專利名稱：校準(zhǔn)模擬電路組件的方法及其電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信芯片的應(yīng)用，尤其涉及一種通信芯片內(nèi)同相與正交不平衡(IQimbalance)的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
—般通信芯片內(nèi)的模擬電路組件，例如混頻器(mixer)、本機(jī)振蕩器(localoscillator)或低通濾波器(low-pass filter)等，均有可能在信號(hào)通過時(shí)使所述信號(hào)的同相和正交分量產(chǎn)生振幅和相位的不匹配，此即所述模擬電路組件的同相與正交響應(yīng)的不平衡。 傳統(tǒng)的校準(zhǔn)所述模擬電路組件的同相與正交響應(yīng)不平衡的方法是先產(chǎn)生一數(shù)字基帶測試信號(hào)，并將所述數(shù)字基帶測試信號(hào)經(jīng)由數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換后通過所述模擬電路組件以產(chǎn)生具有振幅和相位不匹配的模擬高頻信號(hào)。接著，將所述模擬高頻信號(hào)通過一混頻器以產(chǎn)生其降頻信號(hào)，并經(jīng)由模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換后分析其頻譜，以決定對(duì)應(yīng)于所述模擬電路組件的同相與正交響應(yīng)不平衡的校準(zhǔn)值。 然而，所述混頻器位于所述數(shù)字基帶測試信號(hào)的反饋路徑中，因此其僅在校準(zhǔn)所述模擬電路組件的同相與正交響應(yīng)不平衡時(shí)起作用，而在正常信號(hào)發(fā)送模式時(shí)并不起作用，因此降低通信芯片內(nèi)整體元件的使用率。 因此，如果能設(shè)計(jì)一種同相與正交不平衡的校準(zhǔn)方法，使其可省略通過所述混頻器的步驟，那么不僅可節(jié)省設(shè)計(jì)通信芯片時(shí)的成本和所述通信芯片的面積，也能提高所述通信芯片各元件的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例揭示一種校準(zhǔn)模擬電路組件的方法，其利用功率放大器的非線性放大的特性以取代常規(guī)的濾波器，因此相比于常規(guī)技術(shù)具有節(jié)省電路面積的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一實(shí)施例的校準(zhǔn)模擬電路組件的方法包含下列步驟產(chǎn)生基帶的第一信號(hào)；將所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)的模擬電路組件以產(chǎn)生第二信號(hào)；將所述第二信號(hào)通過功率放大器以產(chǎn)生第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域；過濾所述第三信號(hào)的高頻分量以產(chǎn)生基帶的第四信號(hào)；以及如果所述第四信號(hào)有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么調(diào)整對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值，并根據(jù)所述校準(zhǔn)值再執(zhí)行產(chǎn)生所述第一信號(hào)的步驟。 本發(fā)明的另一實(shí)施例的校準(zhǔn)模擬電路組件的電路包含功率放大器、低通濾波器、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器和頻譜分析單元。所述功率放大器用以放大所述模擬電路組件的輸出信號(hào)，并操作于非線性區(qū)域。所述低通濾波器用以過濾所述功率放大器的輸出信號(hào)。所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器用以轉(zhuǎn)換所述低通濾波器的輸出信號(hào)。所述頻譜分析單元用以分析所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。 本發(fā)明的另一實(shí)施例的無線收發(fā)器的校準(zhǔn)方法包含下列步驟產(chǎn)生基帶的第一信號(hào)；將所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)的模擬電路組件以產(chǎn)生第二信號(hào)；將所述第二信號(hào)通過功率放大器以產(chǎn)生第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域；過濾所述第三信號(hào)的高頻分量以產(chǎn)生基帶的第四信號(hào)；以及將所述第四信號(hào)以一載頻傳輸，并判斷如果所述第四信號(hào)有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么調(diào)整對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值，并根據(jù)所述校準(zhǔn)值再執(zhí)行產(chǎn)生所述第一信號(hào)的步驟。 本發(fā)明的另一實(shí)施例的無線傳輸裝置包含功率放大器、低通濾波器、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器、頻譜分析單元以及天線。所述功率放大器用以放大所述模擬電路組件的輸出信號(hào)，并操作于非線性區(qū)域。所述低通濾波器用以過濾所述功率放大器的輸出信號(hào)。所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器用以轉(zhuǎn)換所述低通濾波器的輸出信號(hào)。所述頻譜分析單元用以分析所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。所述天線以一載頻傳送所述輸出信號(hào)。


圖1展示本發(fā)明的-圖2展示本發(fā)明的-圖3展示本發(fā)明的-圖4展示本發(fā)明的-圖5展示本發(fā)明的-圖6展示本發(fā)明的-
-實(shí)施例的校準(zhǔn)同相與正交不平衡的流程圖；-實(shí)施例的同相與正交不平衡的校準(zhǔn)電路；-實(shí)施例的頻率響應(yīng)圖；-實(shí)施例的增益響應(yīng)圖；-實(shí)施例的另一頻率響應(yīng)-實(shí)施例的功率放大器的非線性放大的校準(zhǔn)電路:
具體實(shí)施例方式
圖1展示本發(fā)明的一實(shí)施例的校準(zhǔn)同相與正交不平衡的方法的流程圖。在步驟101，產(chǎn)生一基帶的第一信號(hào)，并進(jìn)入步驟102。在步驟102，將所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)同相與正交不平衡的模擬電路組件，用以產(chǎn)生第二信號(hào)，并進(jìn)入步驟103。在步驟103，將所述第二信號(hào)通過一功率放大器以產(chǎn)生一第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域，并進(jìn)入步驟104。在步驟104，將所述第三信號(hào)通過一低通濾波器以產(chǎn)生一基帶的第四信號(hào)，并進(jìn)入步驟105。在步驟105，分析所述第四信號(hào)的頻率響應(yīng)，并進(jìn)入步驟106。在步驟106，如果所述第四信號(hào)的頻率響應(yīng)顯示其有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么進(jìn)入步驟107，否則結(jié)束所述校準(zhǔn)流程。在步驟107，根據(jù)所述第四信號(hào)的頻率響應(yīng)所顯示的同相與正交不平衡調(diào)整所述模擬電路組件的增益和振幅校準(zhǔn)值，并重新執(zhí)行步驟101。 本發(fā)明的一實(shí)施例的無線收發(fā)器的校準(zhǔn)方法相似于圖1所示的流程圖，其是在步驟107將所述第四信號(hào)以一載頻傳輸，以達(dá)到傳輸無線信號(hào)的目的。 圖2展示本發(fā)明的一實(shí)施例的同相與正交不平衡的校準(zhǔn)電路。所述校準(zhǔn)電路200包含數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器210和220、低通濾波器230和240、可變增益放大器250和260、本機(jī)放大器270和280、混頻器290和300、加法器310、功率放大器320、低通濾波器330、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器340、頻譜分析單元350和振幅相位調(diào)整單元360。所述數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器210、低通濾波器230、所述可變增益放大器250、本機(jī)放大器270和所述混頻器290是所述校準(zhǔn)電路200的同相信號(hào)路徑。所述數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器220、低通濾波器240、所述可變增益放大器260、本機(jī)放大器280和所述混頻器300是所述校準(zhǔn)電路200的正交信號(hào)路徑。所述低通濾波器330、所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器340和所述頻譜分析單元350是所述校準(zhǔn)電路200的反饋路徑。 將圖1的校準(zhǔn)方法應(yīng)用于圖2的校準(zhǔn)電路200，產(chǎn)生一基帶的第一信號(hào)并使其通過所述校準(zhǔn)電路200的同相信號(hào)路徑和正交信號(hào)路徑，并經(jīng)由所述加法器310相加所述兩個(gè)路徑輸出的信號(hào)以產(chǎn)生第二信號(hào)。在本實(shí)施例中，如果所述基帶的第一信號(hào)為一弦波信號(hào)，那么所述第二信號(hào)可表示為ReUcos戰(zhàn)+ jgsin(戰(zhàn)+ e)kW),其中Re表示取括弧內(nèi)的實(shí)部信號(hào)，g和e分別表示經(jīng)過所述兩個(gè)路徑的模擬電路組件后所產(chǎn)生的增益和相位的不匹配，而"。表示所述第二信號(hào)的中心頻率。如果所述第二信號(hào)沒有振幅和相位的不匹配，即所述同相信號(hào)路徑和正交信號(hào)路徑并無不平衡
的現(xiàn)象，那么所述增益g等于i且所述相位e等于o。所述第二信號(hào)可重新表示為
Re
一"一盧
L 2 JL 2 )
-乂m
的信號(hào)為原本的信號(hào)，而頻率為
tM(}其頻率響應(yīng)如圖3所)的信號(hào)則為因增益和相位不
示，其中頻率為"。 匹配而產(chǎn)生的信號(hào)。 再次參看圖2，本實(shí)施例利用所述功率放大器320的非線性放大的特性，以使所述第二信號(hào)通過而產(chǎn)生第三信號(hào)。圖4展示所述功率放大器320的增益響應(yīng)圖。如圖4所示，所述功率放大器320的增益響應(yīng)分為線性放大區(qū)和非線性放大區(qū)。在正常信號(hào)發(fā)送時(shí)，所述功率放大器320操作于線性放大區(qū)；而在校準(zhǔn)同相與正交不平衡時(shí)，所述功率放大器320操作于非線性放大區(qū)。所述非線性放大的特性可由下列多項(xiàng)式表示y = a+bx+cx2+dx3+-，其中x為輸入，而y為輸出。所述一次項(xiàng)的響應(yīng)是使所述第三信號(hào)保留原本所述第二信號(hào)的分量，而所述高次項(xiàng)部分則使所述功率放大器320的作用類似于一混頻器而使所述第三信號(hào)具有所述第二信號(hào)的降頻分量。 所述第三信號(hào)接著通過所述低通濾波器330，其可由 一 包絡(luò)檢測器
(envelopedetector)實(shí)現(xiàn)，以保留所述第三信號(hào)的低頻分量，即第四信號(hào)。所述第四信號(hào)
經(jīng)過所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器340的轉(zhuǎn)換后，經(jīng)由所述頻譜分析單元350分析其增益和相位
的不匹配，即所述g和9的值。如果g不為l且e不為O，那么在所述振幅相位調(diào)整單元
360存儲(chǔ)其校準(zhǔn)值以調(diào)整所述正交信號(hào)路徑的輸入信號(hào)的振幅和相位。 圖5展示所述校準(zhǔn)電路200各點(diǎn)信號(hào)校準(zhǔn)前后的頻率響應(yīng)圖。圖5A展示所述第
二信號(hào)的頻率響應(yīng)。如圖5A所示，所述第二信號(hào)在校準(zhǔn)前具有一因同相與正交不平衡而產(chǎn)
生的信號(hào)。圖5B展示所述第三信號(hào)的頻率響應(yīng)。如圖5B所示，所述第三信號(hào)具有所述第
二信號(hào)在各個(gè)頻率的復(fù)制信號(hào)。圖5C展示所述第四信號(hào)的頻率響應(yīng)。 本發(fā)明的一實(shí)施例的無線傳輸裝置相似于圖2所示的電路，其另外包含一天線，
以利用一載頻傳送所述功率放大器320的輸出信號(hào)。 優(yōu)選地，也可在所述同相與正交不平衡校準(zhǔn)后進(jìn)行所述功率放大器320的非線性放大的校準(zhǔn)。圖6展示本發(fā)明的一實(shí)施例的功率放大器的非線性放大的校準(zhǔn)電路。所述校準(zhǔn)電路600包含預(yù)失真電路610、校準(zhǔn)演算電路620、數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器630、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器640、調(diào)制與升頻電路650、調(diào)制與降頻電路660和所述功率放大器320。所述數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器630和所述調(diào)制與升頻電路650可由所述校準(zhǔn)電路200的同相信號(hào)路徑和正交信號(hào)路徑實(shí)現(xiàn)。所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器640可由所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器340實(shí)現(xiàn)，而所述調(diào)
6制與降頻電路660可包含所述低通濾波器330。 在所述同相與正交不平衡校準(zhǔn)后，即利用比較所述數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器630的輸入信號(hào)和所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器640的輸出信號(hào)，即所述第一和第四信號(hào)，在所述校準(zhǔn)演算電路620進(jìn)行運(yùn)算以更新所述預(yù)失真電路610，并借此補(bǔ)償所述功率放大器320的非線性放大的特性。優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)演算電路620的算法可為最小均方(least mean square,LMS)算法，而所述失真電路610可由一查找表實(shí)現(xiàn)。 綜上所述，本實(shí)施例的同相與正交不平衡的校準(zhǔn)方法是利用現(xiàn)有的功率放大器其非線性放大特性而不需額外增加一混頻器，因此可節(jié)省電路面積與成本。另一方面，本實(shí)施例可利用校準(zhǔn)后的電路進(jìn)行所述功率放大器的非線性放大特性的校準(zhǔn)以提高其校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。 本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示和揭示而作種種不脫離本發(fā)明精神的替換和修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示，而應(yīng)包括各種不脫離本發(fā)明的替換和修飾，并由所附的權(quán)利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求
一種校準(zhǔn)模擬電路組件的方法，其特征在于其包含下列步驟產(chǎn)生基帶的第一信號(hào)；使所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)的模擬電路組件以產(chǎn)生第二信號(hào)；使所述第二信號(hào)通過功率放大器以產(chǎn)生第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域；過濾所述第三信號(hào)的高頻分量以產(chǎn)生基帶的第四信號(hào)；以及如果所述第四信號(hào)有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么調(diào)整對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值，并根據(jù)所述校準(zhǔn)值再執(zhí)行所述產(chǎn)生所述第一信號(hào)的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述第一信號(hào)是弦波信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述待校準(zhǔn)電路組件包含低通濾波器、可變增益放大器以及混頻器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述過濾所述第三信號(hào)的步驟是以包絡(luò)檢測器實(shí)現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值包含增益校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其進(jìn)一步包含下列步驟如果所述第四信號(hào)沒有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第四信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述功率放大器非線性放大的校準(zhǔn)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于其中所述產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述功率放大器非線性放大的校準(zhǔn)值的步驟是利用最小均方算法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于其中所述產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述功率放大器非線性放大的校準(zhǔn)值的步驟是以查找表實(shí)現(xiàn)。
9. 一種校準(zhǔn)模擬電路組件的電路，其特征在于其包含功率放大器，用以放大所述模擬電路組件的輸出信號(hào)，并操作于非線性區(qū)域；低通濾波器，用以過濾所述功率放大器的輸出信號(hào)；模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換所述低通濾波器的輸出信號(hào)；以及頻譜分析單元，用以分析所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于其中所述模擬電路組件包含低通濾波器、可變增益放大器以及混頻器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于其進(jìn)一步包含預(yù)失真電路，用以調(diào)整輸入信號(hào)以補(bǔ)償所述功率放大器的非線性放大特性；以及校準(zhǔn)演算電路，其根據(jù)所述功率放大器的輸出調(diào)整所述預(yù)失真電路的補(bǔ)償值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于其中所述校準(zhǔn)演算電路是利用最小均方算法。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于其中所述預(yù)失真電路是以查找表實(shí)現(xiàn)。
14. 一種校準(zhǔn)無線收發(fā)器的方法，其特征在于其包括產(chǎn)生基帶的第一信號(hào)；使所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)的模擬電路組件以產(chǎn)生第二信號(hào)；使所述第二信號(hào)通過功率放大器以產(chǎn)生第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域；過濾所述第三信號(hào)的高頻分量以產(chǎn)生基帶的第四信號(hào)；以及以一載頻傳輸所述第四信號(hào)，并判斷如果所述第四信號(hào)有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那 么調(diào)整對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值，并根據(jù)所述校準(zhǔn)值再執(zhí)行所述產(chǎn)生所述第 一信號(hào)的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于其中所述第一信號(hào)是弦波信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于其中所述待校準(zhǔn)電路組件包含低通 濾波器、可變增益放大器以及混頻器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于其中所述對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不 平衡的校準(zhǔn)值包含增益校準(zhǔn)和相位校準(zhǔn)。
18. —種無線傳輸裝置，其特征在于其包含功率放大器，用以放大模擬電路組件的輸出信號(hào)，并操作于非線性區(qū)域； 低通濾波器，用以過濾所述功率放大器的輸出信號(hào)； 模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換所述低通濾波器的輸出信號(hào)； 頻譜分析單元，用以分析所述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；以及 天線，其以一載頻傳送所述輸出信號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線傳輸裝置，其特征在于其中所述模擬電路組件包含低 通濾波器、可變增益放大器以及混頻器。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于校準(zhǔn)模擬電路組件的方法及其電路。所述校準(zhǔn)模擬電路組件的方法包含下列步驟產(chǎn)生基帶的第一信號(hào)；使所述第一信號(hào)通過待校準(zhǔn)的模擬電路組件以產(chǎn)生第二信號(hào)；使所述第二信號(hào)通過功率放大器以產(chǎn)生第三信號(hào)，其中所述功率放大器操作于非線性區(qū)域；使所述第三信號(hào)通過低通濾波器以產(chǎn)生基帶的第四信號(hào)；以及如果所述第四信號(hào)有同相與正交不平衡現(xiàn)象，那么調(diào)整對(duì)應(yīng)于所述同相與正交不平衡的校準(zhǔn)值，并根據(jù)所述校準(zhǔn)值執(zhí)行所述產(chǎn)生所述第一信號(hào)的步驟。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101783650SQ20091000525
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者廖彥欽, 杜勇賜, 溫俊賢, 陳俊才 申請(qǐng)人:雷凌科技股份有限公司