專利名稱：正交下變頻接收機i、q通道信號失配校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變頻接收機校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無線接收機中，低中頻結(jié)構(gòu)和零中頻結(jié)構(gòu)被廣泛采用，射頻信號經(jīng)過正交下變頻產(chǎn)生同相I、正交Q兩路通道信號，經(jīng)過后續(xù)信號處理消除接收機鏡像頻率處信號，從而省去了下變頻前的鏡像抑制濾波器。由于I、Q兩路通道信號存在幅度和相位失配，這時后續(xù)信號處理電路無法完全抑制鏡像信號，有用信號仍會受到鏡像信號的干擾，造成誤碼率上升，降低接收機的性能。對于低中頻接收機，由于中頻頻率不為零，鏡像信號和有用信號不在同一信道內(nèi)，它們的能量大小不可預(yù)知，鏡像信號能量可能比有用信號高50-70dB ； 對于零中頻接收機，鏡像信號就是有用信號本身，它們具有相同的能量，接收機對鏡像抑制的要求比低中頻接收機略低，但是高性能零中頻接收機仍需要25dB以上的鏡像抑制率。這些都對I、Q兩路通道信號的匹配提出了要求?？紤]到I、Q兩路通道信號失配程度隨時間變化緩慢，可采用數(shù)字或者模擬電路的方法對I、Q通道信號存在的不匹配程度進行校準(zhǔn)，以降低I、Q兩路通道信號的失配產(chǎn)生對接收機性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，該正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置用于補償正交下變頻接收機中同相I、正交Q兩路通道信號的幅度和相位失配，增加接收機的鏡像抑制率，從而降低接收機誤碼率，提高接收機性能。一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述正交下變頻接收機I通道和Q通道采用相同結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)模塊，校準(zhǔn)模塊包括晶體管、定值電阻和做校準(zhǔn)用的可調(diào)電阻，具體結(jié)構(gòu)如下所述I通道校準(zhǔn)模塊Ical中第一信號輸入端1接I通道第一信號輸入I’p，第二信號輸入端2接I通道第二信號輸入I’ n，第一校準(zhǔn)輸入端3、第二校準(zhǔn)輸入端4分別接Q 通道的第三信號輸入Q’ P、第四信號信號輸入Q’ η ；I通道的第一信號輸出端5接第一信號輸出I” P、第二信號輸出端6接第二信號輸出I” η;所述Q通道校準(zhǔn)模塊Qcal中第三信號輸入端7接Q通道第三信號輸入Q’p、第四信號輸入端8接Q通道第四信號輸入Q’n，第三校準(zhǔn)輸入端9、第四校準(zhǔn)輸入端10分別接I 通道第一信號輸入I’ P、I通道第二信號輸入I’n，Q通道第三信號輸出端19接第三信號輸出Q”P、第四信號輸出端20接第四信號輸出Q”n ；校準(zhǔn)模塊含有NMOS晶體管(Ml)，柵極接第一信號輸入電壓(Vip)，源極接第六偏置電流源(16)和NMOS晶體管(M12)漏極，NMOS晶體管(Ml)漏極接第二信號輸出電壓(Von)；NMOS晶體管(M2)，柵極接第二信號輸入電壓(Vin)，源極接第七偏置電流源(17) 和NMOS晶體管(Mil)漏極，NMOS晶體管(M2)漏極接第一信號輸出電壓(Vop)；所述NMOS 晶體管(Ml)、NMOS晶體管(M2)源極之間接第三可調(diào)電阻(Rsg)；PMOS晶體管(Μ； )，柵極接第一校準(zhǔn)輸入電壓(Vcalp)，源極接第一偏置電流源
(11)，漏極接第二信號輸出電壓(Von)；PMOS晶體管(M4)，柵極接第二校準(zhǔn)輸入電壓(Vcaln)，源極接第二偏置電流源
(12)，漏極接第一信號輸出電壓(Vop)；PMOS晶體管(M3)和PMOS晶體管(M4)源極之間接第一可調(diào)電阻(Rspl)；PMOS晶體管(iK)，柵極接第二校準(zhǔn)輸入電壓(Vcaln)，源極接第三偏置電流源
(13)，漏極接第二信號輸出電壓(Von)；PMOS晶體管(M6)，柵極接第一校準(zhǔn)輸入電壓(Vcalp)，源極接第四偏置電流源，漏極接信號第一信號輸出電壓(Vop)；PMOS晶體管(M5)和PMOS晶體管(M6)源極之間接第二可調(diào)電阻(Rsp2)；第一負載電阻(Rll)的一端接第二信號輸出電壓(Von)，另一端接PMOS晶體管 (M8)柵極；第二負載電阻(R12)的一端接第一信號輸出電壓(Vop)，另一端接PMOS晶體管 (M8)柵極；PMOS晶體管(M7)，柵極接共模輸入電壓(Vcm)，源極接第五偏置電流源(15)，漏極接NMOS晶體管(MlO)柵極和漏極；PMOS晶體管(M8)，柵極接第一負載電阻(Rll)與第二負載電阻(R12)的一端，源極接第五偏置電流源(15)，漏極接NMOS晶體管(M9)柵極與漏極；NMOS晶體管(M9)，柵極與漏極連接PMOS晶體管(M8)漏極，源極接電源(VDD)；NMOS晶體管(MlO)，柵極與漏極連接PMOS晶體管(M7)漏極和NMOS晶體管(Ml 1)、 (M12)柵極；源極接電源(VDD)；NMOS晶體管(Mil)，柵極接NMOS晶體管(MlO)柵極，源極接電源(VDD)，漏極接 NMOS晶體管(M2)源極；NMOS晶體管(M12)，柵極接NMOS晶體管(MlO)柵極，源極接電源(VDD)，漏極接 NMOS晶體管(Ml)源極?？梢酝ㄟ^調(diào)整第一可調(diào)電阻Rspl、第二可調(diào)電阻Rsp2的電阻值校準(zhǔn)正交下變頻接收機I、Q通道信號的相位失配，通過調(diào)整第三可調(diào)電阻Rsg的電阻值校準(zhǔn)I、Q通道信號的幅度失配。本發(fā)明的有益效果是能夠?qū)崿F(xiàn)對正交下變頻接收機I、Q兩通道信號幅度和相位失配的校準(zhǔn)。該裝置的輸入阻抗接近無窮大，對前級電路驅(qū)動能力要求低，同時具有高帶寬、低噪聲、低功耗的優(yōu)點，可校準(zhǔn)幅度范圍為士 1.6dB，校準(zhǔn)步進0. 2dB，可校準(zhǔn)相位范圍士5°，校準(zhǔn)步進0.5°。該裝置具有良好的IQ通道信號失配校準(zhǔn)性能。


圖1，正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置的電路5
圖2，正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置中校準(zhǔn)模塊電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明予以說明。如圖1所示，本校準(zhǔn)裝置由在I、Q兩通道上相同的校準(zhǔn)模塊組成，在I通道校準(zhǔn)模塊Ical中第一信號輸入端1接I通道第一信號輸入I’P，第二信號輸入端2接I通道第二信號輸入I ’n，第一校準(zhǔn)輸入端3、第二校準(zhǔn)輸入端4分別接Q通道的第三信號輸入Q’p、第四信號信號輸入Q’ η ；I通道的第一信號輸出端5接第一信號輸出Ι”ρ、第二信號輸出端6 接第二信號輸出Ι”η;在Q通道校準(zhǔn)模塊Qcal中第三信號輸入端7接Q通道第三信號輸入Q’p、第四信號輸入端8接Q通道第四信號輸入Q’n，第三校準(zhǔn)輸入端9、第四校準(zhǔn)輸入端10分別接I通道第一信號輸入I’ P、I通道第二信號輸入I’n，Q通道第三信號輸出端19接第三信號輸出 Q”P、第四信號輸出端20接第四信號輸出Q”n;如圖2所示，校準(zhǔn)模塊由十二個MOS晶體管M1-M12、兩個電阻IU1、IU2、三個可調(diào)電阻RSpl、RSp2、RSg、七個偏置電流源11-17組成。它們之間的連接關(guān)系為信號輸入端差分電壓為第一信號輸入電壓Vip、第二信號輸入電壓Vin第一信號輸入電壓Vip接NMOS晶體管Ml的柵極、第二信號輸入電壓Vin接NMOS晶體管M2的柵極，NMOS晶體管M1、M2的源極接第六偏置電流源16、第七偏置電流源17、NMOS晶體管Mll漏極和NMOS晶體管M12漏極，同時NMOS晶體管Ml、M2源極之間接第三可調(diào)電阻Rsg ；校準(zhǔn)輸入端差分電壓為第一校準(zhǔn)輸入電壓Vcalp、第二校準(zhǔn)輸入電壓Vcaln，第一校準(zhǔn)輸入電壓Vcalp接PMOS晶體管M3、 M6柵極，第二校準(zhǔn)輸入電壓Vcaln接PMOS晶體管M4、M5柵極，PMOS晶體管M3、M4、M5、M6 源極分別接偏置電流源第一偏置電流源II、第二偏置電流源12、第三偏置電流源13、第四偏置電流源14，PMOS晶體管M3、M4源極之間接第一可調(diào)電阻Rspl，PMOS晶體管M5、M6源極之間接第二可調(diào)電阻Rsp2 ；MOS晶體管Ml、M3、M5漏極相接作為第二信號輸出電壓Von， M2、M4、M6漏極相接作為第一信號輸出電壓Vop，第一信號輸出電壓Vop和第二信號輸出電壓Von構(gòu)成差分輸出信號，第一信號輸出電壓Vop、第二信號輸出電壓Von之間串聯(lián)負載電阻1 11、1 12 ；第一負載電阻IU1、第二負載電阻IU2連接點接PMOS晶體管M8柵極，共模輸入電壓Vcm接PMOS晶體管M7柵極，PMOS晶體管M7、M8源極接在一起與第五偏置電流源15 相接，PMOS晶體管M7、M8漏極分別接NMOS晶體管M10、M9漏極，NMOS晶體管M9柵極與漏極相接，源極接電源VDD，NM0S晶體管MlO柵極與漏極相接并接NMOS晶體管M11、M12柵極， 源極接電源，NMOS晶體管Mil、Ml2源極接電源。該電路的工作原理可解釋如下假設(shè)信號I、Q為理想的正交信號，可表示為I = cos (cot)、Q = Sin(Cot), I’、 Q’為實際正交下變頻接收機中帶有相位和幅度失配的正交信號，表示為I’ = (1+α/2) cos (cot+θ/2)、Q’ = (1-α/2) sin (cot-θ/2)。式中α和θ表示幅度和相位失配大小，
為高階小量，經(jīng)過高階小量近似可得Ι’=(1+α72)Ι-( θ /2)Q, Q'=-( θ /2)1+(i-a/2)Q寫作
矩陣形式為
權(quán)利要求
1. 一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述正交下變頻接收機I通道和Q通道采用相同結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)模塊，校準(zhǔn)模塊包括晶體管、定值電阻和做校準(zhǔn)用的可調(diào)電阻，通過調(diào)整可調(diào)電阻的電阻值校準(zhǔn)正交下變頻接收機I、Q通道信號的相位和幅度失配，具體結(jié)構(gòu)如下所述I通道校準(zhǔn)模塊Ical中第一信號輸入端(1)接I通道第一信號輸入(I’P)，第二信號輸入端( 接I通道第二信號輸入(I’ η)，第一校準(zhǔn)輸入端(3)、第二校準(zhǔn)輸入端(4) 分別接Q通道的第三信號輸入⑴’ P)、第四信號信號輸入(Q’n) ；I通道的第一信號輸出端 (5)接第一信號輸出(I”P)、第二信號輸出端(6)接第二信號輸出(I”η)；所述Q通道校準(zhǔn)模塊Qcal中第三信號輸入端(7)接Q通道第三信號輸入0 ’ρ)、第四信號輸入端(8)接Q通道第四信號輸入to’n)，第三校準(zhǔn)輸入端(9)、第四校準(zhǔn)輸入端(10) 分別接I通道第一信號輸入(I，P)，第二信號輸入(I，n)，Q通道第三信號輸出端(19)接第三信號輸出OTP)、第四信號輸出端00)接第四信號輸出OTn;)；校準(zhǔn)模塊含有NMOS晶體管(M1)，柵極接第一信號輸入電壓(Vip)，源極接第六偏置電流源(16)和 NMOS晶體管(M12)漏極，NMOS晶體管(Ml)漏極接第二信號輸出電壓(Von)；NMOS晶體管(Μ》，柵極接第二信號輸入電壓(Vin)，源極接第七偏置電流源(17)和 NMOS晶體管(Mil)漏極，NMOS晶體管(M2)漏極接第一信號輸出電壓(Vop)；所述NMOS晶體管(M1)、NM0S晶體管(M2)源極之間接第三可調(diào)電阻(Rsg)；PMOS晶體管(Μ； )，柵極接第一校準(zhǔn)輸入電壓(Vcalp)，源極接第一偏置電流源(Il)，漏極接第二信號輸出電壓(Von)；PMOS晶體管(M4)，柵極接第二校準(zhǔn)輸入電壓(Vcaln)，源極接第二偏置電流源(12)，漏極接第一信號輸出電壓(Vop) ；PMOS晶體管(M3)和PMOS晶體管(M4)源極之間接第一可調(diào)電阻(Rspl)；PMOS晶體管(iK)，柵極接第二校準(zhǔn)輸入電壓(Vcaln)，源極接第三偏置電流源(13)，漏極接第二信號輸出電壓(Von)；PMOS晶體管(M6)，柵極接第一校準(zhǔn)輸入電壓(Vcalp)，源極接第四偏置電流源(14)，漏極接信號第一信號輸出電壓(Vop) ；PMOS晶體管(M5)和PMOS晶體管(M6)源極之間接第二可調(diào)電阻(Rsp2)；第一負載電阻(Rll)的一端接第二信號輸出電壓(Von)，另一端接PMOS晶體管(M8)柵極；第二負載電阻0U2)的一端接第一信號輸出電壓(Vop)，另一端接PMOS晶體管(M8)柵極；PMOS晶體管(M7)，柵極接共模輸入電壓(Vcm)，源極接第五偏置電流源(15)，漏極接 NMOS晶體管(MlO)柵極和漏極；PMOS晶體管(M8)，柵極接第一負載電阻(Rll)與第二負載電阻(R12)的一端，源極接第五偏置電流源(15)，漏極接NMOS晶體管(M9)柵極與漏極；NMOS晶體管(M9)，柵極與漏極連接PMOS晶體管(M8)漏極，源極接電源(VDD)； NMOS晶體管(MlO)，柵極與漏極連接PMOS晶體管(M7)漏極和NMOS晶體管(Mil)、(M12) 柵極；源極接電源(VDD)；NMOS晶體管(Mil)，柵極接NMOS晶體管(MlO)柵極，源極接電源(VDD)，漏極接NMOS晶體管(M2)源極；NMOS晶體管(M12)，柵極接NMOS晶體管(MlO)柵極，源極接電源(VDD)，漏極接NMOS晶體管(Ml)源極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于 校準(zhǔn)幅度范圍為士 1. 6dB，校準(zhǔn)步進為0. 2dB。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于 校準(zhǔn)相位范圍為士5°，校準(zhǔn)步進為0.5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于 MOS晶體管(M7-M12)和第五偏置電流源(15)構(gòu)成共模反饋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置，其特征在于 通過調(diào)整第一可調(diào)電阻Rspl、第二可調(diào)電阻Rsp2的電阻值校準(zhǔn)正交下變頻接收機I、Q通道信號的相位失配，通過調(diào)整第三可調(diào)電阻Rsg的電阻值校準(zhǔn)I、Q通道信號的幅度失配。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于變頻接收機校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域的一種正交下變頻接收機I、Q通道信號失配校準(zhǔn)裝置。該裝置由I通道和Q通道的兩個相同結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)模塊組成，其中校準(zhǔn)模塊由十二個MOS晶體管M1-M12、兩個負載電阻Rl1、Rl2、三個可調(diào)電阻Rsp1、Rsp2、Rsg、七個偏置電流源I1-I7組成?？梢酝ㄟ^調(diào)整第一可調(diào)電阻Rsp1、第二可調(diào)電阻Rsp2的電阻值校準(zhǔn)正交下變頻接收機I、Q通道信號的相位失配，通過調(diào)整第三可調(diào)電阻Rsg的電阻值校準(zhǔn)正交下變頻接收機I、Q通道信號的幅度失配。校準(zhǔn)裝置提高了變頻接收機抑制鏡像信號的能力，降低了接收機誤碼率。校準(zhǔn)方法簡單。
文檔編號H04B1/30GK102185622SQ201110076268
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者徐陽, 池保勇, 王志華, 祁楠 申請人:清華大學(xué)