰值检测信号具有随着温度大致相等的变化。
17.根据权利要求12所述的装置，其中所述峰值检测输出被提供给处理器，所述处理器被配置成基于所述峰值检测输出检测发射器中的发射功率或者基于所述峰值检测输出检测接收器中的干扰信号功率。
18.根据权利要求1所述的装置，其中所述温度补偿门限生成器被进一步配置成接收控制信号以及基于所述参考信号并且基于所述控制信号生成所述温度补偿检测门限。
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