CN108365830A - 一种功率检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供一种功率检测电路，其包括失调减法器、若干限幅放大器、若干整流器、有源低通滤波器、阻抗器件和无源低通滤波器；失调减法器的第一输入端接入检测信号，失调减法器和若干限幅放大器依次级联，失调减法器输出端和每级限幅放大器的输出端各对应连接一个整流器的输入端；位于末级的限幅放大器的输出端与有源低通滤波器输入端连接；若干整流器的输出端依次连接后与阻抗器件的输入端和无源低通滤波器的输入端共接；有源低通滤波器的输出端与失调减法器的第二输入端连接；阻抗器件的输出端接地。本实施例可以快速消除低频率的检测信号的直流失调，并且可以大幅缩减版图面积。

Description

一种功率检测电路

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种功率检测电路。

背景技术

随着现代通信技术的迅速发展，通信产业的市场受众面不断扩大，通信系统被广泛应用。射频接收机作为通信系统的基本模块也获得了广泛应用，射频接收机的性能提升和潜力发掘成为通信技术领域的研究热点。

随着射频接收机工作环境的变化，其天线接收到的有效信号功率会在一个可能的范围内变化，同时天线接收到的干扰的功率也可能变化。为了正确解调天线接收到的信号，需要自动增益控制系统通过调节增益以维持基带模数转换(BB-ADC)和解调器(demodulator)量化解调所需的最优功率，从而为解调器提供最优的信噪比，来达到最低的误码率。在射频接收机中，增益可变的模块往往不止一个，在射频前端和模拟基带中通常都会有可变增益模块，传统的自动增益控制采用模拟环路调整各可变增益模块的增益。功率检测电路是自动增益控制系统中必需的模块，它可以检测输出功率是否满足系统要求，然后控制环路根据检测结果进行增益调整。

然而，现有的功率检测电路通常无法兼顾信号功率与输出电压的线性范围、带宽、响应时间以及直流失调等性能指标，并且版图面积较大，电路结构较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种功率检测电路，可以快速消除低频率的检测信号的直流失调，并且可以大幅缩减版图面积。

本发明实施例提供了一种功率检测电路，其包括失调减法器、若干限幅放大器、若干整流器、有源低通滤波器、阻抗器件和无源低通滤波器；

所述失调减法器的第一输入端接入检测信号，所述失调减法器和所述若干限幅放大器依次级联，所述失调减法器输出端和每级所述限幅放大器的输出端各对应连接一个所述整流器的输入端；位于末级的所述限幅放大器的输出端与所述有源低通滤波器输入端连接；所述若干整流器的输出端依次连接后与所述阻抗器件的输入端和所述无源低通滤波器的输入端共接；所述有源低通滤波器的输出端与所述失调减法器的第二输入端连接；所述阻抗器件的输出端接地；

所述有源低通滤波器提取末级限幅放大器输出的信号中的直流分量，并将所述直流分量输出至所述失调减法器；所述失调减法器对所述检测信号和所述直流分量进行减运算后输出；所述限幅放大器对其接入的信号进行限幅放大后输出；所述若干整流器依次将各自接入的电压信号转换成电流信号并对所述电流信号进行求和；求和后的所述电流信号流经所述阻抗器件输出到地并得到带有高次谐波的电压信号；所述带有高次谐波经所述无源低通滤波器滤波后输出。

在一个实施例中，所述失调减法器包括第一至第十场效应管；

第一场效应管的栅极为所述失调减法器的负第一输入端，第一场效应管的源极与第二场效应管的源极、第五场效应管的漏极、第八场效应管的源极、第九场效应管的源极和第十场效应管的漏极共接，第一场效应管的漏极与第三场效应管的漏极、第八场效应管的漏极以及第六场效应管的栅极和漏极共接构成所述失调减法器的正输出端；

第二场效应管的栅极为所述失调减法器的正第一输入端，第二场效应管的漏极与第四场效应管的漏极、第九场效应管的漏极以及第七场效应管的栅极和漏极共接构成所述失调减法器的负输出端；

第三场效应管的栅极与第四场效应管的栅极共接构成所述失调减法器的第一偏置电压端，第三场效应管的源极与第四场效应管的源极共接构成所述失调减法器的电源端；

第五场效应管的栅极为所述失调减法器的第二偏置电压端，第五场效应管的源极接地；

第六场效应管的源极接地；

第七场效应管的源极接地；

第八场效应管的栅极为所述失调减法器的负第二输入端；

第九场效应管的栅极为所述失调减法器的正第二输入端；

第十场效应管的栅极为所述失调减法器的第二偏置电压端，第十场效应管的源极接地；

其中，第一至第八场效应管为N型场效应管，第九和第十场效应管为P型场效应管。

在一个实施例中，所述限幅放大器包括第十一至第十七场效应管；

第十一场效应管的栅极为所述限幅放大器的反相输入端，第十一场效应管的源极与第十二场效应管的源极和第十五场效应管的漏极共接，第十一场效应管的漏极与第十三场效应管的漏极以及第十六场效应管的栅极和漏极共接构成所述限幅放大器的正输出端；

第十二场效应管的栅极为所述限幅放大器的同相输入端，第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的漏极以及第十七场效应管的栅极和漏极共接构成所述限幅放大器的负输出端；

第十三场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极共接构成所述限幅放大器的第一偏置电压端，第十三场效应管的源极和第十四场效应管的源极共接构成所述限幅放大器的电源端；

第十五场效应管的栅极为所述限幅放大器的第二偏置电压端，第十五场效应管的源极接地；

第十六场效应管的源极接地；

第十七场效应管的源极接地；

其中，第十一场效应管、第十二场效应管以及第十五至第十七场效应管为N型场效应管，第十三场效应管和第十四场场效应管为P型场效应管。

在一个实施例中，所述整流器包括第十八至第二十八场效应管；

第十八场效应管的栅极与第二十一场效应管的栅极共接构成所述整流器的负输入端，第十八场效应管的源极与第十九场效应管的源极和第二十六场效应管的漏极共接，第十八场效应管的漏极与第二十场效应管的漏极、第二十三场效应管的栅极以及第二十二场效应管的栅极和漏极共接构成所述整流器的第一偏置电压端；

第十九场效应管的栅极与第二十场效应管的栅极共接构成所述整流器的正输入端，第十九场效应管的漏极与第二十一场效应管的漏极、第二十三场效应管的漏极、第二十五场效应管的栅极、第二十八场效应管的漏极以及第二十四场效管应栅极和漏极共接；

第二十场效应管的源极与第二十一场效应管的源极和第二十七场效应管的漏极共接；

第二十二场效应管的源极与第二十三场效应管的源极、第二十四场效应管的源极和第二十五场效应管的源极共接构成所述整流器的电源端；

第二十五场效应管的漏极为所述整流器的输出端；

第二十六场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十六场效应管的源极接地；

第二十七场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十七场效应管的源极接地；

第二十八场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十八场效应管的源极接地；

其中，第十八至第二十一场效应管以及第二十六至第二十八场效应管为N型场效应管，第二十二至第二十五场效应管为P型场效应管。

在一个实施例中，所述阻抗器件包括第一电阻，所述第一电阻的两端分别为所述阻抗器件的输入端和输出端。

在一个实施例中，所述有源低通滤器包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和放大器；

第二电阻的一端为所述有源低通滤器的负输入端，第二电阻的另一端与第一电容的正极和放大器的反相输入端共接；

第三电阻的一端为所述有源低通滤器的正输入端，第三电阻的另一端与第二电容的正极和放大器的同相输入端共接；

第一电容的负极与放大器的正输出端共接构成所述有源低通滤器的正输出端；

第二电容的负极与放大器的负输出端共接构成所述有源低通滤器的负输出端。

在一个实施例中，所述无源低通滤波器为二阶无源低通滤波器。

在一个实施例中，所述无源低通滤波器包括第四电阻、第五电阻、第三电容和第四电容；

所述第四电阻的一端为所述无源低通滤波器的输入端，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端和所述第三电容的正极共接；

所述第五电阻的另一端与所述第四电容的正极共接构成所述无源低通滤波器的输出端；

所述第三电容的负极接地；

所述第四电容的负极接地。

在一个实施例中，所述无源低通滤波器还包括第六电阻、第七电阻、第一开关器件和第二开关器件；

所述第六电阻的一端与所述第四电阻的另一端和所述第一开关器件的输出端共接，所述第六电阻的另一端与所述第五电阻的一端、所述第三电容的正极和所述第二开关器件的输入端共接；

所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端和所述第二开关器件的输出端共接，所述第七电阻的另一端与所述第三电容的正极共接构成所述无源低通滤波器的输出端；

所述第一开关器件的输入端与所述第四电阻的一端共接构成所述无源低通滤波器的输入端；

所述第一开关器件的受控端和所述第二开关器件的受控端用于接入第一控制信号和第二控制信号；

在第一时间段，所述第一开关器件和所述第二开关器件受所述第一控制信号的控制导通；

在第二时间段，所述第一开关器件和所述第二开关器件受所述第二控制信号的控制关断。

在一个实施例中，所述第一开关器件和所述第二开关器件包括电子开关管。

本发明实施例通过提供一种包括失调减法器、若干限幅放大器、若干整流器、有源低通滤波器、阻抗器件和无源低通滤波器的功率检测电路，通过失调减法器与级联的若干限幅放大器以及有源低通滤波器组成负反馈闭环电路，可以快速消除低频率的检测信号的直流失调，并且可以大幅缩减版图面积，可以同时兼顾信号功率与输出电压的线性范围、带宽、响应时间以及直流失调等性能指标，并且版图面积小，电路结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例一提供的功率检测电路的结构示意图；

图2是本发明的实施例二提供的失调减法器的电路结构示意图；

图3是本发明的实施例三提供的限幅放大器的电路结构示意图；

图4是本发明的实施例四提供的整流器的电路结构示意图；

图5是本发明的实施例五提供的有源低通滤波器的电路结构示意图；

图6和7是本发明的实施例六提供的无源低通滤波器的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种功率检测电路100，其包括失调减法器10、若干限幅放大器20、若干整流器30、有源低通滤波器40、阻抗器件50和无源低通滤波器60。

在具体应用中，可以根据实际需要选任意类型的限幅放大器、整流器、阻抗器件和无源低通滤波器，例如，阻抗器件可以选用电阻器件。

在本实施例中，阻抗器件50选用电阻器件，图1中表示为电阻R1。

在具体应用中，限幅放大器20和整流器30的数量可以根据实际需要进行选择，整流器的数量等于限幅放大器的数量与失调减法器的数量之和。级联的限幅放大器的数量与功率检测电路的线性检测范围有关，例如，每个限幅放大器的增益为13db时，级联的6个限幅放大器提供的线性检测范围的理论值为13db×6＝78db。

如图1所示，本实施例中示例性的示出6个依次级联的限幅放大器，对应的，整流器的数量为7个。

如图1所示，在本实施例中，功率检测电路100中各器件之间的电路连接关系如下：

失调减法器10的第一输入端用于接入检测信号；其中，第一输入端包括正第一输入端Vinn和负第一输入端Vinp；

失调减法器10和若干限幅放大器20依次级联；其中，失调减法器10的正输出端和负输出端分别与首级限幅放大器的反相输入端和同相输入端一一对应连接，首级限幅放大器的正输出端和负输出端分别与次级限幅放大器的反相输入端和同相输入端一一对应连接，相邻两级限幅放大器之间的连接关系依此类推；

失调减法器10输出端和每级限幅放大器20的输出端各对应连接一个整流器30的输入端；其中，失调减法器10和每级限幅放大器的正输出端和负输出端分别与各自对应的整流器30的正输入端和负输入端一一对应连接；

位于末级的限幅放大器的输出端与有源低通滤波器40输入端连接；其中，位于末级的限幅放大器的正输出端和负输出端分别与有源低通滤波器40的正输入端和负输入端一一对应连接；

若干整流器30的输出端依次连接后与阻抗器件50的输入端和低通滤波器60的输入端共接；其中，阻抗器件50的输入端为第三电阻R3的一端；

有源低通滤波器40的输出端与失调减法器10的第二输入端连接；其中，有源低通滤波器40的正输出端和负输出端分别与失调减法器10的正第二输入端和负第二输入端一一对应连接；

阻抗器件50的输出端接地；其中，阻抗器件50的输出端为第一电阻Rout的另一端。

本实施例所提供的功率检测电路100的工作原理为：

有源低通滤波器40提取末级限幅放大器输出的信号中的直流分量，并将直流分量输出至失调减法器10；失调减法器10对检测信号和直流分量进行减运算后输出；每个限幅放大器20均对其接入的信号进行限幅放大后输出；若干整流器30依次将各自接入的信号转换成电流信号并对电流信号进行求和；求和后的电流信号流经阻抗器件50输出到地并得到带有高次谐波的电压信号；带有高次谐波经低通滤波器60滤波后输出。

本实施例通过提供一种包括失调减法器、若干限幅放大器、若干整流器、有源低通滤波器、阻抗器件和无源低通滤波器的功率检测电路，通过失调减法器与级联的若干限幅放大器以及有源低通滤波器组成负反馈闭环电路，可以快速消除低频率的检测信号的直流失调，并且可以大幅缩减版图面积，可以同时兼顾信号功率与输出电压的线性范围、带宽、响应时间以及直流失调等性能指标，并且版图面积小，电路结构简单。

实施例二

如图2所示，在本实施例中，实施例一中的失调减法器10包括第一至第十场效应管，分别表示为M1至M10；

其中，第一至第八场效应管M1至M8为N型场效应管，第九和第十场效应管M9和M10为P型场效应管。

如图2所示，本实施例所提供的失调减法器10中各器件之间的连接关系如下：

第一场效应管M1的栅极为失调减法器10的负输入端Vinp，第一场效应管M1的源极与第二场效应管M2的源极、第五场效应管M5的漏极、第八场效应管M8的源极、第九场效应管M9的源极和第十场效应管M10的漏极共接，第一场效应管M1的漏极与第三场效应管M3的漏极、第八场效应管M8的漏极以及第六场效应管M6的栅极和漏极共接构成失调减法器10的正输出端Von；

第二场效应管M2的栅极为失调减法器10的正输入端Vinn，第二场效应管M2的漏极与第四场效应管M4的漏极、第九场效应管M9的漏极以及第七场效应管M7的栅极和漏极共接构成失调减法器10的负输出端Vop；

第三场效应管M3的栅极与第四场效应管M4的栅极共接构成失调减法器10的第一偏置电压端vb1，第三场效应管M3的源极与第四场效应管M4的源极共接构成失调减法器10的电源端VDD；

第五场效应管M5的栅极为失调减法器10的第二偏置电压端vb2，第五场效应管M5的源极接地；

第六场效应管M6的源极接地；

第七场效应管M7的源极接地；

第八场效应管M8的栅极为失调减法器10的负第二输入端Vosp；

第九场效应管M9的栅极为失调减法器10的正第二输入端Vosn；

第十场效应管M10的栅极为失调减法器10的第二偏置电压端vb2，第十场效应管M10的源极接地。

本实施例中通过设置失调减法器，可以对检测信号和有源低通滤波器提取出来的直流分量进行减运算，从而快速有效的消除检测信号中的直流失调。

实施例三

如图3所示，在本实施例中，实施例一中的限幅放大器20包括第十一至第十七场效应管，分别表示为M11至M17；其中，第十一场效应管M11、第十二场效应管M12以及第十五至第十七场效应管M15至M17为N型场效应管，第十三场效应管M13和第十四场场效应管M14为P型场效应管。

如图3所示，本实施例所提供的限幅放大器20中各器件之间的连接关系如下：

第十一场效应管M11的栅极为限幅放大器20的反相输入端Vinp，第十一场效应管M11的源极与第十二场效应管M12的源极和第十五场效应管M15的漏极共接，第十一场效应管M11的漏极与第十三场效应管M14的漏极以及第十六场效应管M16的栅极和漏极共接构成限幅放大器20的正输出端Von；

第十二场效应管M12的栅极为限幅放大器20的同相输入端Vinn，第十二场效应管M12的漏极与第十四场效应管M14的漏极以及第十七场效应管M17的栅极和漏极共接构成限幅放大器20的负输出端Vop；

第十三场效应管M13的栅极和第十四场效应管M14的栅极共接构成限幅放大器20的第一偏置电压端vb1，第十三场效应管M13的源极和第十四场效应管M14的源极共接构成限幅放大器20的电源端VDD；

第十五场效应管M15的栅极为限幅放大器20的第二偏置电压端vb2，第十五场效应管M15的源极接地；

第十六场效应管M16的源极接地；

第十七场效应管M17的源极接地。

本实施例所提供的限幅放大器的直流增益为主极点在输出节点，对应的-3dB频率为由图1所示的连接关系可知，功率检测电路100的级联增益和带宽可以通过限幅放大器的参数调整进行优化。

实施例四

如图4所示，在本实施例中，实施例一中的整流器30包括第十八至第二十八场效应管，分别表示为M18至M28；其中，第十八至第二十一场效应管M18至M21以及第二十六至第二十八场效应管M26至M28为N型场效应管，第二十二至第二十五场效应管M22至M25为P型场效应管。

如图4所示，本实施例所提供的整流器30中各器件之间的连接关系如下：

第十八场效应管M18的栅极与第二十一场效应管M21的栅极共接构成整流器30的负输入端Vinp，第十八场效应管M18的源极与第十九场效应管M19的源极和第二十六场效应管M26的漏极共接，第十八场效应管M18的漏极与第二十场效应管M20的漏极、第二十三场效应管M23的栅极以及第二十二场效应管M22的栅极和漏极共接构成整流器30的第一偏置电压端vb1；

第十九场效应管M19的栅极与第二十场效应管M20的栅极共接构成整流器30的正输入端Vinn，第十九场效应管M19的漏极与第二十一场效应管M21的漏极、第二十三场效应管M23的漏极、第二十五场效应管M25的栅极、第二十八场效应管M28的漏极以及第二十四场效应管M24栅极和漏极共接；

第二十场效应管M20的源极与第二十一场效应管M21的源极和第二十七场效应管M27的漏极共接；

第二十二场效应管M22的源极与第二十三场效应管M23的源极、第二十四场效应管M24的源极和第二十五场效应管M25的源极共接构成整流器30的电源端VDD；

第二十五场效应管M25的漏极为整流器30的输出端lout；

第二十六场效应管M26的栅极为整流器30的第二偏置电压端vb2，第二十六场效应管M26的源极接地；

第二十七场效应管M27的栅极为整流器30的第二偏置电压端vb2，第二十七场效应管M27的源极接地；

第二十八场效应管M28的栅极为整流器30的第二偏置电压端vb2，第二十八场效应管M28的源极接地。

本实施例所提供的整流器30的电路中，通过调整差分输入管M18至M21的过驱动电压来改善电路的线性度，使得输出电压对应输入信号功率的线性动态范围将会有进一步改善。

实施例五

如图5所示，在本实施例中，实施例一中的有源低通滤器40包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2和放大器Amp。

如图5所示，本实施例所提供的有源低通滤波器40中各器件之间的连接关系如下：

第二电阻R2的一端为有源低通滤器40的负输入端Vinp，第二电阻R2的另一端与第一电容C1的正极和放大器Amp的反相输入端共接；

第三电阻R3的一端为有源低通滤器40的正输入端Vinn，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的正极和放大器Amp的同相输入端共接；

第一电容C1的负极与放大器Amp的正输出端共接构成有源低通滤器40的正输出端Von；

第二电容C2的负极与放大器Amp的负输出端共接构成有源低通滤器40的负输出端Vop。

本实施例所提供的有源低通滤波器40相比于无源滤波器，能够将功率检测电路的版图面积减小到基于无源低通滤波器实现的功率检测电路的1/20，甚至更小，功耗略微增加了100uA，该有源低通滤波器的-3dB截止频率不到100Hz，可以末级限幅放大器输出的信号中的直流分量提取出来，并送入失调减法器10中原有检测信号的直流分量相减。

实施例六

如图6所示，在本实施例中，实施例一中的无源低通滤波器60为二阶无源低通滤波器，其包括第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3和第四电容C4。

如图6所示，本实施例所提供的无源低通滤波器60中各器件之间的连接关系如下：

第四电阻R4的一端为无源低通滤波器60的输入端Vin，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端和第三电容C3的正极共接；

第五电阻R5的另一端与第四电容C4的正极共接构成无源低通滤波器60的输出端Vout；

第三电容C3的负极接地；

第四电容C4的负极接地。

本实施例所提供的无源低通滤波器60的传递函数为当检测信号频率很低时，需要该无源低通滤波器的-3dB截止频率足够小，以确保输出端Vout有较小的纹波，因此对于低频率的检测信号，功率检测电路的响应时间会达到百微秒级别。对于某些通信协议下的接收机(例如802.11g通信协议下的接收机)来说，响应时间无法满足协议要求，功率检测电路的响应时间成为制约自动增益控制系统响应时间的重要因素。

基于上述无源低通滤波器60的电路所存在的响应时间的问题，下面进一步提供一种改进的无源低通滤波器60。

如图7所示，本实施例所提供的改进的无源低通滤波器60在图6所示的电路结构的基础之上还包括第六电阻R6、第七电阻R7、第一开关器件K1和第二开关器件K2。

在具体应用中，第一开关器件和第二开关器件可以通过任意可行的开关器件来实现，例如，微型继电器或场效应管、三极管等。

在一个实施例中，所述第一开关器件和所述第二开关器件包括电子开关管

如图7所示，本实施例所提供的改进的无源低通滤波器60中各器件之间的连接关系如下：

第六电阻R6的一端与第四电阻R4的另一端和第一开关器件K1的输出端共接，第六电阻R6的另一端与第五电阻R5的一端、第三电容C3的正极和第二开关器件K2的输入端共接；

第七电阻R7的一端与第五电阻R5的另一端和第二开关器件K2的输出端共接，第七电阻R7的另一端与第三电容C3的正极共接构成无源低通滤波器60的输出端Vout；

第一开关器件K1的输入端与第四电阻R4的一端共接构成无源低通滤波器60的输入端Vin；

第一开关器件K1的受控端和第二开关器件K2的受控端用于接入第一控制信号和第二控制信号；

在第一时间段，第一开关器件K1和第二开关器件K2受第一控制信号的控制导通；

在第二时间段，第一开关器件K1和第二开关器件K2受第二控制信号的控制关断。

在本实施例中，第一时间段和第二时间段可以根据实际需要进行设置，通过在特定的时间段控制两个开关器件导通或关断，进而控制功率检测电路的无源低通滤波器的带宽切换，从而完成快速响应，提高功率检测电路的响应速度。如果对功率检测电路的响应时间要求在1us以内，则可以将第一时间段设置为在t＝800ns之前，控制两个开关器件闭合以导通，使第四电阻R4和第五电阻R5短路，无源低通滤波器处于大带宽条件下，此时电路的响应时间很短，同时其输出端的电压纹波很大，不足以确保检测精度。将第二时间段设置为在t＝800ns之后，此时间段内，控制两个开关器件关断，使第四电阻R4和第五电阻R5接入无源低通滤波器的电路中，形成一个小带宽滤波器，使得此时的输出端电压纹波很小。

具体来讲，首先根据系统的响应时间要求，推算出功率检测电路的响应时间，并在各个条件下保留一定余量选取保守的分段函数时间节点(即设定第一时间段和第二时间段之间的时间分割点)，确定该时间节点之后，通过公式也即这里V为无源低通滤波器的输出端Vout的输出的直流分量，i为图4中最后一个整流器的输出端输出的电流Iout的平均值，积分上限T即为该时间节点，通过计算可以确定两个滤波器电容C2和C3的容量可以。然后根据输出电压纹波的要求，最终得到在小带宽下的无源低通滤波器带宽，并由此确立无源低通滤波器中各电阻的取值，这里输出电压纹波通常不超过5mV，否则会对后续的量化处理和评估带来较大的误差。

本实施例通过采用分段函数控制方法，可以同时满足无源低通滤波器大带宽条件下的快速响应快速充电以及小带宽条件下较小的高次谐波和杂散。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率检测电路，其特征在于，包括失调减法器、若干限幅放大器、若干整流器、有源低通滤波器、阻抗器件和无源低通滤波器；

所述失调减法器的第一输入端接入检测信号，所述失调减法器和所述若干限幅放大器依次级联，所述失调减法器输出端和每级所述限幅放大器的输出端各对应连接一个所述整流器的输入端；位于末级的所述限幅放大器的输出端与所述有源低通滤波器输入端连接；所述若干整流器的输出端依次连接后与所述阻抗器件的输入端和所述无源低通滤波器的输入端共接；所述有源低通滤波器的输出端与所述失调减法器的第二输入端连接；所述阻抗器件的输出端接地；

所述有源低通滤波器提取末级限幅放大器输出的信号中的直流分量，并将所述直流分量输出至所述失调减法器；所述失调减法器对所述检测信号和所述直流分量进行减运算后输出；所述限幅放大器对其接入的信号进行限幅放大后输出；所述若干整流器依次将各自接入的电压信号转换成电流信号并对所述电流信号进行求和；求和后的所述电流信号流经所述阻抗器件输出到地并得到带有高次谐波的电压信号；所述带有高次谐波经所述无源低通滤波器滤波后输出。

2.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述失调减法器包括第一至第十场效应管；

第一场效应管的栅极为所述失调减法器的负第一输入端，第一场效应管的源极与第二场效应管的源极、第五场效应管的漏极、第八场效应管的源极、第九场效应管的源极和第十场效应管的漏极共接，第一场效应管的漏极与第三场效应管的漏极、第八场效应管的漏极以及第六场效应管的栅极和漏极共接构成所述失调减法器的正输出端；

第二场效应管的栅极为所述失调减法器的正第一输入端，第二场效应管的漏极与第四场效应管的漏极、第九场效应管的漏极以及第七场效应管的栅极和漏极共接构成所述失调减法器的负输出端；

第三场效应管的栅极与第四场效应管的栅极共接构成所述失调减法器的第一偏置电压端，第三场效应管的源极与第四场效应管的源极共接构成所述失调减法器的电源端；

第五场效应管的栅极为所述失调减法器的第二偏置电压端，第五场效应管的源极接地；

第六场效应管的源极接地；

第七场效应管的源极接地；

第八场效应管的栅极为所述失调减法器的负第二输入端；

第九场效应管的栅极为所述失调减法器的正第二输入端；

第十场效应管的栅极为所述失调减法器的第二偏置电压端，第十场效应管的源极接地；

其中，第一至第八场效应管为N型场效应管，第九和第十场效应管为P型场效应管。

3.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述限幅放大器包括第十一至第十七场效应管；

第十一场效应管的栅极为所述限幅放大器的反相输入端，第十一场效应管的源极与第十二场效应管的源极和第十五场效应管的漏极共接，第十一场效应管的漏极与第十三场效应管的漏极以及第十六场效应管的栅极和漏极共接构成所述限幅放大器的正输出端；

第十二场效应管的栅极为所述限幅放大器的同相输入端，第十二场效应管的漏极与第十四场效应管的漏极以及第十七场效应管的栅极和漏极共接构成所述限幅放大器的负输出端；

第十三场效应管的栅极和第十四场效应管的栅极共接构成所述限幅放大器的第一偏置电压端，第十三场效应管的源极和第十四场效应管的源极共接构成所述限幅放大器的电源端；

第十五场效应管的栅极为所述限幅放大器的第二偏置电压端，第十五场效应管的源极接地；

第十六场效应管的源极接地；

第十七场效应管的源极接地；

其中，第十一场效应管、第十二场效应管以及第十五至第十七场效应管为N型场效应管，第十三场效应管和第十四场场效应管为P型场效应管。

4.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述整流器包括第十八至第二十八场效应管；

第十八场效应管的栅极与第二十一场效应管的栅极共接构成所述整流器的负输入端，第十八场效应管的源极与第十九场效应管的源极和第二十六场效应管的漏极共接，第十八场效应管的漏极与第二十场效应管的漏极、第二十三场效应管的栅极以及第二十二场效应管的栅极和漏极共接构成所述整流器的第一偏置电压端；

第十九场效应管的栅极与第二十场效应管的栅极共接构成所述整流器的正输入端，第十九场效应管的漏极与第二十一场效应管的漏极、第二十三场效应管的漏极、第二十五场效应管的栅极、第二十八场效应管的漏极以及第二十四场效管应栅极和漏极共接；

第二十场效应管的源极与第二十一场效应管的源极和第二十七场效应管的漏极共接；

第二十二场效应管的源极与第二十三场效应管的源极、第二十四场效应管的源极和第二十五场效应管的源极共接构成所述整流器的电源端；

第二十五场效应管的漏极为所述整流器的输出端；

第二十六场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十六场效应管的源极接地；

第二十七场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十七场效应管的源极接地；

第二十八场效应管的栅极为所述整流器的第二偏置电压端，第二十八场效应管的源极接地；

其中，第十八至第二十一场效应管以及第二十六至第二十八场效应管为N型场效应管，第二十二至第二十五场效应管为P型场效应管。

5.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述阻抗器件包括第一电阻，所述第一电阻的两端分别为所述阻抗器件的输入端和输出端。

6.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述有源低通滤器包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和放大器；

第二电阻的一端为所述有源低通滤器的负输入端，第二电阻的另一端与第一电容的正极和放大器的反相输入端共接；

第三电阻的一端为所述有源低通滤器的正输入端，第三电阻的另一端与第二电容的正极和放大器的同相输入端共接；

第一电容的负极与放大器的正输出端共接构成所述有源低通滤器的正输出端；

第二电容的负极与放大器的负输出端共接构成所述有源低通滤器的负输出端。

7.如权利要求1所述的功率检测电路，其特征在于，所述无源低通滤波器为二阶无源低通滤波器。

8.如权利要求7所述的功率检测电路，其特征在于，所述无源低通滤波器包括第四电阻、第五电阻、第三电容和第四电容；

所述第四电阻的一端为所述无源低通滤波器的输入端，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端和所述第三电容的正极共接；

所述第五电阻的另一端与所述第四电容的正极共接构成所述无源低通滤波器的输出端；

所述第三电容的负极接地；

所述第四电容的负极接地。

9.如权利要求8所述的功率检测电路，其特征在于，所述无源低通滤波器还包括第六电阻、第七电阻、第一开关器件和第二开关器件；

所述第六电阻的一端与所述第四电阻的另一端和所述第一开关器件的输出端共接，所述第六电阻的另一端与所述第五电阻的一端、所述第三电容的正极和所述第二开关器件的输入端共接；

所述第七电阻的一端与所述第五电阻的另一端和所述第二开关器件的输出端共接，所述第七电阻的另一端与所述第三电容的正极共接构成所述无源低通滤波器的输出端；

所述第一开关器件的输入端与所述第四电阻的一端共接构成所述无源低通滤波器的输入端；

所述第一开关器件的受控端和所述第二开关器件的受控端用于接入第一控制信号和第二控制信号；

在第一时间段，所述第一开关器件和所述第二开关器件受所述第一控制信号的控制导通；

在第二时间段，所述第一开关器件和所述第二开关器件受所述第二控制信号的控制关断。

10.如权利要求9所述的功率检测电路，其特征在于，所述第一开关器件和所述第二开关器件包括电子开关管。