[发明专利]RMS和包络检测器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年9月17日提交的、名称为RMS AND ENVELOPE DETECTOR的美国临时专利申请序列号No. 61/383,820的优先权，通过参考将其合并于此。

技术领域

本申请总体上涉及均方根（RMS）检测器和包络检测器。

背景技术

存在许多其中期望测量射频（RF）信号的平均功率电平的应用。例如，在现代无线通信系统（如蜂窝电话网络）的传送链和接收链二者中对RF信号的功率测量和控制可能是必要的。为了高效使用可用带宽，使用复合调制方案（如码分多址（CDMA）、宽带码分多址（WCDMA）或全球微波接入互操作性（WiMAX））来对在这些系统中传送的信号进行调制。这些复合调制的信号具有随时间变化的波峰因数，该波峰因数被定义为信号的峰值功率与平均功率比。如果使用二极管检测或连续放大的传统功率检测器被用来测量信号功率，则可能造成不可容忍的误差。

现代无线通信系统中的另一项挑战是改进传送链中所使用的功率放大器的功率效率。对功率放大器的高效使用在移动通信系统中是重要的。改进的功率效率可以提供显著的优点，包括较低的总体操作成本。改进功率放大器的功率效率在传送高波峰因数信号（具有比平均功率更多10+dB的峰值功率）时尤其困难，这是由于应当将发射机置于深回退模式（非常低的平均功率输出）以便应对对峰值信号电平的线性需求。为了改进功率效率，已知将包络跟踪应用于功率放大器输入信号并使用检测到的包络来改变放大器操作。为了将功率供给功率放大器，在包络跟踪系统中利用可变电源。使用包络检测器来监控输入信号包络功率电平，并且基于所监控的包络电平来改变供给功率放大器的功率。具体地，改变供给功率放大器的供电电压以便恰好足以在给定时刻再产生放大器所需的功率电平。相应地，在低包络功率电平下，向放大器提供较低供电电压，并且，仅当需要最大输出包络功率时（即，在输出功率峰值下）才提供全部供电电压。

RMS功率检测器可以精确测量RF功率而不依赖于调制类型（信号形状或波峰因数）。这些复合调制方案的准确RMS计算需要长的积分时间来将随时间变化的包络包括在测量中。因此，商业上可用的RMS功率检测器一般不能提供经过调制的信号的包络电平。

因此，对于发射机系统，期望具有提供平均功率信息和输入电压包络信息二者的功率检测器。

发明内容

根据一个或多个实施例的功率检测器包括对数RMS检测器、增益或衰减元件和线性包络检测器。对数RMS检测器接收RF输入信号并检测RF输入信号的平均功率电平。增益或衰减元件也接收所述RF输入信号并产生RF输入信号的放大或衰减型式。线性包络检测器接收RF输入信号的放大或衰减型式并检测RF输入信号的电压包络，其中，增益或衰减元件可以产生RF输入信号的所选放大或衰减型式，以将包络检测器的操作范围移位至更高或更低功率电平。

根据一个或多个实施例的检测RF输入信号的功率的方法包括以下步骤：使用对数RMS检测器来检测RF输入信号的平均功率电平；产生RF输入信号的放大或衰减型式；以及使用RF输入信号的放大或衰减型式来检测RF输入信号的电压包络，其中，RF输入信号的放大或衰减型式被选择性地产生以将包络检测器的操作范围移位至更高或更低功率电平。

根据一个或多个实施例的功率检测器包括对数RMS检测器和线性包络检测器。对数RMS检测器接收RF输入信号并检测RF输入信号的平均功率电平。对数RMS检测器包括渐进地放大或衰减RF输入信号的一系列增益或衰减级。对数RMS检测器还包括多个均方（mean square）检测器，所述均方检测器中的至少一些是利用来自该系列增益或衰减级的RF输入信号的放大或衰减型式来驱动的。线性包络检测器检测RF输入信号的电压包络。该包络检测器选择性地耦合至RF输入以接收RF输入信号，或者耦合至RMS检测器的该系列增益或衰减级的多个增益或衰减抽头（tap）的其中之一以接收RF输入信号的放大或衰减型式，以便对包络检测器的操作范围进行移位。

根据一个或多个实施例的检测功率的方法包括以下步骤：渐进地放大或衰减RF输入信号以产生RF输入信号的多个放大或衰减型式；使用包括多个均方检测器的对数RMS检测器来检测RF输入信号的平均功率电平，所述均方检测器中的至少一些是利用RF输入信号的多个放大或衰减型式来驱动的；以及使用线性包络检测器来检测RF输入信号的电压包络，所述线性包络检测器接收RF输入信号或者接收RF输入信号的多个放大或衰减型式中的被选择用来移位包络检测器的操作范围的一个放大或衰减型式。