以非連續方式操作的本機振蕩器發生器的相位檢測和校正的制作方法
【專利說明】以非連續方式操作的本機振蕩器發生器的相位檢測和校正
[0001]根據35U.S.C.§ 119的優先權要求
[0002]本申請要求2013年3月14日提交的美國專利申請序列號N0.13/829，232的權益，其通過引用整體納入于此。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]本公開一般涉及電子元件，尤其涉及用于生成用于變頻的本機振蕩器(LO)信號的技術。
【背景技術】
[0006]無線設備(例如，蜂窩電話或智能電話)可傳送和接收數據以與無線通信系統進行雙向通信。無線設備可包括用于數據傳送的發射機以及用于數據接收的接收機。對于數據傳送，發射機可以用數據來調制發射LO信號以獲得經調制射頻(RF)信號，放大經調制RF信號以獲得具有恰當發射功率電平的輸出RF信號，并經由天線向基站發射該輸出RF信號。對于數據接收，接收機可經由天線獲得接收到的RF信號，放大該接收到的RF信號并用接收LO信號對該接收到的RF信號進行下變頻，并處理該經下變頻的信號以恢復由基站發送的數據。LO信號是目標頻率處的周期性信號(例如，正弦信號或方波信號)并可被用于變頻。
[0007]無線設備可包括LO發生器以生成用于發射機的發射LO信號和用于接收機的接收LO信號。LO發生器可以非連續地操作并且可以僅在需要時被上電以生成LO信號從而降低功耗。可期望支持LO發生器的非連續操作。
[0008]概述
[0009]本文中公開了用于檢測并校正由周期性地上電和斷電的LO發生器生成的LO信號的相位非連續性的技術。該LO發生器可以用在接收機中并且可以周期性地在數據接收的時間區間期間上電，以及在剩余的時間區間期間斷電從而節省電池電量。周期性地將LO發生器上電和斷電可能結果導致LO信號具有非連續相位。
[0010]在本公開的一方面，來自LO發生器的LO信號的相位可以在當LO發生器上電時被檢測。LO信號的被檢測到的相位非連續性可以被校正從而為該LO信號達成連續相位。
[0011]在一個設計中，無線設備可包括LO發生器和相位檢測器。LO發生器可生成用于變頻的LO信號并且被周期性地上電和斷電。當LO發生器上電時，相位檢測器可檢測LO信號的相位。LO信號的檢測到的相位可被用以標識該LO信號的相位非連續性。無線設備可進一步包括下變頻器、單頻調發生器、和相位校正器。該單頻調發生器可以生成用以在當LO發生器上電時檢測LO信號的相位的單頻調信號。下變頻器可以用該LO信號將該單頻調信號下變頻并且提供經下變頻的信號。相位檢測器可以基于經下變頻的信號來檢測LO信號的相位。
[0012]在一個設計中，相位檢測器可包括至少一個低通濾波器、以及相位檢測電路。低通濾波器可以接收經下變頻的信號，并且提供包括異相90度的四個信號在內的經濾波信號。該相位檢測電路可檢測這四個信號的相位并且可以基于這四個信號的所檢測到的相位來確定LO信號的相位。該相位校正器可以(i)在模擬域中通過交換和/或反相該LO信號的同相(I)和正交(Q)信號；或(ii)在數字域中通過旋轉從經下變頻信號獲得的I和Q樣本，來校正LO信號的相位非連續性。
[0013]以下更加詳細地描述本公開的各種方面和特征。
[0014]附圖簡述
[0015]圖1示出了無線設備與不同的無線系統通信。
[0016]圖2示出了圖1中的無線設備的框圖。
[0017]圖3示出了上電時具有非連續相位的LO信號。
[0018]圖4示出了用以檢測LO信號的相位非連續性的電路。
[0019]圖5示出了圖1中的無線設備內接收機的設計。
[0020]圖6A和6B示出了檢測LO信號的相位的示例。
[0021]圖7A和7B示出了兩個示例性幀結構。
[0022]圖8A和8B示出兩個示例性相位校準時間線。
[0023]圖9示出用于生成LO信號的過程。
[0024]圖10示出了用于使用單頻調發生器來確定LO信號的相位的過程。
[0025]詳細描述
[0026]以下闡述的詳細描述旨在作為本公開的示例性設計的描述，而無意表示可在其中實踐本公開的僅有設計。術語“示例性”在本文中用于表示“用作示例、實例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何設計不必被解釋為優于或勝過其他設計。本詳細描述包括具體細節以提供對本公開的示例性設計的透徹理解。對于本領域技術人員將明顯的是，沒有這些具體細節也可實踐本文描述的示例性設計。在一些實例中，公知的結構和器件以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性設計的新穎性。
[0027]本文中公開了用于檢測并校正由非連續LO發生器生成的LO信號的相位非連續的技術。這些技術可被用于各種電子設備，諸如無線通信設備。
[0028]圖1示出能夠與不同無線通信系統120和122通信的無線設備110。無線系統120和122可各自是長期演進(LTE)系統、碼分多址(CDMA)系統、全球移動通信(GSM)系統、無線局域網(WLAN)系統、或其他某個無線系統。CDMA系統可實現寬帶CDMA(WCDMA)、CDMAIX、時分同步碼分多址(TD-SCDMA)、或某個其他版本的CDMA。TD-SCDMA也被稱作通用地面無線電接入(UTRA)時分雙工(TDD)1.28Mcps選項或低碼片率(LCR)。LTE支持頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)兩者。例如，無線系統120可以是LTE系統，而無線系統122可以是TD-SCDMA系統。出于簡化起見，圖1示出了無線系統120包括一個基站130和一個系統控制器140，而無線系統122包括一個基站132和一個系統控制器142。一般而言，每個無線系統可包括任何數目的基站以及網絡實體的任意集合。每個基站可以支持其覆蓋內的無線設備的通信。
[0029]無線設備110還可以指用戶裝備(UE)、移動站、終端、接入終端、訂戶單元、站等。無線設備110可以是蜂窩電話、智能電話、平板設備、無線調制解調器、個人數字助理(PDA)、手持式設備、膝上型計算機、智能本、上網本、無繩電話、無線本地環路(WLL)站、藍牙設備、等等。無線設備110可以能夠與無線系統120和/或122通信。無線設備110還可以能夠接收來自廣播站(例如廣播站134)的信號、來自一個或多個全球導航衛星系統(GNSS)中的衛星(例如，衛星150)的信號等。無線設備110可以支持用于無線通信的一種或多種無線電技術，諸如 LTE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA IX、GSM、802.11 等等。
[0030]圖2示出了圖1中的無線設備110的示例性設計的框圖。為了簡化起見，圖2示出了用于一個天線210的一個接收機220和一個發射機280的無線設備110。一般而言，無線設備110可包括用于任何數目的發射機、任何數目的接收機，以及任何數目的天線以支持任何數目的無線電技術和任何數目的頻帶的通信。
[0031]接收機或發射機可以用超外差式架構或直接變頻式架構來實現。在超外差式架構中，信號在RF和基帶之間以多級變頻，例如對于接收機來說，在一級中從RF到中頻(IF)，然后在另一級中從IF到基帶。在直接變頻式架構(也被稱為零IF(ZIF)架構)中，信號在一級中在RF和基帶之間被變頻。超外差式以及直接變頻式架構可以使用不同的電路塊和/或具有不同的要求。在圖2所示的示例性設計中，接收機220和發射機280用直接變頻式架構來實現。本文中所描述的技術可以用于直接變頻架構和超外差式架構兩者。
[0032]在接收路徑中，天線210從基站和/或其他發射機站接收下行鏈路信號并且向天線接口電路212提供天線輸出信號。天線接口電路212路由(并可能濾波)天線輸出信號并且向接收機220提供接收到的RF信號(RXin)。天線接口電路212可包括開關、雙工器、共用器、濾波器、匹配電路等。
[0033]在接收機220內，低噪聲放大器(LNA) 222放大接收到的RF信號并且經由耦合電路224向下變頻器230提供經放大的RF信號。下變頻器230用來自LO發生器260的LO信號將經放大的RF信號從RF下變頻到基帶并且提供經下變頻的I和Q信號(Idc和Qdc)。LO信號包括同相LO信號(ILO)和正交LO信號(QLO)，其中QLO信號相對于ILO信號異相90度。接收電路240放大并濾波經下變頻的I和Q信號并且向數據處理器/控制器290提供I和Q輸入基帶信號(Iin和Qin)。接收電路240可包括濾波器、放大器、匹配電路等等。處理器290將I和Q輸入基帶信號數字化以獲取I和Q樣本并且進一步處理這些樣本以恢復發送到無線設備110的數據。如以下所描述的，接收機220內的一些信號可以是差分信號。
[0034]LO發生器260生成用于下變頻器230的LO信號。LO發生器260可包括一個或多個壓控振蕩器(VCO)、鎖相環(PLL)、基準振蕩器、分頻器、緩沖器等等。相位校正器266可存在并且可從LO發生器260接收ILO和QLO信號，并且將這些信號交換和/或反相(若有需要)，以獲取具有連續相位的經相位校正的ILO和QLO信號。單頻調發生器270生成目標頻率處的單頻調信號。單頻調信號是周期性信號，其沒有任何數據調制并且包括目標頻率處的基信號分量，并且有可能包括在目標頻率的整數倍處的諧波。如以下所描述的，該單頻調信號可以用以檢測LO信號的相位非連續性。該單頻調信號可以被提供給耦合電路224或LNA 222。相位檢測器250從下變頻器230接收經下變頻的I和Q信號，檢測LO信號的相位，并且提供檢測到的相位。參考信號發生器262生成參考頻率處的參考信號，并且可向數據處理器290、LO發生器260和/或其他電路提供參考信號。
[0035]在發射路徑中，數據處理器290處理要被傳送的數據并且向發射機280提供I和Q輸出基帶信號。在發射機280內，發射電路282放大I和Q輸出基帶信號并對其進行濾波，并且提供經調理的I和Q基帶信號。發射電路282可包括放大器、濾波器、匹配電路等等。上變頻器284基于來自LO發生器288的發射(TX) LO信號將經調理的I和Q基帶信號從基帶上變頻到RF并且提供經調制的RF信號。功率放大器(PA) 286放大經調制RF信號并提供具有恰當發射功率電平的輸出RF信號。輸出RF信號被路由通過天線接口電路212并經由天線210來發射。
[0036]圖2示出了接收機220和發射機280的示例性設計。發射機和接收機還可包括圖2中未示出的其他電路，諸如濾波器、匹配電路等。圖2也示出了包括一個接收機220和一個發射機280的無線設備110。一般而言，無線設備可包括任何數目的接收機和任何數目的發射機以支持任何數目的頻帶、任何數目的天線、以及任何數目的無線電技術。例如，無線設備110可包括用于覆蓋低于1000兆赫(MHz)的頻率的低頻帶、覆蓋從1000MHz到2300MHz的頻率的中頻帶、和/或覆蓋高于2300MHz的頻率的高頻帶中的每一者的一個或多個接收機和一個或多個發射機。接收機220和發射機280的全部或部分可實現在一個或多個RFIC(RFIC)、模擬集成電路(IC)、混和信號IC等上。例如，接收機220內的所有電路可以實現在RFIC上。
[0037]數據處