專利名稱：：射頻功率放大器的輸出功率控制的電路設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新的控制射頻功率放大器的輸出功率的電路設(shè)計(jì)方法。特別是涉及應(yīng)用在無(wú)線通訊系統(tǒng)，搭配射頻功率放大器，調(diào)整控制其射頻輸出功率大小的一種控制射頻功率的電路設(shè)計(jì)方法。運(yùn)用此方法將可設(shè)計(jì)出一個(gè)應(yīng)用在無(wú)線通訊系統(tǒng)，具有產(chǎn)業(yè)竟?fàn)幮缘目刂粕漕l功率的集成電路控制器。搭配射頻功率放大器與運(yùn)用本發(fā)明所設(shè)計(jì)出來(lái)的控制器，將可制成一個(gè)含有射頻輸出功率控制的射頻功率放大模塊。
背景技術(shù)：
：目前已知運(yùn)用在手機(jī)的射頻功率放大器，控制射頻輸出功率大小的控制方法有三種，如圖2、圖3及圖4所示，分別是功率感測(cè)(powersensing)的功率控制方法、電流感測(cè)(currentsensing)的功率控制方法、RFMD(RFMicroDevicesIncorporation)專利的功率4空制方法。圖2是利用功率感測(cè)(powersensing)的控制方法。極少量比例的射頻l命出功率(RFoutputpower)藉由方向井禺合器18(drectionalcoupler)傳送至功率感測(cè)控制電路20(PowerSenseController)，這個(gè)極少量比例的射頻輸出功率會(huì)被轉(zhuǎn)換成等效電壓，再藉由與基頻(BaseBand)系統(tǒng)所提供的功率控制訊號(hào)；VArc19的電壓比較，從而調(diào)整射頻功率放大器的基極(base)17電壓的大小，因而達(dá)到對(duì)于射頻輸出功率大小的精準(zhǔn)度的控制。圖3是利用電流感測(cè)(currentsensing)的控制方法。當(dāng)射頻功率放大器操作時(shí)，其發(fā)射出的射頻功率大小與流過(guò)RsE,21的電流有一個(gè)類似線性的比例關(guān)系。利用這個(gè)比例關(guān)系特性，電流感測(cè)控制電路22(CurrentSenseController)將流過(guò)RSENSE21的電流轉(zhuǎn)換成等效電壓，再藉由與基頻系統(tǒng)所提供的功率控制訊號(hào)；VAPe23的電壓比較，從而調(diào)整射頻功率放大器的基極25電壓的大小，因而達(dá)到對(duì)于射頻輸出功率大小的精準(zhǔn)度的控制。圖4是RFMD專利的功率控制方法，其V。s34控制電路33是運(yùn)用TX_EnaMe(基頻系統(tǒng)所提供的是否開(kāi)始輸出射頻功率的數(shù)值控制訊號(hào))31和VAPe32兩個(gè)輸入訊號(hào)與回授的而且經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的集極35電壓作比較，從而來(lái)控制Ves34電壓值的大小。Ves34電壓值的大小會(huì)改變射頻功率放大器的集極的電壓35。運(yùn)用改變集極電壓的大小來(lái)控制射頻輸出功率的大小，因而達(dá)到其控制射頻功率放大器的射頻輸出功率的效果。
發(fā)明內(nèi)容以GSM手機(jī)系統(tǒng)為例，如圖5所示，GSM手機(jī)系統(tǒng)對(duì)于射頻輸出功率的精準(zhǔn)度有著極為嚴(yán)格的要求。因?yàn)槭謾C(jī)電池的電壓值會(huì)有相當(dāng)大的變化，其可能從3.2V到4.6V不等，因此會(huì)影響射頻功率放大器的輸出功率的精準(zhǔn)度，另外如溫度的變化，組件的差異…等因素，也會(huì)影響精準(zhǔn)度。功率控制(powercontrol)的目的就是為了克服此項(xiàng)困難。本發(fā)明所述的電路設(shè)計(jì)方法，可以克服無(wú)線通訊系統(tǒng)對(duì)于射頻輸出功率的精準(zhǔn)度的要求。如圖1所示，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管5(FieldEffectTransistor),使用P型溝道式或是N型溝道式的皆可以。將此場(chǎng)效應(yīng)晶體管5串聯(lián)接在介于系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1與射頻功率放大器的集極或漏極9(CollectororDrain)之間(FET-放大器使用漏極，BJT-放大器使用集極)。放大器偏壓控制電路7會(huì)檢測(cè)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1的電壓值。當(dāng)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1的電壓是保持在固定值時(shí)，無(wú)論系統(tǒng)對(duì)于射頻輸出功率的要求大小如何(無(wú)論功率控制訊號(hào)6的電壓值大小如何)，放大器偏壓控制電路7都會(huì)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的柵極2電壓保持在一個(gè)固定電壓值。但是當(dāng)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1的電壓變動(dòng)時(shí)，則放大器偏壓控制電路7會(huì)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的柵極2電壓與電源供應(yīng)電池1的電壓做比例線性式的變動(dòng)。光是此點(diǎn)即與RFMD專利的功率控制方法有著明顯與顯著的不同。放大器偏壓控制電路7也同時(shí)會(huì)檢測(cè)Vc3與Va1之間的電壓差值。放大器偏壓控制電路7使用此一電壓差值與基頻系統(tǒng)所提供的功率控制訊號(hào)V庶6(—個(gè)模擬訊號(hào))的電壓值比較，從而調(diào)整射頻功率放大器的基極或是柵極8(FET-放大器使用柵極，BJT-放大器使用基極)電壓的大小，因而達(dá)到對(duì)于射頻輸出功率大小的精準(zhǔn)度的控制?？偠缘模景l(fā)明的技術(shù)原理是在利用Vc3與Va1之間的電壓差值會(huì)隨著射頻功率放大器的輸出功率的大小而改變。圖6即顯示運(yùn)用本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)，使用3.4V電池，所量測(cè)到的Vc3對(duì)應(yīng)Vd8的曲線圖42。其-橫軸44是代表Vd8,而其縱軸43則是代表Vc3。改變Vd8的電壓值會(huì)改變射頻功率放大器的輸出功率的大小，同時(shí)也會(huì)改變Vc3的電壓值。當(dāng)溫度的變化，組件的差異…等因素，造成射頻功率放大器的輸出功率與功率控制訊號(hào)VAPC6所代表的既定輸出功率設(shè)定值有所差異時(shí)，在此同時(shí)也會(huì)造成(Vc-Va)41與功率控制訊號(hào)VArc6所代表的既定(Vc-Va)設(shè)定值會(huì)有所差異，差異比較器11則可利用此差異來(lái)調(diào)整Vd8的電壓，其即對(duì)應(yīng)到調(diào)整射頻功率放大器的輸出功率，因而實(shí)現(xiàn)對(duì)于射頻輸出功率的精準(zhǔn)度的要求。附圖符號(hào)說(shuō)明圖1為本發(fā)明使用的控制放大器射頻輸出功率的輸出功率控制器的設(shè)計(jì)電路方法的示意圖。圖2為功率感測(cè)(powersensing)式的功率控制的設(shè)計(jì)電路示意圖。圖3為電流感測(cè)(currentsensing)式的功率控制的設(shè)計(jì)電^各示意圖。圖4為RFMD專利功率控制的設(shè)計(jì)電路示意圖。圖5GSM手機(jī)射頻輸出功率的要求范圍。圖6Vc3對(duì)應(yīng)Vd8的曲線圖附圖符號(hào)說(shuō)明<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，可以制作具有控制射頻功率放大器的射頻輸出功率大小的功能的功率控制集成電路，此功率控制集成電路1.使用一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管5,將場(chǎng)效應(yīng)晶體管5串聯(lián)接在介于系統(tǒng)電源供應(yīng)電池l與射頻功率放大器的集級(jí)9之間。則場(chǎng)效應(yīng)晶體管的Va1與Vc3之間的電壓差值會(huì)隨著射頻功率放大器的輸出功率的大小而改變。2.結(jié)合場(chǎng)效應(yīng)晶體管5，設(shè)計(jì)功率控制集成電路10。功率控制集成電路含有放大器偏壓控制電路7,控制電路7會(huì)檢測(cè)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1的電壓值。當(dāng)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池的電壓是保持在固定值時(shí)，無(wú)論系統(tǒng)對(duì)于射頻輸出功率的要求大小如何(無(wú)論功率控制訊號(hào)6的電壓值大小如何)，控制電路7都會(huì)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓2,使其保持在一個(gè)固定電壓值。但是當(dāng)系統(tǒng)電源供應(yīng)電池1的電壓變動(dòng)時(shí)，則放大器偏壓控制電路7會(huì)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管5的柵極電壓2，使其與電源供應(yīng)電池的電壓l做比例線性式的變動(dòng)。柵極電壓的控制會(huì)控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的Va1與Vc3之間的電壓差值，使得這個(gè)代表射頻輸出功率大小的電壓差值不會(huì)隨著電源供應(yīng)電池的電壓1變動(dòng)而變動(dòng)太多。放大器偏壓控制電路7將Va1與Vc3之間的電壓差值作增益放大然后與功率控制訊號(hào)6的電壓值做比較(或是將功率控制訊號(hào)6作衰減然后與Va1與Vc3之間的電壓差值做比較)。當(dāng)轉(zhuǎn)換后的電壓差值比功率控制訊號(hào)6的電壓值大時(shí)，則增加放大器的偏壓電壓4,使得放大器增加射頻輸出功率。放大器偏壓控制電路7將增加放大器的射頻輸出功率，直至轉(zhuǎn)換后的電壓差值與功率控制訊號(hào)6的電壓值達(dá)到等值。當(dāng)轉(zhuǎn)換后的電壓差值比功率控制訊號(hào)6的電壓值小時(shí)，則降低放大器的偏壓電壓4,使得放大器降低射頻輸出功率。放大器偏壓控制電路7將降低放大器的射頻輸出功率，直至轉(zhuǎn)換后的電壓差值與功率控制訊號(hào)6的電壓值達(dá)到等值。權(quán)利要求1.一種射頻輸出功率控制器，使用于搭配射頻功率放大器，控制其射頻輸出功率大小，控制集成電路的電路設(shè)計(jì)方法，此集成電路包括一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，在應(yīng)用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏級(jí)和源級(jí)，將會(huì)被串聯(lián)接在集成電路外的介于系統(tǒng)電源供應(yīng)電池與射頻功率放大器的集級(jí)或漏極之間；一輸入端口，在應(yīng)用時(shí)將此輸入端口接至基頻系統(tǒng)所提供予集成電路，代表控制放大器射頻輸出功率大小的功率控制訊號(hào)；一輸出端口，在應(yīng)用時(shí)將此輸出端口接至射頻放大器的基級(jí)或柵極；和一控制電路，該電路設(shè)計(jì)方法包括控制電路使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏級(jí)和源級(jí)之間的電壓差值訊號(hào)，將此電壓差值作增益或衰減轉(zhuǎn)換，控制電路并且會(huì)增益或衰減轉(zhuǎn)換基頻系統(tǒng)所提供予集成電路，代表控制放大器射頻輸出功率大小的功率控制訊號(hào)，將轉(zhuǎn)換后的兩個(gè)訊號(hào)的電壓值作電壓差值比較，當(dāng)電壓差值為不為零時(shí)，集成電路會(huì)經(jīng)由改變放大器的基級(jí)或是柵極的電壓，因而改變放大器的射頻輸出功率與場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏級(jí)和源級(jí)之間的訊號(hào)，直至電壓差值比較的電壓差值為零時(shí)。全文摘要本發(fā)明是一種新的控制射頻功率放大器的輸出功率的控制器的集成電路設(shè)計(jì)方法。此控制器的集成電路設(shè)計(jì)方法使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極和源極之間的電壓差值訊號(hào)，改變放大器的基極(Base)或是柵極(Gate)的電壓，從而達(dá)到控制放大器射頻輸出功率的大小。運(yùn)用本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出一個(gè)搭配射頻功率放大器，控制該放大器的射頻輸出功率的集成電路控制器。文檔編號(hào)H03G3/20GK101499782SQ20081000322公開(kāi)日2009年8月5日申請(qǐng)日期2008年1月28日優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日發(fā)明者王曙民,陳聲寰申請(qǐng)人:民瑞科技股份有限公司