使用回送電路的發(fā)射器lo泄漏校準(zhǔn)方案的制作方法
【專利摘要】提供了利用回送路徑來估計(jì)和補(bǔ)償TX?LO泄漏的方法和裝置，所述回送路徑將發(fā)射器和接收器連接。通過測(cè)量接收器上的DC信號(hào)，測(cè)量接收到的LO信號(hào)與接收器LO信號(hào)之間的相位差，以及對(duì)由于使用非線性混頻器而產(chǎn)生的LO諧波進(jìn)行濾波，可以估計(jì)TX?LO泄漏。通過打開和關(guān)閉回送路徑，或者改變回送路徑的增益，或者將回送的TX信號(hào)的相位翻轉(zhuǎn)，可以測(cè)量接收器上的DC信號(hào)。該方法可用于初始化或跟蹤校準(zhǔn)方案。
【專利說明】使用回送電路的發(fā)射器LO泄漏校準(zhǔn)方案

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及收發(fā)器，更具體地，本發(fā)明涉及在使用直接轉(zhuǎn)換的發(fā)射器的校正中TXLO (發(fā)射器本地振蕩器)泄漏的估計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)、BLUETOOTH、GPS和無線局域網(wǎng)(LAN)的無線通信系統(tǒng)使能通過使用無線電波在系統(tǒng)中的裝置之間傳送數(shù)據(jù)。從無線系統(tǒng)中的源到目的地發(fā)射的數(shù)據(jù)通常必須編碼成適合于以期望頻率發(fā)射的方式。諸如圖1A中所示的發(fā)射器的發(fā)射器通過以期望頻率帶調(diào)制載波來將輸入信號(hào)(還稱為基帶信號(hào))格式化。調(diào)制可通過載波的幅值、頻率或相變異來實(shí)現(xiàn)。幅值與相位調(diào)制信號(hào)可通過同相分量和正交分量來表示，其中正交分量與同相分量成90度異相。被調(diào)諧成與發(fā)射器相同的載波頻率的諸如圖1B中所示的接收器的接收器通過解調(diào)從調(diào)制載波中提取基帶信號(hào)，解調(diào)是調(diào)制的相反過程。無線裝置可具有離散的發(fā)射器和接收器，或者其可以具有收發(fā)器，收發(fā)器將發(fā)射器和接收器集成為單個(gè)封裝件。
[0003]調(diào)制提出了大的實(shí)現(xiàn)難題。在直接轉(zhuǎn)換發(fā)射器中，本地振蕩器(LO)用于將經(jīng)調(diào)制的模擬基帶信號(hào)升頻到期望的射頻。例如，在圖1A中，由同相I(t)分量和正交Q(t)分量構(gòu)成的TX (發(fā)射)信號(hào)首先通過基帶濾波器110濾波。本地振蕩器121、122產(chǎn)生處于載波頻率的信號(hào)，利用混頻器120 (也稱為升頻器)將I (t)和Q(t)轉(zhuǎn)換成載波頻率。然后，I (t)和Q(t)由求和器130組合，由功率放大器140放大，并且作為RF信號(hào)發(fā)射。
[0004]LO泄漏通常將在混頻器120將基帶信號(hào)升頻為載波頻率時(shí)發(fā)生。LO泄漏由于TX基帶電路中的DC偏移以及TX L0121U22與TX輸出的直接耦合而產(chǎn)生。LO泄漏使得發(fā)射信號(hào)品質(zhì)下降并且形成了帶內(nèi)寄生發(fā)射。因此，應(yīng)當(dāng)測(cè)量并去除LO泄漏以提高信號(hào)品質(zhì)并且符合FCC和其它管理主體建立的標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]TX LO泄漏信號(hào)表現(xiàn)為使用同一 LO頻率的接收器中的DC信號(hào)。因此，TX LO泄漏可通過測(cè)量接收器中的DC偏移來檢測(cè)到且通過施加與TX基帶中的LO泄漏水平對(duì)應(yīng)的DC偏移來消除。然而，測(cè)量到的接收器中的DC偏移會(huì)被破壞，從而不能精確地反映TX LO泄漏。測(cè)量由于連續(xù)運(yùn)行的TX而進(jìn)一步復(fù)雜化，其中校準(zhǔn)必須在不使TX離線的情況下發(fā)生。一些破壞RX (接收器)DC偏移測(cè)量的因素是:測(cè)量電路本身的LO泄漏，RX的基帶中的DC偏移，接收信號(hào)與接收器自身的LO信號(hào)之間的相位差，以及由于使用諸如切換混頻器的非線性混頻器而產(chǎn)生的LO諧波。
[0006]當(dāng)接收器中的降頻器使用同一 LO信號(hào)作為TX時(shí)，測(cè)量電路本身的LO泄漏會(huì)破壞TX LO泄漏測(cè)量。測(cè)量電路中的任何部件的LO泄漏將降頻到DC。因此，測(cè)量到的DC將不是純粹地由于TX LO泄漏，二十還包括來自于測(cè)量電路的任何DC偏移。
[0007]當(dāng)信號(hào)被破壞且在其組分同相分量和正交分量中發(fā)射時(shí)，接收到的LO信號(hào)與接收器產(chǎn)生的LO信號(hào)之間的相位差會(huì)破壞TX LO泄漏測(cè)量。這是因?yàn)橄辔徊钜鹆?LO泄漏信號(hào)的同相分量與正交分量之間的耦合。另外，相位會(huì)由于溫度且隨時(shí)間而變化，并且TX信號(hào)發(fā)送頻率同樣也會(huì)變化。
[0008]如果用于TX和RX的混頻器是諸如切換混頻器的非線性混頻器，會(huì)破壞TX LO泄漏測(cè)量。當(dāng)切換混頻器用于升頻時(shí)，TX輸出將具有與待測(cè)量和去除的TX LO泄漏信號(hào)對(duì)應(yīng)的處于LO基礎(chǔ)頻率的信號(hào)，以及處于LO頻率的奇次諧波的附加信號(hào)。由于在LO泄漏信號(hào)的所有奇次諧波處的轉(zhuǎn)換增益，通過接收器處的切換混頻器來將這些位于TX輸出處的LO諧波降頻，從而破壞TX LO泄漏的測(cè)量。
[0009]因此，本領(lǐng)域中需要精確地測(cè)量接收器中與TX LO泄漏對(duì)應(yīng)的DC信號(hào)，減少或去除回送電路中的誤差源，估計(jì)接收到的載波信號(hào)與接收器LO信號(hào)之間的相位差，以及減少或去除當(dāng)使用切換混頻器時(shí)的LO諧波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A示出了常規(guī)的直接轉(zhuǎn)換式發(fā)射器體系結(jié)構(gòu)。
[0011]圖1B示出了常規(guī)的直接轉(zhuǎn)換式接收器體系結(jié)構(gòu)。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的系統(tǒng)的框圖。
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的具有用于TX LO泄漏估計(jì)與校正的濾波器的收發(fā)器的簡(jiǎn)化電路圖。
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過DAC施加DC偏移的具有TX LO泄漏估計(jì)與校準(zhǔn)的收發(fā)器的簡(jiǎn)化電路圖。
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的具有TX LO泄漏估計(jì)與校正算法的系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖示出用于估計(jì)和校正TX LO泄漏的方法的流程圖，以及用于收發(fā)器的初始化校準(zhǔn)程序。
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖示出用于估計(jì)與校正TX LO泄漏的方法的流程圖，以及用于收發(fā)器的跟蹤校準(zhǔn)程序。
[0018]發(fā)明概述
[0019]本發(fā)明的實(shí)施方案提供了利用將發(fā)射器與接收器連接的回送路徑上的電路(還稱為“回送電路”)在校準(zhǔn)方案中估計(jì)與校正TX LO泄漏的方法和系統(tǒng)。該方法可以包括:測(cè)量回送路徑中的RX DC信號(hào)。在一種方法中，回送路徑可以打開/關(guān)閉，并且觀察DC信號(hào)。在另一方法中，可以通過改變回送路徑的增益來測(cè)量DC信號(hào)。在第三方法中，可以通過翻轉(zhuǎn)TX相位來測(cè)量DC信號(hào)。該方法還可以包括濾除LO諧波。這些方法可用于在啟動(dòng)時(shí)、在電路運(yùn)行期間的任意時(shí)間或者在連續(xù)地檢測(cè)、跟蹤和消除TX LO泄漏時(shí)運(yùn)行的校準(zhǔn)方案。方法可通過在回送路徑中使用濾波器、緩沖器和/或開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，開關(guān)可以斷開回送路徑且可以使回送路徑短路。
[0020]發(fā)明詳述
[0021]本發(fā)明提供了具有濾波器和/或緩沖器的回送路徑，以及對(duì)回送的TX信號(hào)(“回送的TX信號(hào)”還稱為“RX信號(hào)”)進(jìn)行采樣以檢測(cè)和消除TXLO泄漏的TX LO泄漏估計(jì)與校正算法。本發(fā)明通過檢測(cè)和校正相位差以及去除LO信號(hào)的諧波來估計(jì)TX LO泄漏。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于估計(jì)和校正TX LO泄漏的RF收發(fā)器系統(tǒng)200的功能框圖。系統(tǒng)200可以包括發(fā)射器210、接收器250、TX LO泄漏估計(jì)與校正單元230以及耦合單元220，這些可設(shè)置在共同的集成電路中。發(fā)射器210可以對(duì)基帶信號(hào)TX(t)進(jìn)行調(diào)制以將其轉(zhuǎn)換成處于期望頻率的RF信號(hào)。接收器250可以將RF信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以提取RX (t)。TX (t)理想地等同于RX (t)，但是RX (t)會(huì)被TX LO泄漏和其它錯(cuò)誤破壞。本發(fā)明對(duì)TX LO泄漏進(jìn)行估計(jì)并且基本上消除了 TX LO泄漏。
[0023]發(fā)射器210和接收器250可以通過回送路徑的第一段221連接，耦合單元220可以打開或關(guān)閉回送路徑。耦合單元220可以通過將接收器250與發(fā)射器210隔離來輔助對(duì)于TX LO泄漏的估計(jì)測(cè)量。TX LO泄漏估計(jì)與校正單元230可以通過經(jīng)由回送路徑的第二段222和耦合單元220 (也顯示為“濾波器”)測(cè)量接收器中的DC信號(hào)來估計(jì)TX LO泄漏，并且通過修正如雙箭頭231所示的TX (t)來消除TX LO泄漏。耦合單元220和TXLO泄漏估計(jì)與校正單元230可分別實(shí)現(xiàn)為離散的或者實(shí)現(xiàn)為發(fā)射器210或接收器250的部分。耦合單元220和TX LO泄漏估計(jì)與校正單元230可經(jīng)由路徑232彼此通信。
[0024]在實(shí)施方案中，發(fā)射器210可以包括基帶濾波器215、升頻器214和放大器211。接收器250可以包括基帶濾波器255和降頻器254?；鶐盘?hào)TX(t)可由基帶濾波器215濾波?；祛l器214可以利用如圖所示的LO將條件基帶信號(hào)升頻為期望頻率。在工作期間，耦合單元220可以通過將回送路徑斷開和短路或改變回送路徑的增益或者將回送TX信號(hào)的極性翻轉(zhuǎn)來估計(jì)TX LO泄漏。也可以使除了基礎(chǔ)信號(hào)之外的基本上所有的LO諧波衰減。在實(shí)施方案中，耦合單元220充當(dāng)TX反相開關(guān)和濾波器。TX LO估計(jì)與校正單元230還可以通過對(duì)例如節(jié)點(diǎn)NI處的RX信號(hào)進(jìn)行采樣，檢測(cè)TX LO與RX LO之間的相位差，計(jì)算消除TXLO泄漏的補(bǔ)償信號(hào)，以及經(jīng)由路徑231注入補(bǔ)償信號(hào)來估計(jì)TX LO泄漏?；鶐V波器255可以進(jìn)一步對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波以去除噪聲。一旦精確地測(cè)量到TX LO泄漏，就能夠基本上去除TX LO泄漏。雖然未示出，信號(hào)可具有同相(也稱為“I”)和正交(也稱為“Q”)分量，如圖1所示。
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的估計(jì)和校正TX LO泄漏的收發(fā)器300的簡(jiǎn)化電路圖。收發(fā)器300可以包括發(fā)射器360和回送電路310。發(fā)射器360可以顯示為TX數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)350的基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以將其轉(zhuǎn)換成處于期望頻率的RF信號(hào)。回送電路310使能通過經(jīng)由段361、362將回送路徑斷開和短路，或者改變回送路徑的增益，或者翻轉(zhuǎn)回送TX信號(hào)的極性或者濾除任何LO諧波來進(jìn)行TX LO泄漏的估計(jì)?；厮碗娐?10可以在芯片外實(shí)施，或者可再使用片上接收器的電路。
[0026]發(fā)射器360可以包括求和器326，327、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)333，334、基帶濾波器328，329以及升頻器337，338。求和器326，327可以將TX LO泄漏估計(jì)與校正單元340計(jì)算出的補(bǔ)償信號(hào)與經(jīng)由路徑365，366發(fā)射的基帶信號(hào)組合以消除TX LO泄漏。DAC333，334可以將數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。這些單元具有與上文針對(duì)圖2所描述的單元相同的功能和特性，除非在本文其它段落進(jìn)行說明。
[0027]示例性的回送電路310可以包括TX LO泄漏估計(jì)與校正單元340、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 331，332、基帶濾波器319，321、降頻器317，318，耦合單元320，耦合單元可以包括LO諧波濾波器315，316和緩沖器311-314。這些單元具有與上文針對(duì)圖2所描述的單元相同的功能和特性，除非在本文其它段落進(jìn)行說明。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于檢測(cè)TX LO泄漏的方法中，例如通過濾波器、緩沖器和/或開關(guān)來打開和光比回送路徑(例如，段361、362 )。在圖3所示的實(shí)施方案中，未使用緩沖器312和313 (以虛線示出)。例如，緩沖器可能關(guān)斷或者僅不包含在電路中。由于用于測(cè)量的回送路徑的形成，會(huì)對(duì)TX造成干擾。緩沖器311和315可以恒定地使能以減少或基本上防止由于路徑367對(duì)TX造成的任何干擾。
[0029]可以順序地執(zhí)行兩種操作模式來檢測(cè)收發(fā)器300中的TX LO泄漏的水平。在第一操作模式中，LO諧波濾波器315和316被禁止，從而測(cè)量回送電路310的DC偏移(DCa)，包括降頻器317和318的LO泄漏。在第二種操作模式中，使能LO諧波濾波器315和316，從而使得TX信號(hào)經(jīng)由路徑段361和362回送到回送電路310并且測(cè)量新的DC偏移(DCb)。
[0030]理論上，DCa與DCb之間的差，即DCb-DCa，應(yīng)當(dāng)是由于TX LO泄漏引起的DC偏移。然而，校準(zhǔn)誤差會(huì)由于在兩種操作模式之間變換時(shí)的阻抗失配引起，因此DCb-DCa也將說明由于回送LO泄漏(也稱為“RX LO泄漏”)變化引起的DC偏移的原因。LO諧波濾波器315和316的最后一級(jí)可恒定地使能以保持降頻器317和318的基本恒定的阻抗。
[0031]禁止和使能LO諧波濾波器的功能可通過其它方式來實(shí)施。例如，LO諧波濾波器的增益可以在第一操作模式和第二操作模式之間改變，而不是完全地禁止和使能LO諧波濾波器315和316。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于檢測(cè)TX LO泄漏的第三種方法中，翻轉(zhuǎn)并測(cè)量回送發(fā)射信號(hào)的極性。使用所有四個(gè)緩沖器311-314。可以順序地執(zhí)行兩種操作模式來檢測(cè)收發(fā)器300中的TX LO泄漏的水平。在第一種操作模式中，使能緩沖器311和314并且禁止緩沖器312和313，并且測(cè)量DC偏移(DC1)。DCl包括由于TX LO泄漏引起的任何DC偏移，以及由于回送電路310引起的任何DC偏移。在第二種操作模式中，使能緩沖器312和313并且禁止緩沖器311和314，并且測(cè)量另一 DC偏移(DC2)。DC2包括由于與DC相比為相反極性的TX LO泄漏引起的任何DC偏移，以及由于回送電路210引起的任何DC偏移。
[0033]DCl與DC2之差，即，DC2-DC1，適當(dāng)?shù)厥怯捎赥X LO泄漏引起的DC偏移的水平的兩倍。換言之，DCl與DC2之差僅是由于TX LO泄漏引起，可以對(duì)TX LO泄漏進(jìn)行精確測(cè)量。另外，該測(cè)量有效地將用于回送TX信號(hào)的回送路徑增益加倍，而回送TX噪聲僅高3dB。因此，回送TX的信噪比高3dB。為了使得TX LO泄漏最小化，可以使DCl與DC2之差最小化。當(dāng)四個(gè)緩沖器311-314放置在回送電路310之前時(shí)，可以通過相對(duì)于TX信號(hào)放緩兩種操作模式之間的變換來使得對(duì)TX的干擾最小化。然而，四個(gè)緩沖器還可以放置在濾波器315、316之內(nèi)，或?yàn)V波器315、316之后(參見圖9)，以使得對(duì)TX的干擾最小化，而不會(huì)放緩兩種操作模式之間的變換。可以使用任何數(shù)量的緩沖器，只要將回送TX信號(hào)的極性翻轉(zhuǎn)即可?？蛇x地，所有上述緩沖器可替換成開關(guān)或其它電路，只要能將回送TX信號(hào)的極性翻轉(zhuǎn)即可。當(dāng)使用開關(guān)時(shí)，等同于使能的緩沖器的功能是關(guān)閉的開關(guān)，并且等同于禁止的緩沖器的功能是打開的開關(guān)。類似于緩沖器，開關(guān)可放置在濾波器之前、濾波器之內(nèi)或?yàn)V波器之后。
[0034]LO諧波濾波器315、316可以濾除LO信號(hào)的諧波。當(dāng)諸如切換混頻器的非線性混頻器用于調(diào)制和解調(diào)信號(hào)時(shí)，LO諧波會(huì)出現(xiàn)。換言之，LO諧波處的TX輸出由下式表示:
[0035]TXoutlo (t) = (AjB1) cos (ω lot) + (Ii3AjB3) cos (3 ω lot) + (Ii5AjB5) cos (5 ω lot)+...
[0036]其中(AJB1) cos (ω lot)是待檢測(cè)和去除的基礎(chǔ)TX LO泄漏，ω i。是LO的角頻率，t是時(shí)間，A1是由于TX基帶中的DC偏移引起的基礎(chǔ)TX LO泄漏的幅值，B1是由于LO與TX輸出的直接耦合引起的基礎(chǔ)TX LO泄漏的幅值。其余項(xiàng)表示更高階的LO泄漏頻率項(xiàng)，其中當(dāng)使用非線性混頻器用于升頻時(shí)得到I^3A1和K5A1，并且B3和B5是當(dāng)TX LO不使用正弦波時(shí)的直接耦合項(xiàng)。
[0037]回送接收器DC項(xiàng)理想地等于檢測(cè)到的TX LO泄漏，如下式所表示:
[0038]RXoutnconly = a j (A^B1)
[0039]其中Ci1是從TX輸出到基礎(chǔ)TX LO處的回送接收器輸出的增益。然而，在回收接收器處的實(shí)際的DC項(xiàng)更密切地接近下式:
[0040]RXoutnconly = a j (AfB1) + a 3 (k3A1+B3) + α 5 (Ic5AfB5) +...
[0041]其中Ci3是第三諧波的增益，Ci5是第五諧波的增益。諧波項(xiàng)Q3Gc3A^B3)和Q5(WB5)降低了 TX LO泄漏估計(jì)的精度，并且應(yīng)當(dāng)去除。LO諧波濾波器315、316可以基本上衰減更高階項(xiàng)Ci3(Ii3A^B3)和Q5Gi5AJB5),得到更接近a I(A^B1)的信號(hào)，對(duì)應(yīng)于回送電路310的后續(xù)測(cè)量的TX LO泄漏。
[0042]回送信號(hào)與接收器的LO之間的相位差也破壞TX LO估計(jì)并且可解釋如本文所述的TX LO泄漏的估計(jì)的原因?？梢酝ㄟ^經(jīng)由路徑363、364注入與估計(jì)的TX LO泄漏水平對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償信號(hào)來消除TX LO泄漏 。例如，具有同相分量Lrc和正交分量Lq。的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)可由TX LO估計(jì)與校正單元340來計(jì)算，并且經(jīng)由求和器326、327注入TX基帶。圖4示出了用于將補(bǔ)償信號(hào)注入TX基帶的另一種方法。
[0043]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的通過DAC施加DC偏移的具有TX LO泄漏估計(jì)與校準(zhǔn)的收發(fā)器400的簡(jiǎn)化電路圖。收發(fā)器400可以具有與如上文針對(duì)圖2和圖3所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它處進(jìn)行說明。另外，收發(fā)器400可以具有用于在TX基帶施加DC偏移的DC偏移DAC471、472。與圖3的收發(fā)器300對(duì)比，收發(fā)器400通過在DAC433、434將信號(hào)已經(jīng)轉(zhuǎn)換成模擬形式之后對(duì)TX基帶信號(hào)進(jìn)行修正來補(bǔ)償TX LO泄漏。DC偏移DAC471、472將由TX LO泄漏估計(jì)與校正單元440計(jì)算出的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)Lrc、Lqc轉(zhuǎn)換成模式形式并且在通過升頻器437、438進(jìn)行調(diào)制之前將補(bǔ)償信號(hào)與模擬形式的TX信號(hào)組合。
[0044]在本發(fā)明的可選實(shí)施方案中，還可以利用回送電路中的諧波拒斥混頻器或者利用回送接收器中具有正弦波LO的諸如線性多路復(fù)用器的線性混頻器通過將LO諧波濾波器放置在降頻之前(諸如在緩沖器411-414之前)來拒斥或避免諧波。緩沖器可嵌入到LO諧波濾波器中。緩沖器還可以由任何隔離電路來實(shí)施，諸如CMOS源極跟隨器。上文所述的濾波器可以由放大器來實(shí)施。雖然沒有如此顯示，LO諧波濾波器可以具有多個(gè)級(jí)。還可以通過切換回送混頻器的LO信號(hào)的極性來有效地翻轉(zhuǎn)TX信號(hào)的極性。在這種方法中，不使用緩沖器412和413 (以虛線顯示)。
[0045]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的用于估計(jì)和校正TX LO泄漏的RF收發(fā)器系統(tǒng)500的框圖。系統(tǒng)500可以包括發(fā)射器510、接收器550、TX LO泄漏估計(jì)與校正單元530和耦合單元520，這些可設(shè)置在共同的集成電路中。這些單元具有與上文針對(duì)圖2至圖4所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它處進(jìn)行說明。在本發(fā)明的該實(shí)施方案中，TX和RX信號(hào)以其組分I分量和Q分量顯示出。
[0046]示例性的發(fā)射器510可以包括:數(shù)字濾波器512.1、512.2以及DAC513、514 ;升頻器516.1,516.2 ;求和器519 ；以及放大器517。如果TX采樣率與DAC (表示為513、514)的采樣率不匹配，則發(fā)射器510還可以包括低通濾波器515.1、515.2。數(shù)字濾波器512.1、512.2可以增強(qiáng)或減弱信號(hào)特征以用于后續(xù)處理。升頻器516.1,516.2可以借助于具有泄漏分量Ln和Lqt的本地振蕩器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的載波頻率。低通濾波器515.1,515.2可以是衰減發(fā)射信號(hào)中的處于采樣頻率倍數(shù)的圖像的圖像拒斥濾波器。低通濾波器515.1、515.2可以將數(shù)據(jù)率與DAC采樣率進(jìn)行匹配，并且可以允許DAC513、514以更高采樣率工作來放寬圖像拒斥要求。在實(shí)施方案中，在功率放大器517的輸出處對(duì)TX信號(hào)進(jìn)行采樣。在另一實(shí)施方案中，在求和器519的輸出處對(duì)TX信號(hào)進(jìn)行米樣。
[0047]在操作中，具有分量I (t)和Q(t)的數(shù)字信號(hào)可在由DAC513、514轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)之前通過數(shù)字濾波器512.1,512.2進(jìn)行濾波。低通濾波器515.1,515.2可以在升頻器515.1、516.2進(jìn)行調(diào)制之前進(jìn)一步調(diào)節(jié)模擬信號(hào)。求和器519隨后可以組合I (t)和Q(t)分量并且輸出單個(gè)信號(hào)。然后，信號(hào)可由功率放大器517放大且作為RF信號(hào)發(fā)射。為了消除TX LO泄漏，TX信號(hào)可在如圖所示進(jìn)行濾波和調(diào)制之前由TX IQ和LO泄漏補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(QEC) 518 處理。
[0048]示例性的接收器550可以包括:降頻器555.1、555.2 ;去假頻濾波器551.1、551.2 ;ADC552、553;以及數(shù)字濾波器554.1、554.2。這些單元具有與上文針對(duì)圖2至圖4所描述的部件相同的功能和特性，除非在本文其它處進(jìn)行說明。降頻器555.1,555.2可以借助于本地振蕩器將信號(hào)從載波頻率轉(zhuǎn)換成LO I和LO Q0去假頻濾波器551.1,551.2可以確保后續(xù)ADC具有足夠的采樣率來防止混疊。
[0049]在操作中，RF信號(hào)可由降頻器555.1、555.2解調(diào)以提取具有分量I和Q的原基帶信號(hào)。模擬信號(hào)可以在由ADC552、553轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之前通過去假頻濾波器551.1,551.2進(jìn)行濾波。可通過數(shù)字濾波器554.1、554.2對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。所接收到的信號(hào)(也稱為“觀察信號(hào)”)可具有泄漏分量Lik和Lqk。
[0050]回送路徑的段521可以通過在例如放大器517進(jìn)行放大之前經(jīng)由濾波器520的發(fā)射器的輸出與接收器550的輸入連接而形成。TX LO泄漏校正信號(hào)可在已經(jīng)測(cè)量TX LO泄漏之后經(jīng)由段522注入發(fā)射路徑。下文所描述的附加的電路可以利用回送路徑對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣以檢測(cè)和補(bǔ)償TX LO泄漏。
[0051]重采樣器534可以延遲計(jì)算機(jī)531確定的重采樣相位在節(jié)點(diǎn)N5和N6處對(duì)接收器550的輸出進(jìn)行采樣。通過LO泄漏估計(jì)過程(諸如圖6所示的過程600)來控制的DC偏移估計(jì)器537估計(jì)接收到的信號(hào)上的DC信號(hào)。LO泄漏估計(jì)過程確保了估計(jì)持續(xù)時(shí)間足以得到DC信號(hào)的良好估計(jì)。估計(jì)器537可以在路徑中(如圖所示)，或者在節(jié)點(diǎn)N3和N4處對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣，而不使用求和器556.1和556.2來施加任何校正。在LO泄漏估計(jì)過程中，重采樣器534可以將采樣的RX信號(hào)輸出到信道相關(guān)器533。信道相關(guān)器533將FIFO緩沖器532所提供的在節(jié)點(diǎn)NI和N2處從發(fā)射路徑采樣的樣本對(duì)于其自身以及由重采樣器534提供的樣本進(jìn)行相關(guān)。也就是說，信道相關(guān)器533用于確定下面的量:
「00521 E Slin)$dn) Si(n) S^(n) and E 卜⑷,
SiAnj sqIn) sq(n) sq (ji—人isq (nj f
[0053]值用于基于公知的技術(shù)來估計(jì)發(fā)射-接收信道h。信道h可用于確定所接收到的載波相位和在時(shí)點(diǎn)“η”處接收器產(chǎn)生的LO之間的相位差β (η)(也稱為“ΤΧ與RX之間的相位差”)，和/或跟蹤相位差隨時(shí)間的變化。如果信道h用于跟蹤相位隨時(shí)間的變化，則可以通過將強(qiáng)的同相dc信號(hào)注入發(fā)射器的同相分量，以及測(cè)量在同相和正交dc信號(hào)中接收到的合成信號(hào)，來初始地確定TX與RX之間的相位差的精確估計(jì)β。在估計(jì)β時(shí)，可使用迭代程序(諸如在下面的方法700中提供的一個(gè))來根據(jù)下面給出的消旋器更新泄漏補(bǔ)償值Lic和Lq。。該程序可重復(fù),使用前次迭代中的Lk^P Lq。的值來細(xì)化β的初始估計(jì)。其它的初始化技術(shù)也可用于測(cè)量β。例如，復(fù)合DC信號(hào)可被注入且接收到的復(fù)合DC信號(hào)被消旋，使得發(fā)射的和接收的DC信號(hào)具有相同的相位。
[0054]讓反(農(nóng)):和IT1(I)表示兩個(gè)不同時(shí)間實(shí)例情況下的信道估計(jì)，相對(duì)信道變化hMl由下式給出
[0055]

【權(quán)利要求】
1.用于檢測(cè)和校正具有發(fā)射器和接收器的系統(tǒng)中的發(fā)射器LO泄漏的電路，其中所述發(fā)射器具有升頻器并且所述接收器具有降頻器，所述電路包括: 耦合單元，其與所述發(fā)射器的輸出和所述接收器的輸入耦合；以及 估計(jì)與校正單元，其與所述發(fā)射器的輸入和所述接收器的輸出耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合單元能夠?qū)⑺霭l(fā)射器和所述接收器彼此電連接和電分離，用于校正所述發(fā)射器LO泄漏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合單元的增益是可選擇和可改變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合單元能夠?qū)⑿盘?hào)反相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合單元包括: 第一緩沖器和第一開關(guān)中的至少一個(gè)，其與所述發(fā)射器的所述輸出和所述接收器的所述輸入耦合；以及 第二緩沖器和第二開關(guān)中的至少一個(gè)，其與所述發(fā)射器的所述輸出和所述接收器的所述輸入f禹合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述耦合單元包括: 第一濾波器，其具有與所述發(fā)射器的第一差動(dòng)輸出耦合的輸入以及與所述接收器的第一差動(dòng)輸入I禹合的輸出； 第二濾波器，其具有與所述發(fā)射器的所述第一差動(dòng)輸出耦合的輸入以及與所述接收器的第二差動(dòng)輸入耦合的輸出； 第三濾波器，其具有與所述發(fā)射器的第二差動(dòng)輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述第一差動(dòng)輸入I禹合的輸出；以及 第四濾波器，其具有與所述發(fā)射器的所述第二差動(dòng)輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述第二差動(dòng)輸入耦合的輸出； 其中所述第一濾波器、所述第二濾波器、所述第三濾波器和所述第四濾波器中的每一個(gè)都包括緩沖區(qū)和開關(guān)中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，還包括: 第一 LO諧波濾波器，其具有與所述第一濾波器的所述輸出和所述第三濾波器的所述輸出耦合的輸入，以及與所述接收器的所述第一差動(dòng)輸入耦合的輸出；以及 第二 LO諧波濾波器，其具有與所述第二濾波器的所述輸出和所述第四濾波器的所述輸出耦合的輸入，以及與所述接收器的所述第二差動(dòng)輸入耦合的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，還包括: 第一 LO諧波濾波器，其具有與所述發(fā)射器的所述第一差動(dòng)輸出耦合的輸入，以及與所述第一濾波器的所述輸入和所述第二濾波器的所述輸入耦合的輸出；以及 第二 LO諧波濾波器，其具有與所述發(fā)射器的所述第二差動(dòng)輸出耦合的輸入，以及與所述第三濾波器的所述輸入和所述第四濾波器的所述輸入耦合的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，并且所述估計(jì)與校正單元的所述輸出在所述信號(hào)的發(fā)射器輸出之前與所述發(fā)射器的所述信號(hào)組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路，其中所述估計(jì)與校正單元的所述輸出在與所述發(fā)射器的所述信號(hào)組合之前轉(zhuǎn)換成模式形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述估計(jì)與校正單元包括:DC偏移估計(jì)器，其與所述接收器的第一差動(dòng)輸出和第二差動(dòng)輸出耦合； 重采樣器，其在所述DC偏移估計(jì)器之后與所述接收器的所述第一差動(dòng)輸出和所述第二差動(dòng)輸出耦合； 延遲計(jì)算機(jī)，其與所述重采樣器耦合； 信道相關(guān)器，其與所述重采樣器耦合； 至少一個(gè)先入先出緩沖器，其具有與所述發(fā)射器的第一差動(dòng)輸入和第二差動(dòng)輸入耦合的輸入，以及與所述信道相關(guān)器耦合的輸出； LO泄漏補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其在所述至少一個(gè)先入先出緩沖器之后與所述發(fā)射器的所述輸入耦合；以及 LO泄漏估計(jì)器，其與所述DC 偏移估計(jì)器、所述延遲計(jì)算機(jī)、所述信道相關(guān)器、所述LO泄漏補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和所述耦合單元耦合。
12.用于使用回送路徑上的電路來判定發(fā)射器LO泄漏的方法，所述電路與所述發(fā)射器的第一差動(dòng)輸出和第二差動(dòng)輸出以及接收器的第一差動(dòng)輸入和第二差動(dòng)輸入I禹合，所述方法包括: 利用所述回送路徑上的所述電路來打開所述回送路徑； 測(cè)量第一 DC偏移； 關(guān)閉所述回送路徑； 測(cè)量第二 DC偏移；以及 根據(jù)所述第一 DC偏移與所述第二 DC偏移之間的差來判定所述發(fā)射器LO泄漏。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述回送路徑: 通過禁止與所述接收器的所述第一差動(dòng)輸入耦合的第一濾波器和與所述接收器的所述第二差動(dòng)輸入耦合的第二濾波器而被打開；以及 通過使能所述第一濾波器和所述第二濾波器而被關(guān)閉； 其中所述第一濾波器和所述第二濾波器各自包括如下至少一個(gè):L0諧波濾波器、緩沖器以及開關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一濾波器和所述第二濾波器按如下至少之一進(jìn)行設(shè)置:(a)與所述發(fā)射器的所述第一差動(dòng)輸出和所述第二差動(dòng)輸出隔離，以及(b)各自具有恒定使能的第一級(jí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將補(bǔ)償信號(hào)注入所述發(fā)射器的路徑，所述補(bǔ)償信號(hào)對(duì)應(yīng)于所判定的發(fā)射器LO泄漏。
16.利用回送路徑上的電路來測(cè)量發(fā)射器LO泄漏的方法，所述電路與所述發(fā)射器的第一差動(dòng)輸出和第二差動(dòng)輸出以及接收器的第一差動(dòng)輸入和第二差動(dòng)輸入I禹合，所述方法包括: 測(cè)量第一 DC偏移； 利用所述回送路徑上的所述電路將發(fā)射信號(hào)的極性反相； 測(cè)量第二 DC偏移；以及 根據(jù)所述第一 DC偏移與所述第二 DC偏移之間的差來判定所述發(fā)射器LO泄漏。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中: 通過使能與所述發(fā)射器的所述第一差動(dòng)輸出和所述接收器的所述第一差動(dòng)輸入耦合的第一濾波器并且使能與所述發(fā)射器的所述第二差動(dòng)輸出和所述接收器的所述第二差動(dòng)輸入耦合的第二濾波器來測(cè)量所述第一 DC偏移； 所述發(fā)射信號(hào)的所述極性翻轉(zhuǎn)，并且通過禁止所述第一濾波器和所述第二濾波器，以及使能與所述發(fā)射器的所述第一差動(dòng)輸出和所述接收器的所述第二差動(dòng)輸入耦合的第三濾波器，以及使能與所述發(fā)射器的所述第二差動(dòng)輸出和所述接收器的所述第一差動(dòng)輸入耦合的第四濾波器來測(cè)量所述第二 DC偏移；以及 所述第一濾波器、所述第二濾波器、所述第三濾波器和所述第四濾波器中的每一個(gè)都包括緩沖器和開關(guān)中的至少一個(gè)。
18.利用回送路徑上的耦合單元來判定發(fā)射器LO泄漏的方法，所述耦合單元與所述發(fā)射器的輸出和接收器的輸入稱合，所述方法包括: 設(shè)定所述耦合單元的增益； 測(cè)量第一 DC偏移； 改變所述耦合單元的所述增益； 測(cè)量第二 DC偏移；以及 根據(jù)所述第一 DC偏移和所述第二 DC偏移之間的差來判定所述發(fā)射器LO泄漏。
19.用于初始化和校準(zhǔn)發(fā)射器LO泄漏測(cè)量的方法，包括: 初始化至少一個(gè)變量； 將開關(guān)和相位中的至少一個(gè)復(fù)位，以及開始第一 DC測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值； 響應(yīng)于期望相位測(cè)量的判定: 初始化發(fā)射與接收相位差測(cè)量和環(huán)路增益測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值； 響應(yīng)于相位測(cè)量完成的判定，基于所述發(fā)射與接收失配測(cè)量和所述環(huán)路增益測(cè)量來計(jì)算發(fā)射與接收失配和環(huán)路增益； 響應(yīng)于期望發(fā)射器LO泄漏測(cè)量的判定: 進(jìn)行關(guān)閉所述開關(guān)和使所述相位反相中的至少一項(xiàng)； 開始DC測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值；以及 響應(yīng)于所述第二 DC測(cè)量完成的判定，計(jì)算和應(yīng)用發(fā)射器LO泄漏補(bǔ)償因數(shù)； 響應(yīng)于發(fā)射器LO泄漏測(cè)量未完成的判定，返回到使開關(guān)和相位中的至少一項(xiàng)復(fù)位，以及開始DC測(cè)量；以及 響應(yīng)于至少一次傳遞未完成的判定，返回到初始化變量。
20.通過更新發(fā)射與接收相位測(cè)量來跟蹤發(fā)射器LO泄漏測(cè)量的校準(zhǔn)的方法，所述方法包括: 初始化變量； 響應(yīng)于期望信道測(cè)量的判定: 開始信道測(cè)量估計(jì)； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值；以及 響應(yīng)于所述信道測(cè)量完成的判定，計(jì)算發(fā)射與接收相位且更新所述發(fā)射與接收相位測(cè)量; 響應(yīng)于不期望信道測(cè)量的判定: 開始粗功率測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值； 響應(yīng)于所述粗功率測(cè)量完成的判定: 設(shè)定估計(jì)參數(shù)； 將開關(guān)和相位中的至少一項(xiàng)復(fù)位，以及開始第一 DC測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值； 響應(yīng)于所述第一 DC測(cè)量完成的判定: 進(jìn)行關(guān)閉所述開關(guān)和使所述相位反相中的至少一項(xiàng)； 開始第二 DC測(cè)量； 等待硬件部件穩(wěn)定到最終值；以及 響應(yīng)于所述第二 D C測(cè)量完成的判定，計(jì)算和應(yīng)用發(fā)射器LO泄漏補(bǔ)償因數(shù)； 響應(yīng)于至少一個(gè)發(fā)射器LO泄漏測(cè)量保持的判定，返回到使開關(guān)和相位中的至少一項(xiàng)復(fù)位，以及開始第一 DC測(cè)量。
【文檔編號(hào)】H04B1/04GK104052507SQ201410093865
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】范建勛, R·阿拉維, S·R·巴爾, D·J·邁克勞瑞恩 申請(qǐng)人:美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司