使用回送電路的發(fā)射器LO泄漏校準(zhǔn)方案制造技術(shù)

提供了利用回送路徑來估計和補償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。通過測量接收器上的DC信號，測量接收到的LO信號與接收器LO信號之間的相位差，以及對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信號的相位翻轉(zhuǎn)，可以測量接收器上的DC信號。該方法可用于初始化或跟蹤校準(zhǔn)方案。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
使用回送電路檢測和校正發(fā)射器LO泄漏的電路和方法
本專利技術(shù)涉及收發(fā)器，更具體地，本專利技術(shù)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。
技術(shù)介紹
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(還稱為基帶信號)格式化。調(diào)制可通過載波的幅值、頻率或相變異來實現(xiàn)。幅值與相位調(diào)制信號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，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封裝件。調(diào)制提出了大的實現(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，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信號發(fā)射。LO泄漏通常將在混頻器120將基帶信號升頻為載波頻率時發(fā)生。LO泄漏由于TX基帶電路中的DC偏移以及TXLO121、122與TX輸出的直接耦合而產(chǎn)生。LO泄漏使得發(fā)射信號品質(zhì)下降并且形成了帶內(nèi)寄生發(fā)射。因此，應(yīng)當(dāng)測量并去除LO泄漏以提高信號品質(zhì)并且符合FCC和其它管理主體建立的標(biāo)準(zhǔn)。TXLO泄漏信號表現(xiàn)為使用同一LO頻率的接收器中的DC信號。因此，TXLO泄漏可通過測量接收器中的DC偏移來檢測到且通過施加與TX基帶中的LO泄漏水平對應(yīng)的DC偏移來消除。然而，測量到的接收器中的DC偏移會被破壞，從而不能精確地反映TXLO泄漏。測量由于連續(xù)運行的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偏移測量的因素是：測量電路本身的LO泄漏，RX的基帶中的DC偏移，接收信號與接收器自身的LO信號之間的相位差，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。當(dāng)接收器中的降頻器使用同一LO信號作為TX時，測量電路本身的LO泄漏會破壞TXLO泄漏測量。測量電路中的任何部件的LO泄漏將降頻到DC。因此，測量到的DC將不是純粹地由于TXLO泄漏，二十還包括來自于測量電路的任何DC偏移。當(dāng)信號被破壞且在其組分同相分量和正交分量中發(fā)射時，接收到的LO信號與接收器產(chǎn)生的LO信號之間的相位差會破壞TXLO泄漏測量。這是因為相位差引起了LO泄漏信號的同相分量與正交分量之間的耦合。另外，相位會由于溫度且隨時間而變化，并且TX信號發(fā)送頻率同樣也會變化。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，會破壞TXLO泄漏測量。當(dāng)切換混頻器用于升頻時，TX輸出將具有與待測量和去除的TXLO泄漏信號對應(yīng)的處于LO基礎(chǔ)頻率的信號，以及處于LO頻率的奇次諧波的附加信號。由于在LO泄漏信號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TXLO泄漏的測量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本領(lǐng)域中需要精確地測量接收器中與TXLO泄漏對應(yīng)的DC信號，減少或去除回送電路中的誤差源，估計接收到的載波信號與接收器LO信號之間的相位差，以及減少或去除當(dāng)使用切換混頻器時的LO諧波。本專利技術(shù)的實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)方案中估計與校正TXLO泄漏的方法和系統(tǒng)。該方法可以包括：測量回送路徑中的RXDC信號。在一種方法中，回送路徑可以打開/關(guān)閉，并且觀察DC信號。在另一方法中，可以通過改變回送路徑的增益來測量DC信號。在第三方法中，可以通過翻轉(zhuǎn)TX相位來測量DC信號。該方法還可以包括濾除LO諧波。這些方法可用于在啟動時、在電路運行期間的任意時間或者在連續(xù)地檢測、跟蹤和消除TXLO泄漏時運行的校準(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)來實現(xiàn)，開關(guān)可以斷開回送路徑且可以使回送路徑短路。附圖說明圖1A示出了常規(guī)的直接轉(zhuǎn)換式發(fā)射器體系結(jié)構(gòu)。圖1B示出了常規(guī)的直接轉(zhuǎn)換式接收器體系結(jié)構(gòu)。圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的系統(tǒng)的框圖。圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的具有用于TXLO泄漏估計與校正的濾波器的收發(fā)器的簡化電路圖。圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的通過DAC施加DC偏移的具有TXLO泄漏估計與校準(zhǔn)的收發(fā)器的簡化電路圖。圖5是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的具有TXLO泄漏估計與校正算法的系統(tǒng)的框圖。圖6是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的圖示出用于估計和校正TXLO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。圖7是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的圖示出用于估計與校正TXLO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。具體實施方式本專利技術(shù)提供了具有濾波器和/或緩沖器的回送路徑，以及對回送的TX信號(“回送的TX信號”還稱為“RX信號”)進(jìn)行采樣以檢測和消除TXLO泄漏的TXLO泄漏估計與校正算法。本專利技術(shù)通過檢測和校正相位差以及去除LO信號的諧波來估計TXLO泄漏。圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的用于估計和校正TXLO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、TXLO泄漏估計與校正單元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可以對基帶信號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。接收器250可以將RF信號進(jìn)行解調(diào)以提取RX(t)。TX(t)理想地等同于RX(t)，但是RX(t)會被TXLO泄漏和其它錯誤破壞。本專利技術(shù)對TXLO泄漏進(jìn)行估計并且基本上消除了TXLO泄漏。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隔離來輔助對于TXLO泄漏的估計測量。TXLO泄漏估計與校正單元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”)測量接收器中的DC信號來估計TXLO泄漏，并且通過修正如雙箭頭231所示的TX(t)來消除TXLO泄漏。耦合單元220和TXLO泄漏估計與校正單元230可分別實現(xiàn)為離散的或者實現(xiàn)為發(fā)射器210或接收器250的部分。耦合單元220和TXLO泄漏估計與校正單元230可經(jīng)由路徑232彼此通信。在實施方案中，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。基帶信號TX(t)可由基帶濾波器215濾波。混頻器214可以利用如圖所示的LO將條件基帶信號升頻為期望頻率。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信號的極性翻轉(zhuǎn)來估計TXLO泄漏。也可以使除了基礎(chǔ)信號之外的基本上所有的LO諧波衰減。在實施方案本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于檢測和校正具有發(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。

【技術(shù)特征摘要】
2013.03.14 US 13/826,3651.一種用于檢測和校正具有發(fā)射器和接收器的系統(tǒng)中的發(fā)射器LO泄漏的電路，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，其中所述耦合單元產(chǎn)生耦合信號；以及估計與校正單元，其與所述發(fā)射器的輸入和所述接收器的輸出耦合，其中所述估計與校正單元被配置為：基于(1)所述耦合信號的反相形式和(2)所述耦合信號的非反相形式之間的差估測所述發(fā)射器LO泄漏；以及基于所述估測對發(fā)射信號應(yīng)用校正。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，其中所述耦合單元產(chǎn)生所述耦合信號的所述反相形式。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，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，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。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：第一子單元，其具有與所述發(fā)射器的所述輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出；第二子單元，其具有與所述發(fā)射器的所述輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出；第三子單元，其具有與所述發(fā)射器的所述輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出；以及第四子單元，其具有與所述發(fā)射器的所述輸出耦合的輸入以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出；其中所述第一子單元、所述第二子單元、所述第三子單元和所述第四子單元中的每一個都包括緩沖區(qū)和開關(guān)中的至少一個。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，其具有與所述第一子單元的所述輸出和所述第三子單元的所述輸出耦合的輸入，以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出；以及第二LO諧波濾波器，其具有與所述第二子單元的所述輸出和所述第四子單元的所述輸出耦合的輸入，以及與所述接收器的所述輸入耦合的輸出，其中所述第一LO諧波濾波器和第二LO諧波濾波器過濾來自所述發(fā)射器的所述輸出的回送發(fā)射信號的諧波。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)射器的所述輸出耦合的輸入，以及與所述第一子單元的所述輸入和所述第二子單元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)射器的所述輸出耦合的輸入，以及與所述第三子單元的所述輸入和所述第四子單元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...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范建勛，R·阿拉維，S·R·巴爾，D·J·邁克勞瑞恩，
申請(專利權(quán))人：美國亞德諾半導(dǎo)體公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US