專利名稱：混波器和校準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于直接轉(zhuǎn)換接收器，尤其是有關(guān)于可提升直接轉(zhuǎn)換接收器的二階截點值(IIP2)的校準方法，尤其是一種混波器和校準方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明已于2005年12月12日申請美國專利案號60/749,518的優(yōu)先權(quán)。
圖1為一現(xiàn)有的二階截點特征圖。對一直接轉(zhuǎn)換接收器中的降頻器而言，射頻輸入功率和中頻輸出功率是一種指針。橫軸代表輸入功率，而縱軸代表輸出功率。直接轉(zhuǎn)換接收器中二階失真的最主要來源是發(fā)生在降頻的階段，所以二階截點值(IIP2)被視為一種效能的指針，而二階截點的值越高越好。通常在直接轉(zhuǎn)換接收器中會整合一種主動式半導體混波器，采用平衡或雙平衡架構(gòu)。在理想的情況下，二階截點的值應該逼近無限。而實際上組件的失準是不可避免的，所以二階截點的值有自然限制。一般來說，補償組件的失準可提升二階截點值。
圖2為一現(xiàn)有的混波器，其中使用了由第一負載202和第二負載204組成的一組差動負載。而第一負載202和第二負載204的誤差是實際上無可避免的。更確切的說，區(qū)域振蕩信號VLO+和VLO-的負載周期，射頻信號VRF+和VRF-的振幅，第一開關(guān)212和第二開關(guān)214的參數(shù)，以及第一負載202和第二負載204的之間電阻值皆可能發(fā)生誤差。以數(shù)學式表示如下ARF+=ARF(1+ΔARF2);ARF-=ARF(1-ΔARF2)---(1)]]>其中ARF+和ARF-代表射頻信號VRF+和VRF-的振幅，而ΔARF代表它們的誤差。
gm+=gm(1+Δgm)2;gm-=gm(1-Δgm)2---(2)]]>
gm+和gm-代表傳導單元220中組件的導電度，而Δgm表示其誤差。
η+=ηnom(1+Δη2);η-=ηnom(1-Δη2);ηnom=50%---(3)]]>其中η+和η-代表區(qū)域振蕩信號VLO+和VLO-的負載周期，而Δη是它們的誤差。
RL+=RL(1+ΔR2);RL-=RL(1-ΔR2)---(4)]]>RL+和RL-代表第一負載202和第二負載204的電阻值，而ΔR是其間的電阻差值。
這些誤差都是影響二階截點的因素。現(xiàn)今已存在各種校準與補償誤差的方法。在IEEE的論文“Characterization of IIP2 and DC-Offsets in TransconductanceMixers”中提到，二階截點可以視為負載失衡和負載周期失衡的一種相關(guān)函數(shù)，所以調(diào)整混波器中的電阻差值ΔR可以使二階截點達到最佳化。在另一篇IEEE的論文中，Young-Jin Kim的“A GSM/EGSM/DCS/PCS Direct Conversion ReceiverWith Integrated Synthesizer”，使用可變電阻來對負載失衡進行粗調(diào)和微調(diào)。負載失衡可以8位的數(shù)字碼來表示。然而負載失衡的變化量并非線性正比于數(shù)字碼，所以需要代入大量的測試性數(shù)字碼來找出最佳的結(jié)果。此外，可變電阻的非線性問題可能使校準的精確度不足。因此，現(xiàn)今的校準方法和架構(gòu)是有待改良的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種混波器以及校準方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對差動負載，其中一差動負載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值。該數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)。該數(shù)字碼每遞增一格，該數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠低于該固定電阻的值。該數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成。該可變電阻包含該第一數(shù)量的單位電阻，各對應該數(shù)字碼的一位。所述的單位電阻中，對應位值為1者，被并聯(lián)接通以形成該可變電阻，而對應位值為0者不接通。其中該單位電阻的值為Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到該第一數(shù)量減1。Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個單位電阻。Rt為該固定電阻。D為該數(shù)字電阻的電阻值遞增量。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于該固定電阻的值的1/2m倍，m為該第一數(shù)量。
通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準方法，可通過一個簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。


圖1為現(xiàn)有的二階截點特征圖；圖2為一現(xiàn)有的混波器；圖3a為可變電阻的實施例；圖3b為本發(fā)明實施例的一數(shù)字碼與可變電阻的線性關(guān)系圖；圖4為可變電阻Rp的實施例；圖5為直接轉(zhuǎn)換接收器中負載失衡和直流偏移的線性關(guān)系圖；以及圖6為本發(fā)明中校準方法的流程圖。
附圖標號202第一負載；204第二負載；212第一開關(guān)；214第二開關(guān)；220傳導單元；302數(shù)字電阻。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下圖3a為一可變電阻的實施例。在圖3a中，提出了一種改良式的數(shù)字電阻302，用來取代圖2中的第一和第二負載。該數(shù)字電阻302中包含了一固定電阻Rt和一可變電阻Rp。
該固定電阻Rt和可變電阻Rp并聯(lián)形成了等效的等效電阻Req。在本實施例中，等效電阻Req的值具有“數(shù)字權(quán)重”，也即其變化量正比于一數(shù)字碼。該數(shù)字碼具有8位，而其二進制值每遞增一級，就使等效電阻Req也等量遞增一級。以2位為例當數(shù)字碼為0，Bit1＝0且Bit0＝0，則Req(0)＝Rt(5)當數(shù)字碼為1，Bit1＝0且Bit0＝1，則Req(1)＝Rt//Rp0(6)當數(shù)字碼為2，Bit1＝1且Bit0＝0，則Req(2)＝Rt//Rp1(7)當數(shù)字碼為3，Bit1＝1且Bit0＝1，則Req(3)＝Rt//Rp1//Rp0(8)其中每次遞增的值D都是相等的，即D＝Req(1)-Req(0)＝Req(2)-Req(1)＝Req(3)-Req(2)(9)由此可導出Rp0＝Rt2/D-Rt(10)Rp1＝Rt2/2D-Rt(11)Rp1//Rp0＝Rt2/3D-Rt(12)依此類推，最后的結(jié)論就是Ri＝Rt2/i*D-Rt(13)其中Ri代表對應第i個數(shù)字碼的第i個等效可變電阻Rp，而第i個等效電阻Req可以簡化為下式Req(i)＝Ri//Rt＝Rt-i*D (14)
圖3b為第(14)式所表示的數(shù)字碼與可變電阻的線性關(guān)系。當數(shù)字碼為KA時，對應的等效電阻Req為RA。同樣的，當數(shù)字碼為KB時，對應的等效電阻Req為RB。其中等效電阻Req每次的遞增量D都是恒定的值。
圖4為可變電阻Rp的實施例，包含八組單位電阻Rp0到Rp7，各對應該數(shù)字碼的一位。開關(guān)SW0到SW7隨著該數(shù)字碼中對應的位而開啟或關(guān)閉，所以其中位為1的單位電阻并聯(lián)導通以形成可變電阻Rp。為了使圖3a和圖3b中的等效電阻Req更接近線性的關(guān)系，遞增量D的值特地安排為一相對的遠小于固定電阻Rt的值D＜＜Rt/imax(15)其中imax代表數(shù)字碼中最大值，例如本實施例中即為28。據(jù)此，Ri可進一步簡化成一個近似的式子Ri＝Rt2/i*D-RtRt2/i*D(16)因此，可變電阻Rp0到Rp7可特地設計成Rt2/D，Rt2/2D，Rt2/4D，......，以及Rt2/128D。由于遞增量D已設計成一個相對小的值，所以經(jīng)過近似后，圖3b所示的線性關(guān)系可以視為成立。
圖5為混波器中負載失衡和直流偏移之間的關(guān)系圖。圖2中Vout+和Vout-造成的誤差可以表示為直流偏移的函式VDC=12RLηnomgmα2′ARF2[Δη(Δgm+ΔARF)+ΔR(1+ΔgmΔARF)]---(17)]]>其中α’2代表二階失真的系數(shù)。如果第(17)式中的參數(shù)除了電阻差值ΔR以外皆為恒定值，則第(17)式可以簡化為VDC＝AΔR+B(18)其中A和B為常數(shù)，而VDC和ΔR則呈現(xiàn)如圖5所示的線性關(guān)系。在實際上，VDC是個正比于二階截點的值，而且是可以測量的。如果選擇電阻差值ΔR使VDC歸零，則產(chǎn)生的二階截點值將會是最佳解。因此，搭配圖3a所示的數(shù)字電阻，可提供一方便有效的二階截點校準方法。
圖6為校準方法的流程圖。在步驟602中，提供如圖3a所示的數(shù)字電阻，建立如圖3b所示的等效電阻Req和數(shù)字碼的線性關(guān)系。在步驟604中，將數(shù)字碼設定為KA，找出對應的等效電阻Req值RA，并測量所產(chǎn)生的第一直流偏移VA。同樣的，在步驟606中，將數(shù)字碼設定為KB，找出對應的等效電阻Req值RB，并測量所產(chǎn)生的第二直流偏移VB。在步驟608中，根據(jù)圖5的二維關(guān)系進行內(nèi)插運算，找出對應零直流偏移的C點。在步驟610中，根據(jù)該C點的電阻差值ΔR，可推得所需要的等效電阻Req值，接著根據(jù)圖3b可以找出對應到的數(shù)字碼KC，而這個結(jié)果即為最佳的校準結(jié)果。
由于混波器是在工廠中大量制造，通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準方法，可通過一個簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。校準的精確度由等效電阻Req的遞增量來決定，所以增加數(shù)字碼的位數(shù)可以提高分辨率。線性近似關(guān)系不需要復雜的計算機運算就能很直覺的求得結(jié)果。第一負載202和第二負載204可以兩者皆采用數(shù)字電阻，而該數(shù)字碼也不限定于8位。
權(quán)利要求
1.一種校準方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，其中該直接轉(zhuǎn)換接收器包含一混波器，該混波器中具有一對差動負載；以及其中一差動負載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值；所述的校準方法包含將所述的數(shù)字碼設定為一第一值，使所述的差動負載產(chǎn)生一第一失準值，導致所述的混波器輸出一第一直流偏移；將所述的數(shù)字碼設定為一第二值，使所述的差動負載產(chǎn)生一第二失準值，導致所述的混波器輸出一第二直流偏移；從所述的第一和第二失準值和所述的第一和第二直流偏移推算出失準值和直流偏移的二維線性關(guān)系；根據(jù)該二維線性關(guān)系進行內(nèi)插運算，查出對應于零直流偏移的一第三失準值；以及反查出會使所述的差動負載產(chǎn)生所述的第三失準值的一第三數(shù)字碼，即為校準結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的校準方法，其中所述的數(shù)字電阻是由一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)而成；所述的數(shù)字碼每遞增一格，所述的數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級；以及所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠低于所述的固定電阻的值。
3.如權(quán)利要求2所述的校準方法，其中所述的數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成；所述的可變電阻包含所述的第一數(shù)量的單位電阻，各對應所述的數(shù)字碼的一位；以及所述的單位電阻中，對應位值為1者，被并聯(lián)接通以形成所述的可變電阻，而對應位值為0者不接通。
4.如權(quán)利要求3所述的校準方法，其中每一單位電阻的值定義如下Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到所述的第一數(shù)量減1；Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個單位電阻；Rt為所述的固定電阻；以及D為所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量。
5.如權(quán)利要求4所述的校準方法，其中所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于所述的固定電阻的值的1/2m倍，m為所述的第一數(shù)量。
6.一種混波器，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對差動負載，其中一差動負載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值；所述的數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)；所述的數(shù)字碼每遞增一格，所述的數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級；以及所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠低于所述的固定電阻的值。
7.如權(quán)利要求6所述的混波器，其中所述的數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成；所述的可變電阻包含所述的第一數(shù)量的單位電阻，各對應所述的數(shù)字碼的一位；以及所述的單位電阻中，對應位值為1者，被并聯(lián)接通以形成所述的可變電阻，而對應位值為0者不接通。
8.如權(quán)利要求7所述的混波器，其中所述的單位電阻的值為Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到所述的第一數(shù)量減1；Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個單位電阻；Rt為所述的固定電阻；以及D為所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量。
9.如權(quán)利要求8所述的混波器，其中所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于所述的固定電阻的值的1/2m倍，m為所述的第一數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混波器和校準方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對差動負載，其中一差動負載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值。該數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)。該數(shù)字碼每遞增一格，該數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠低于該固定電阻的值。該數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成。該可變電阻包含該第一數(shù)量的單位電阻，各對應該數(shù)字碼的一位。所述的單位電阻中，對應位值為1者，被并聯(lián)接通以形成該可變電阻，而對應位值為0者不接通。通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準方法，可通過一個簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。
文檔編號H03D7/00GK1983799SQ20061016566
公開日2007年6月20日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者屈慶勛, 崔吉青 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司