專利名稱：零偏壓式功率檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率檢測器，特別是涉及一種零偏壓式功率檢測器。
背景技術(shù)：
在無線通訊系統(tǒng)上，功率檢測器為相當(dāng)重要的能量感知元件。最為廣泛的例子便是使用在功率放大器的設(shè)計(jì)上。功率檢測器能耦合功率放大器輸出端所發(fā)射出的功率，并回授至后端處理器進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。如此一來，功率放大器與基站之間的連結(jié)，能隨著訊號(hào)的強(qiáng)弱與距離的遠(yuǎn)近有適應(yīng)性的工作狀態(tài)，以確保不超過可容許的最大傳輸功率進(jìn)而確保穩(wěn)定的系統(tǒng)效能。傳統(tǒng)上，功率檢測器分為零偏壓式以及有源式。零偏壓式功率檢測器無須額外施加任何偏壓，而有源式功率檢測器需要額外施加偏壓。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1示出了傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的電路圖。圖1示出了美國專利US3，647，845B1號(hào)揭示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器40。傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器40將射頻訊號(hào)經(jīng)輸入端電容70耦合至二極管74，并依二極管74的功率對(duì)電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)能力輸出直流電壓。電容IOOpF為低通濾波器，截去時(shí)變電流成分，令輸出僅為直流成分。二極管74工作在零偏壓狀態(tài)，無須額外直流電壓源，而整流效率由二極管74的制造工藝決定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于一種零偏壓式功率檢測器，是不被施加偏壓并能提供輸出訊號(hào)強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，提出一種零偏壓式功率檢測器。零偏壓式功率檢測器包括零偏壓二極管及輸出提升電路，且輸出提升電路包括零偏壓晶體管。零偏壓二極管不被施加偏壓并根據(jù)無線訊號(hào)輸出整流訊號(hào)。零偏壓晶體管不被施加偏壓并耦接至零偏壓二極管，零偏壓晶體管用以提升整流訊號(hào)。為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1示出了傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的電路圖。圖2示出了一種零偏壓式功率檢測器的方塊示意圖。圖3示出了依照第一實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。圖4示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。圖5示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。圖6示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的隔離度量測圖。
圖7示出了依照第二實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。圖8示出了零偏壓式功率檢測器2b與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。圖9示出了零偏壓式功率檢測器2b與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。圖10示出了依照第三實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。圖11示出了零偏壓式功率檢測器2c與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。圖12示出了零偏壓式功率檢測器2c與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。附圖符號(hào)說明2、2aJb、2c 零偏壓式功率檢測器4a、4b、8a、8b、lla、llb 電流曲線5a、5b、9a、9b、12a、12b 電壓曲線6a、m3:隔離度曲線21 零偏壓二極管22、22a、22b、22c 輸出提升電路23 輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)24:直流阻隔電路25:交流阻隔電路26 負(fù)載222 零偏壓晶體管40 傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器70:輸入端電容72:電阻74 二極管Sl 無線訊號(hào)S2 整流訊號(hào)S3 直流訊號(hào)C1、C2:電容L1、L2:電感Io:直流輸出電流Vo:直流輸出電壓
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例揭示數(shù)種零偏壓式功率檢測器，零偏壓式功率檢測器包括零偏壓二極管及輸出提升電路，且輸出提升電路包括零偏壓晶體管。零偏壓二極管不被施加偏壓并根據(jù)無線訊號(hào)輸出整流訊號(hào)。零偏壓晶體管不被施加偏壓并耦接至零偏壓二極管，零偏壓晶體管用以提升整流訊號(hào)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2示出了一種零偏壓式功率檢測器的方塊示意圖。零偏壓式功率檢測器2例如為一集成電路，且零偏壓式功率檢測器2包括零偏壓二極管21及輸出提升電路 22。零偏壓二極管21例如為蕭特基二極管。零偏壓二極管21不被施加偏壓以工作于零偏壓狀態(tài)，零偏壓二極管21并根據(jù)無線訊號(hào)Sl輸出整流訊號(hào)S2。無線訊號(hào)Sl例如為無線射頻(Radio Frequency,RF)訊號(hào)。輸出提升電路22例如為提升輸出電流訊號(hào)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)導(dǎo)裝置，且輸出提升電路22包括零偏壓晶體管222。零偏壓晶體管222例如為場效應(yīng)晶體管。 零偏壓晶體管222不被施加偏壓以工作于零偏壓狀態(tài)，零偏壓晶體管222并耦接至零偏壓二極管21。零偏壓晶體管222用以提升整流訊號(hào)S2以輸出直流訊號(hào)S3。直流訊號(hào)S3例如為直流電壓或直流電流。為使零偏壓式功率檢測器2更為清晰易懂，下面將舉數(shù)個(gè)實(shí)施例詳細(xì)說明如下。第一實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3示出了依照第一實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。前述零偏壓式功率檢測器2例如為共源極組態(tài)，且共源極組態(tài)例如為圖3中零偏壓式功率檢測器 2a的所示。零偏壓式功率檢測器加包括零功率二極管21、輸出提升電路22a、輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(Input Matching Network，MN) 23、直流阻隔電路24、交流阻隔電路25及負(fù)載26， 且輸出提升電路2 包括零偏壓晶體管222。直流阻隔電路M耦接于輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 23與零偏壓二極管21之間，直流阻隔電路M用以阻隔無線訊號(hào)Sl中的直流成分。直流阻隔電路M包括電容Cl及電感Li。電容Cl的一端耦接至輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)23，而電容Cl 的另一端耦接至零偏壓二極管21的陽極(anode)。電感Ll的一端耦接至電容Cl的另一端及零偏壓二極管21的陽極，而電感Ll的另一端耦接至一接地端。電容Cl隔絕直流成分， 而電感Ll將直流成分引導(dǎo)至接地端。由于無線訊號(hào)Sl中的直流成分可藉由直流阻隔電路 24先行隔絕，因此零偏壓二極管21能根據(jù)隔絕直流成分后的無線訊號(hào)Sl進(jìn)行整流以輸出整流訊號(hào)S2。整流訊號(hào)S2例如為電流。交流阻隔電路25耦接于零偏壓二極管21及零偏壓晶體管222之間以阻隔整流訊號(hào)S2中的交流成分。交流阻隔電路25包括電容C2及電感L2。電容C2的一端耦接至零偏壓二極管21的陰極(cathode)及電感L2的一端，而電容C2的另一端耦接至一接地端。電感L2耦接于零偏壓二極管21及零偏壓晶體管222之間。電感L2提供射頻扼流(RF Choke) 功能，以阻絕高頻訊號(hào)。而電容C2將高頻訊號(hào)導(dǎo)引至接地端。零偏壓晶體管222的柵極耦接至電感L2的另一端，而零偏壓晶體管222的源極及漏極分別耦接至一接地端及負(fù)載26，以形成共源極組態(tài)。零偏壓晶體管222提升阻隔交流成分后的整流訊號(hào)S2產(chǎn)生直流輸出電流Io，直流輸出電流Io能藉由負(fù)載沈轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓Vo。雖然零偏壓晶體管222不被施加偏壓而工作于零偏壓狀態(tài)。但由于零偏壓晶體管 222的柵極與源極之間存在寄生電容，因此整流訊號(hào)S2能對(duì)零偏壓晶體管222的柵極與源極之間的寄生電容進(jìn)行充電，并依晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)特性提升電流訊號(hào)強(qiáng)度。如此一來，零功率二極管21及零偏壓晶體管222皆不需額外被施加偏壓即能改善零偏壓式功率檢測器加的輸出訊號(hào)強(qiáng)度。請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流是如圖4所示的電流曲線4a，而前述零偏壓式功率檢測器加的輸出電流是如圖4所示的電流曲線4b。零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電流曲線如及電流曲線4b 的比較可以得知零偏壓式功率檢測器加大幅地提高直流輸出電流。請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓是如圖5所示的電壓曲線5a，而前述零偏壓式功率檢測器加的輸出電壓是如圖5所示的電壓曲線恥。零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流可經(jīng)由負(fù)載轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓，因此，零偏壓式功率檢測器的直流輸出電壓亦隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電壓曲線fe及電壓曲線恥的比較可以得知零偏壓式功率檢測器加大幅地提高直流輸出電壓。請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6示出了零偏壓式功率檢測器加與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的隔離度量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的隔離度是如圖6所示的隔離度曲線6a，而前述零偏壓式功率檢測器加的隔離度是如圖6所示的隔離度曲線6b。由隔離度曲線6a及隔離度曲線6b的比較可以得知零偏壓式功率檢測器加大幅地提高隔離度。第二實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D7，圖7示出了依照第二實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。前述零偏壓式功率檢測器2例如為共柵極組態(tài)，且共柵極組態(tài)例如為圖7中零偏壓式功率檢測器2b的所示。零偏壓式功率檢測器2b與前述零偏壓式功率檢測器加不同之處在于輸出提升電路22b中的零偏壓晶體管222的連接方式與前述輸出提升電路22a中的零偏壓晶體管222的連接方式不同。零偏壓晶體管222的柵極耦接至一接地端，而零偏壓晶體管222 的源極及漏極分別耦接至負(fù)載26及電感L2的另一端，以形成共柵極組態(tài)。雖然零偏壓晶體管222不被施加偏壓而工作于零偏壓狀態(tài)。但由于零偏壓晶體管 222的柵極與漏極之間存在寄生電容，因此整流訊號(hào)S2能對(duì)零偏壓晶體管222的柵極與漏極之間的寄生電容進(jìn)行充電，并依晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)特性提升電流訊號(hào)強(qiáng)度。如此一來，零功率二極管21及零偏壓晶體管222皆不需額外被施加偏壓即能改善零偏壓式功率檢測器2b的輸出訊號(hào)強(qiáng)度。請(qǐng)參照?qǐng)D8，圖8示出了零偏壓式功率檢測器2b與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流是如圖8所示的電流曲線8a，而前述零偏壓式功率檢測器2b的輸出電流是如圖8所示的電流曲線Sb。零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電流曲線8a及電流曲線8b 的比較可以得知零偏壓式功率檢測器2b大幅地提高直流輸出電流。請(qǐng)參照?qǐng)D9，圖9示出了零偏壓式功率檢測器2b與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓是如圖9所示的電壓曲線9a，而前述零偏壓式功率檢測器2b的輸出電壓是如圖9所示的電壓曲線9b。零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流可經(jīng)由負(fù)載轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓，因此，零偏壓式功率檢測器的直流輸出電壓亦隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電壓曲線9a及電壓曲線9b的比較可以得知零偏壓式功率檢測器2b大幅地提高直流輸出電壓。第三實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D10，圖10示出了依照第三實(shí)施例的零偏壓式功率檢測器的電路圖。前述零偏壓式功率檢測器2例如為共柵極組態(tài)，且共柵極組態(tài)例如為圖10中零偏壓式功率檢測器2c所示。零偏壓式功率檢測器2c與前述零偏壓式功率檢測器加不同之處在于輸出提升電路22c中的零偏壓晶體管222的連接方式與前述輸出提升電路22c中的零偏壓晶體管 222的連接方式不同。零偏壓晶體管222的柵極耦接至一接地端，而零偏壓晶體管222的源極及漏極分別耦接至電感L2的另一端及負(fù)載26，以形成共柵極組態(tài)。雖然零偏壓晶體管222不被施加偏壓而工作于零偏壓狀態(tài)。但由于零偏壓晶體管 222的柵極與源極之間存在寄生電容，因此整流訊號(hào)S2能對(duì)零偏壓晶體管222的柵極與漏極之間的寄生電容進(jìn)行充電，并依晶體管的轉(zhuǎn)導(dǎo)特性提升電流訊號(hào)強(qiáng)度。如此一來，零偏壓功率二極管21及零偏壓晶體管222皆不需額外被施加偏壓即能改善零偏壓式功率檢測器 2b的輸出訊號(hào)強(qiáng)度。請(qǐng)參照?qǐng)D11，圖11示出了零偏壓式功率檢測器2c與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電流是如圖11所示的電流曲線11a，而前述零偏壓式功率檢測器2c的輸出電流是如圖11所示的電流曲線lib。 零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電流曲線Ila及電流曲線lib的比較可以得知零偏壓式功率檢測器2c大幅地提高直流輸出電流。請(qǐng)參照?qǐng)D12，圖12示出了零偏壓式功率檢測器2c與傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓量測圖。前述圖1所示的傳統(tǒng)零偏壓式功率檢測器的輸出電壓是如圖12所示的電壓曲線12a，而前述零偏壓式功率檢測器2c的輸出電壓是如圖12所示的電壓曲線12b。 零偏壓式功率檢測器的直流輸出電流可經(jīng)由負(fù)載轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓，因此，零偏壓式功率檢測器的直流輸出電壓亦隨無線訊號(hào)功率等比例增加。由電壓曲線1 及電壓曲線12b 的比較可以得知零偏壓式功率檢測器2c大幅地提高直流輸出電壓。雖然以上述多個(gè)實(shí)施例做說明，然不論是共源極組態(tài)或共柵極組態(tài)，只要利用零偏壓二極管搭配零偏壓晶體管來檢測無線功率即在本發(fā)明揭示的范圍之內(nèi)。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種零偏壓式功率檢測器，包括一零偏壓二極管，其是不被施加偏壓并根據(jù)一無線訊號(hào)輸出一整流訊號(hào)；以及一輸出提升電路，包括一零偏壓晶體管，其是不被施加偏壓并耦接至該零偏壓二極管，該零偏壓晶體管用以提升該整流訊號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的零偏壓式功率檢測器，還包括一直流阻隔電路，耦接至該零偏壓二極管并用以阻隔該無線訊號(hào)中的直流成分。
3.如權(quán)利要求2所述的零偏壓式功率檢測器，其中該直流阻隔電路包括一電容，耦接至該零偏壓二極管；以及一電感，該電感的一端耦接至該電容及該零偏壓二極管，該電感的另一端耦接至一接地端。
4.如權(quán)利要求1所述的零偏壓式功率檢測器，還包括一交流阻隔電路，耦接于該零偏壓二極管及該零偏壓晶體管之間以阻隔該整流訊號(hào)中的交流成分。
5.如權(quán)利要求4所述的零偏壓式功率檢測器，其中該交流阻隔電路包括一電容，耦接至該零偏壓二極管；以及一電感，耦接于該零偏壓二極管及該零偏壓晶體管之間。
6.如權(quán)利要求1所述的零偏壓式功率檢測器，其中該零偏壓晶體管的控制端耦接至該零偏壓二極管，該零偏壓晶體管的第一端耦接至一負(fù)載，該零偏壓晶體管的第二端耦接至一接地端。
7.如權(quán)利要求6所述的零偏壓式功率檢測器，其中該零偏壓晶體管的控制端為柵極， 該零偏壓晶體管的第一端為漏極，該零偏壓晶體管的第二端為源極。
8.如權(quán)利要求1所述的零偏壓式功率檢測器，其中該零偏壓晶體管的第一端耦接至該零偏壓二極管，該零偏壓晶體管的控制端耦接至一負(fù)載，該零偏壓晶體管的第二端耦接至一負(fù)載。
9.如權(quán)利要求8所述的零偏壓式功率檢測器，其中該零偏壓晶體管的控制端為柵極， 該零偏壓晶體管的第一端為漏極，該零偏壓晶體管的第二端為源極。
10.如權(quán)利要求9所述的零偏壓式功率檢測器，其中該零偏壓晶體管的控制端為柵極， 該零偏壓晶體管的第一端為源極，該零偏壓晶體管的第二端為漏極。
全文摘要
一種零偏壓式功率檢測器。零偏壓式功率檢測器包括零偏壓二極管及輸出提升電路，且輸出提升電路包括零偏壓晶體管。零偏壓二極管不被施加偏壓并根據(jù)無線訊號(hào)輸出整流訊號(hào)。零偏壓晶體管不被施加偏壓并耦接至零偏壓二極管，零偏壓晶體管用以提升整流訊號(hào)。
文檔編號(hào)G01R21/00GK102435834SQ20101029649
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者唐震寰, 張理淵, 李振銘, 游雅仲, 粘金重, 黃俊諺 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院