專利名稱：具有載波泄露補償的正交調制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種正交調制器。
本發明還涉及一種包括一個正交調制器的無線電通信設備，以及一種調制方法。
在美國專利US5012208中公開了一種正交調制器，其對在正交調制器的同相和正交分支中的載波泄露具有自適應抑制功能。在最初調整正交調制和選擇匹配部件時，通過向該同相和正交分支施加一個適當的直流補償(直流)，即可基本消除這種載波泄露。很多因素，諸如溫度、頻率、負載阻抗和載波功率偏差均不足以補償載波泄露。在所述美國專利US5012208中，公開了一種復雜的控制環，用以自適應地調整本地振蕩器到射頻混頻器的輸出的泄露信號，這種控制環在其反饋通路中具有相關器和積分器。在一個與正交調制器耦合的射頻功率放大器的輸出端，該控制環連續地測定并使被發射的射頻功率相關，同時與其相關地連續向正交調制器的輸入端注入直流偏移補償值。
在美國專利US5396196中公開了一種與所述US5012208中公開的類型相似的載波泄露補償。此外，其中所述的載波泄露補償控制環需要一個復雜的偽噪音發生器。
在日本文摘No.07202961中的具有正交調制器的發射機中，公開了一種載波泄露補償電路。一個直流電平檢測器測定正交調制器基帶端的直流電平。根據這些測出的基帶直流偏移信號，一個調整電路調整基帶正交信號的直流電平。
本發明的一個目的是提供一種具有一個簡單而堅固(robust)的載波泄露補償裝置的正交調制器。
本發明的另一個目的是提供一種正交調制器，其中在預定時刻執行載波泄露補償。
本發明的另一個目的是提供一種正交調制器，其中由補償裝置本身產生的可能直流偏移或其它干擾被消除。
本發明還有一個目的是容易地控制載波泄露補償的應用。
本發明還有一個目的是消除串音干擾。
依據本發明，所提供的正交調制器包括
一個同相正交調制支路，由第一數模轉換器、第一防混疊濾波器、第一求和裝置和第一混頻器的第一串聯連接構成；一個正交調制支路，由第二數模轉換器，第二防混疊濾波器、第二求和裝置和第二混頻器的第二串聯連接構成；一個本地振蕩裝置，用于分別向所述第一和第二混頻器提供第一本地振蕩信號和第二本地振蕩信號；一個分別與所述第一和第二混頻器的輸出耦合的第三求和裝置，所述第三求和裝置提供一個經過正交調制的信號；載波泄露測量裝置，用于測定所述同相調制支路中的所述第一本地振蕩信號的第一載波泄露信號和所述正交支路中的所述第二本地振蕩信號的第二載波泄露信號；一個可控信號發生裝置，用于產生第一單調遞增信號和第二單調遞增信號；以及保存裝置，用于保存所述第一和第二單調遞增信號的值，所述保存裝置與所述第一和第二求和裝置耦合以形成反饋回路；所述載波泄露測量裝置采用第一狀態和第二狀態，其中在第一狀態中測定所述第一和第二載波泄露信號，而在第二狀態中控制所述可控信號發生裝置停止產生所述第一和第二單調遞增信號，在測量所述第一和第二載波泄露信號的過程中，從所述第一狀態變為采用第二狀態。
本發明基于這樣的理解影響載波泄露的參數通常緩慢地隨著時間而變，從而不必進行連續的補償。基于這種理解，認識到一個簡單而堅固的載波泄露補償可以在特定的時間點被可操作地實現，例如在接通電源時或者也可能在通信裝置中進行頻道轉換時。當用于諸如寬帶CDMA通信設備之類的通信裝置中時，在理論上不需要頻道轉換，只需要將載波泄露補償應用到通信設備的通電過程中。在這種情況下，在通電之后，用于載波泄露補償分量的電源被切斷，從而在這樣的便攜式通信設備中實現省電。
最好所述載波泄露檢測裝置包括一個第一同步檢測器和一個第一比較器的第一串聯連接和一個第二同步檢測器和一個第二比較器的第二串聯連接，所述第一和第二比較器的相應輸出信號控制所述可控信號發生裝置停止產生所述第一和第二單調遞增信號。這里的載波泄露被正確測量，同時一個明確的標準可用于停止載波泄露補償。
最好所述可控信號發生裝置包括第一計數器和耦合于所述載波泄露測量裝置之間的第一狀態機，以及一個第二計數器和耦合于所述載波泄露測量裝置之間的第二狀態機，當所述載波泄露裝置處于所述第一狀態時，所述第一和第二狀態機將時鐘脈沖饋給所述第一和第二計數器，而所述載波泄露裝置處于所述第二狀態時，停止向所述計數器饋給時鐘脈沖。這里一個非常簡單的裝置被用于數字地產生可控數量的直流偏移補償，直到載波泄露測量裝置停止直流偏移補償為止。
提供一個數模轉換器，用于簡單地注入一個表示數字產生的補償的模擬直流補償信號。濾波器用于濾除由測量裝置中的同步檢測器引入的雙頻載波分量。在這些同步檢測器之前，提供了放大器用于抑制由同步檢測器引入的直流偏移，這些同步檢測器另外還引入額外的載波泄露。
圖1簡略示出了一個無線電通信設備的方框圖。
圖2是依據本發明的正交調制器的第一實施例的方框圖。
圖3是依據本發明的正交調制器的第二實施例的方框圖。
圖4示出了用于依據本發明的正交調制器中的發生器信號。
圖5示出了用于依據本發明的正交調制器中的狀態機。
圖6示出了依據本發明的正交調制器的一部分電路圖。
在附圖中，相同的標記表示相同的特征。
圖1簡略地示出了一個無線電通信設備1的方框圖。無線電通信設備1包括至少一個與天線3耦合的發射機2。在無線電通信設備1是一個無線電收發機的情況下，無線電通信設備1還包括一個只示出了一個低噪音放大器5的接收機4，和一個天線收發轉換開關6，或其它任何將發射機2和接收機4與天線3耦合的適用設備。發射機2包括一個正交調制器7和一個耦合于正交調制器7與天線3之間的功率放大器8。這種無線電收發機結構在所屬技術領域中是公知的。所示的無線電收發機可以是一個FD/TDMA系統，一個CDMA系統，一個無繩電話系統或其它任何適用系統中的蜂窩式無線電收發機。正交調制器7的輸入信號為分別提供給正交調制器的同相和正交支路的實時數字信號I(n)和Q(n)，n為一個整數，表示要被調制的位、片或碼元。正交調制器7包括一個電源控制輸入9，正交調制器的選擇部分可通過它而斷電，這種電路選擇部分的斷電在電路領域中是公知技術。
圖2是依據本發明的正交調制器7的第一實施例的方框圖。正交調制器7包括一個同相調制支路10和一個正交調制支路11。同相調制支路10由第一數模轉換器12，第一防混疊濾波器13、第一求和裝置14和第一混頻器15的第一串聯連接構成，而正交調制支路11由第二數模轉換器16、第二防混疊濾波器17、第二求和裝置18和第二混頻器19的第二串聯連接構成。模數轉換器12提供一個重構信號I(nT),T為一個重構周期。防混疊濾波器13提供一個濾波模擬信號I(t)。同樣，在正交支路11中，數模轉換器16提供一個重構信號Q(nT)，防混疊濾波器17提供一個濾波模擬信號Q(t)。正交調制器7還包括一個本地振蕩器20，其與第一混頻器15的一個差分輸入21耦合，并通過一個90度移相設備22與第二混頻器19的一個差分輸入23耦合。本地振蕩器20向同相和正交混頻器15和19提供一個載波信號。正交調制器7還包括求和裝置24，用于對混頻后的正交調制器信號Im(t)和Qm(t)求和。正交調制器提供一個正交調幅輸出信號s(t)。依據本發明，正交調制器7還包括用于測量信號Im(t)中的第一載波泄露信號和測量信號Qm(t)中的第二載波泄露信號的載波泄露測量裝置，該載波泄露測量裝置包括第一串聯連接25和第二串聯連接26，第一串聯連接25與同相支路10耦合，而第二串聯連接26與正交支路11耦合，在給定的實施例中分別與混頻器15和16的輸出耦合。第一串聯連接25的一個輸出27與狀態機29的一個輸入28耦合，而第二串聯連接26的一個輸出30與狀態機29的一個輸入31耦合。第一串聯連接25是第一放大器40，第一同步檢測器41，第一濾波器42和第一比較器43相串聯。第二串聯連接26是第二放大器44，第二同步檢測器45，第二濾波器46和第二比較器47相串聯。另外狀態機29的輸入為一個控制信號ctl和一個系統時鐘信號clk。在輸出側，狀態機29與用于產生將從濾波模擬信號I(t)和Q(t)中被分別減去的第一單調遞增信號sig1和第二單調遞增信號sig2的可控信號發生裝置耦合。更詳細地，可控信號發生裝置包括一個第一計數器50和一個第二計數器51，第一和第二計數器50和51被狀態機29控制。正交調制器7還包括用于保存信號sig1和sig2的值的保存裝置，該保存裝置包括一個用于保存信號sig1的值的第三數模轉換器52和一個用于保存信號sig2的第四數模轉換器53。在所示的正交調制器7中，本地振蕩器20可通過一個調諧控制輸入60而可調。關于載波泄露補償，本發明的正交調制器7的特征在于一個設定和遺忘(set-and-forget)正交調制器。原則上，在正交調制器7或無線電通信設備1加電時測量正交泄露，并一次完成正交泄露補償。但是如果需要，也可以在其它時刻進行補償，例如在從一個頻道調到另一個頻道時。
為了避免從調制支路10和11引入直流偏移，支路10和11的數字輸入信號被設為零。最好在載波泄露補償期間，功率放大器8被關閉以便防止未調制載波的傳輸。
正交調制器7中載波泄露的設定和遺忘操作如下所述。在對正交調制器7加電的同時，第一和第二同步檢測器41和45測量同相和正交支路10和11中的載波泄露，而同時狀態機29啟動第一和第二計數器50和51，使得單調遞增信號sig1和sig2被分別從濾波模擬信號I(t)和Q(t)中減去。反饋回路用于載波泄露縮減。當同相和調制支路10和11中的載波泄露最小時，比較器43和47分別反復命令狀態機29終止計數器50和51，使得數模轉換器52和53分別保存計數器50和51的當前值。
圖3是依據本發明的正交調制器7的第二實施例的方框圖。在這個簡單的設定和意外載波偏移補償實施例中，只能得到對濾波器13和17的直流偏移補償。在這個實施例中，比較器43和47顯示出比濾波器13和17更低的直流偏移。載波泄露測量裝置分出輸出信號s(t)而代替在同相和調制支路中分支。然后一個控制信號控制狀態機29停止向同相和調制支路10和11輸入補償信號。為了節省引線數，比較器43和47的輸出27和30可被多路復用。
圖4示出了依據本發明的正交調制器7中所使用的發生器信號。可控信號發生裝置最好由計數器50和51構成，即本發明的一個簡單數字實施方案。在這樣一個實施例中，由狀態機29啟動計數器50和51，而補償信號sig1和sig2作為斜坡信號rmp，如圖4所示。能夠應用其它的單調遞增補償信號，例如圖中所示的平方根信號sqt。在啟動載波泄露補償時，這樣的一個平方根信號顯示出一個較陡的斜坡。這個補償過程很快。用于產生這樣的平方根信號的數字信號發生器在所屬技術領域中屬于公知技術。也可以利用可控模擬信號發生器來代替所述的數字發生器，盡管存在著設定和遺忘補償信號失控，即在較長的運行時間內不穩定的危險。可以選擇電容性保存裝置作為保存裝置。
圖5示出了用在依據本發明的正交調制器7中的狀態機29。狀態機29包括一個用作系統時鐘clk的一個啟動/停止控制信號str的輸入70。從而啟動/停止控制信號str和系統時鐘信號clk都被輸入到用于補償信號的同相和正交支路輸入控制的相應與門71和72中。如果啟動/停止信號str具有一個邏輯值“0”，那么與門71和72就會阻塞系統時鐘clk，使得計數器50和51不再接收時鐘脈沖而保留其當前值。如果啟動/停止信號str具有一個邏輯值“1”，系統時鐘則通過而到達相應的與門73和74，其輸出75和76分別與計數器50和51耦合。同此，計數器50和51在被計時的同時產生一個斜坡信號。狀態機29還包括用于同相支路計數器控制的第一負邊緣觸發D觸發器77和用于正交支路計數器控制的第二負邊緣觸發D觸發器78。比較器43和37的輸出信號分別被提供給時鐘輸入D觸發器77和78的時鐘輸入79和80。如果比較器43和47在最小的載波泄露反復切換，則產生負邊緣，同時對D觸發器計時，使得在相反的Q輸出出現邏輯“1”的相反值，即一個視情況而阻塞與門73和74的邏輯值“0”。因此，系統時鐘clk分別被與門73和74阻塞。在給定的例子中，同相和正交計數器控制是獨立完成的。在對正交調制器7加電的同時，一個復位信號rst使D觸發器77和78復位，使得系統時鐘clk能夠再次開始信號生成。在例子中，如前所述，從輸出信號s(t)中測量載波泄露，同時進行對同相和正交支路的系統時鐘控制。然后，狀態機29被簡化為2個與門和一個D觸發器。
圖6示出了依據本發明的正交調制器7的部分電路圖。其中示出了載波泄露測量裝置的第一串聯連接25，即放大器40，同步檢測器41，濾波器42和比較器43的串聯連接與混頻器15耦合，該混頻器與本地振蕩器60耦合。第二串聯連接使用了相似的電路裝置。在給定的例子中，所有信號都是差分信號。混頻器15是一個由晶體管Q1,Q2,Q3和Q4構成的平衡混頻器，信號I(t)被提供給混頻器15的尾晶體管(tailtransistors)Q5和Q6。在混頻器15中，還示出了偏壓電阻80,81,82和83，以及一個尾電流源84。在輸出側，混頻器耦合于由晶體管Q7和Q8構成的放大器40，晶體管Q7和Q8具有偏壓電阻90,91,92和93。放大器40抑制由混頻器41產生的直流偏移。在所示的電路中，還消除了由晶體管Q1,Q2,Q3和Q4間的電容性耦合引起的載波泄露。在輸出側，放大器耦合于混頻器42，一個由平衡晶體管Q9,Q10,Q11和Q12，尾晶體管Q13和Q14，尾電流源93以及與電源Vc耦合的電流源94和95構成的同步檢測器。濾波器42可以是一個電容器。濾波器42消除了由同步檢測器41產生的雙倍載波頻率。
鑒于前面的描述，對所屬技術領域的技術人員來說，在不偏離由后面所附的權利要求確定的本發明的精神和范圍的前提下，顯然可做出不同的修改，因此本發明并不僅限于所提供的實施例。應當理解權利要求中的“包括”并不排除權利要求中列出的元件或步驟之外的其它元件或步驟。
權利要求
1．一種正交調制器，包括一個同相正交調制支路，由第一數模轉換器、第一防混疊濾波器、第一求和裝置和第一混頻器的第一串聯連接構成；一個正交調制支路，由第二數模轉換器、第二防混疊濾波器、第二求和裝置和第二混頻器的第二串聯連接構成；一個本地振蕩裝置，用于分別向所述第一和第二混頻器提供第一本地振蕩信號和第二本地振蕩信號；一個分別與所述第一和第二混頻器的輸出耦合的第三求和裝置，所述第三求和裝置提供一個經過正交調制的信號；載波泄露測量裝置，用于測定所述同相調制支路中的所述第一本地振蕩信號的第一載波泄露信號和所述正交支路中的所述第二本地振蕩信號的第二載波泄露信號；一個可控信號發生裝置，用于產生第一單調遞增信號和第二單調遞增信號；以及保存裝置，用于保存所述第一和第二單調遞增信號的值，所述保存裝置與所述第一和第二求和裝置耦合以形成反饋回路；所述載波泄露測量裝置采用第一狀態和第二狀態，其中在第一狀態中測定所述第一和第二載波泄露信號，而在第二狀態中控制所述可控信號發生裝置停止產生所述第一和第二單調遞增信號，在測量所述第一和第二載波泄露信號的過程中，從所述第一狀態變為采用第二狀態。
2．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述第一和第二單調遞增信號為斜坡信號。
3．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于在對所述正交調制器加電的同時，啟動所述可控信號發生裝置以產生所述第一和第二單調遞增信號。
4．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述本地振蕩器裝置是可調的，并且在調整所述本地振蕩器裝置之后，啟動所述可控信號發生裝置以產生所速第一和第二單調遞增信號。
5．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述載波泄露測量裝置與所述第一和第二混頻器的所述相應輸出耦合。
6．如權利要求7所述的正交調制器，其特征在于所述載波泄露檢測裝置包括一個第一同步檢測器和一個第一比較器的第一串聯連接和一個第二同步檢測器和一個第二比較器的第二串聯連接，所述第一和第二比較器的相應輸出信號控制所述可控信號發生裝置停止產生所述第一和第二單調遞增信號。
7．如權利要求6所述的正交調制器，其特征在于第一濾波器耦合于所述第一同步檢測器和所述第一比較器之間，而第二濾波器耦合于所述第二同步檢測器和所述第二比較器之間，所述第一和第二濾波器分別濾除所述第一和第二本地振蕩器信號的雙頻分量。
8．如權利要求6所述的正交調制器，其特征在于第一放大器耦合于所述第一混頻器的所述輸出與所述第一同步檢測器的一個輸入之間，而第二放大器耦合于所述第二混頻器的所述輸出與所述第二同步檢測器之間。
9．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述載波泄露測量裝置在所述第一和第二混頻器的輸入側耦合于所述同相和正交調制支路。
10．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述可控信號發生裝置包括第一計數器，第二計數器，和一個狀態機，所述狀態機耦合于所述載波泄露測量裝置、所述第一和第二計數器之間，并且當所述載波泄露裝置處于所述第一狀態時，所述狀態機將時鐘脈沖饋給所述第一和第二計數器，而在所述載波泄露裝置處于所述第二狀態時，停止向所述第一和第二計數器饋給時鐘脈沖。
11．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述保存裝置包括一個用于保存所述第一單調遞增信號的所述值的第三數模轉換器和一個用于保存所述第二單調遞增信號的所述值的第四數模轉換器。
12．如權利要求1所述的正交調制器，其特征在于所述同相和正交調制支路以及所述載波泄露測量裝置中的模擬信號為差分信號。
13．一種至少具有發射能力的無線電通信設備，所述無線電通信設備包括一個帶有正交調制器的發射機，所述正交調制器包括一個同相正交調制支路，由第一數模轉換器、第一防混疊濾波器、第一求和裝置和第一混頻器的第一串聯連接構成；一個正交調制支路，由第二數模轉換器、第二防混疊濾波器、第二求和裝置和第二混頻器的第二串聯連接構成；一個本地振蕩裝置，用于分別向所述第一和第二混頻器提供第一本地振蕩信號和第二本地振蕩信號；一個分別與所述第一和第二混頻器的輸出耦合的第三求和裝置，所述第三求和裝置提供一個經過正交調制的信號；載波泄露測量裝置，用于測定所述同相調制支路中的所述第一本地振蕩信號的第一載波泄露信號和所述正交支路中的所述第二本地振蕩信號的第二載波泄露信號；一個可控信號發生裝置，用于產生第一單調遞增信號和第二單調遞增信號；以及保存裝置，用于保存所述第一和第二單調遞增信號的值，所述保存裝置與所述第一和第二求和裝置耦合以形成反饋回路；所述載波泄露測量裝置采用第一狀態和第二狀態，其中在第一狀態中測定所述第一和第二載波泄露信號，而在第二狀態中控制所述可控信號發生裝置停止產生所述第一和第二單調遞增信號，在測量所述第一和第二載波泄露信號的過程中，從所述第一狀態變為采用第二狀態。
14．一種調制方法，包括將一個第一數字信號轉換成一個模擬同相信號；將一個第二數字信號轉換成一個模擬正交信號；對所述模擬同相信號濾波并與一個載波信號混頻；對所述模擬正交信號濾波并與所述載波信號的一個移相版本混頻；對所述混頻模擬同相信號和所述混頻模擬正交信號求和，以便形成一個正交調幅信號；從選擇的所述濾波模擬同相信號，所述濾波模擬正交信號，所述混頻模擬同相信號，所述混頻模擬正交信號以及所述正交調幅信號中測量所述載波信號中的載波泄露；從所述濾波模擬同相信號中減去第一單調遞增補償信號，并從所述濾波模擬正交信號中減去第二單調遞增補償信號；在減去所述第一和第二單調遞增補償信號的同時，確定所述測出的載波泄露是否為最小；以及當判斷出所述測出的載波泄露為最小時停止所述減除。
全文摘要
一種具有設定和遺忘載波泄露補償的正交調制器,該正交調制器由一個同相和一個正交支路構成。在同相和正交支路中,實時數字信號被轉換成模擬信號,對模擬信號濾波,濾波后的模擬信號分別與一個載波信號和該載波被移相90度后的信號一起被調制。調制后的同相和正交信號相加以形成一個正交調幅信號。最好在對正交調制器加電的同時,測量同相和正交支路中的載波泄露。當載波泄露在相應的同相和正交支路中為最小時,測出的載波泄露被提供給來回切換的比較器。在對正交調制器加電的同時,狀態機啟動信號發生器,該喜歡發生器分別將補償信號輸入到同相和正交支路中,使得同相和正交支路中的直流偏移減少,從而降低了同相和正交支路中的載波泄露。當比較器反復切換時,命令狀態機停止對相應喜歡發生器的控制,從而其輸出信號被固定。
文檔編號H03C3/00GK1306691SQ00800924
公開日2001年8月1日 申請日期2000年3月6日 優先權日1999年3月24日
發明者R·莫辛德拉, P·斯特雷特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司