專利名稱：發射機中的同相和正交發送支路的校準的制作方法
技術領域：
本發明涉及正交發射機或收發機中的同相和正交支路的校準，該發射機或收發機基于零中頻或低中頻的結構。該發射機或收發機是基于稱為IEEE 802.11a或IEEE802.11b的標準設計的，可以是蜂窩電話，也可以是其它任何適合的無線頻率設備。
背景技術：
基于零中頻(Intermediate Frequency)或低中頻的發射機或收發機的結構在本領域是公知的。該發射機具有同相和正交的發射支路，以及上變頻基帶信號到無線頻率信號的上變頻器，典型的是一對正交混頻器。所述的零中頻或低中頻接收機通常是通過芯片上的集成電路所實現的。由于在接收機的芯片上不同的元件采取的不對稱的布局，比如傳送濾波器或其他元件偏離中心位置的結構，會產生不匹配。這樣的不匹配會在上變頻之前于發射支路中產生直流偏移，因而在上變頻信號中的不不希望的本振(LO)成分。所述不希望的本振(LO)成分，也就是LO——饋通，可能是一種這樣的惡劣特性，導致依靠元件和IC-處理擴展，也不能滿足用戶的需要。
發明概述本發明的目的旨是提供一種有效的和最佳的校準正交發射機方法。
根據本發明，提供一種校準正交發射機的方法，所述方法包括插入第一校準信號到所述正交發射機的同相傳輸支路中；插入第二校準信號到所述正交發射機的正交發射支路，所述第一和第二校準信號在所述發射機執行上變頻之前進行插入，并且其分別是由第一和第二數字信號所產生的；檢測上變頻的信號；數字化所述檢測的上變頻信號；和當至少修改所述第一和第二數字信號各自的最高有效位比特時，通過交替地確定第一和第二校準信號，使同相和正交發射支路得到校準(19)，根據所述修改至少最高有效位比特保持校準位的值與數字化后的檢測的上變頻信號的最小值相對應。
本發明基于首先和快速地去除重大錯誤的理解，例如在同相和正交發射支路主要方面的DC偏移錯誤，因此避免不必要的重復的校正循環。
優選和先進的方案為交互發射支路校正方案，如應用于產生校準信號的數字信號的最高有效位，也可以連續地應用于數字信號的次有效位。
為了檢測是否能得到更好的校準結果，嘗試使用檢測的校正信號的鄰近值，并且將這樣檢測的最好結果作為最終校正信號。
在低中頻發射機結構的情況中，信號音頻校正信號輸入至發射機，在檢測器前安排一個濾波器用以濾波輸出上變頻音頻信號和抑制本振信號。
附圖簡要說明
圖1是本發明的正交發射機結構圖。
圖2是RF峰值檢測器電路圖。
圖3是發射機的部分結構圖，說明了使用濾波器和RF峰值檢測器的檢測。
圖4是圖解本發明的第一流程圖。
圖5是圖解本發明的第二流程圖。
圖6是圖解本發明的第三流程圖。
在所有圖中相同的部分使用相同的附圖標記。
實施例的詳述圖1是本發明正交發射機1的結構圖。發射機1包含基帶電路或芯片2，通過數/模轉換器(DAC)3和4各自的基帶發射信號TX1和TXQ進入同相發射支路5和正交發射支路6。同相支路5包含一個低通發射濾波器7、放大器8、插入器(injector)或加入器9以及混頻器10。正交支路6包含低通發射濾器11、放大器12、插入器或加入器13以及混頻器14。混頻器10和14的輸出信號混合并提供給功率放大器15。本振電路或合成器16包括一個正交發射支路6的90°相位轉換器，提供本振信號給上變頻基帶發射信號。在零中頻發射結構的情況下，不存在發射基帶信號時執行發射校正信號。在低中頻發射機結構的情況下，一起執行發射校正信號同基帶語音信號。發射機可以包括在一個進一步具有接收機的收發機中。在給出的例子中，設置兩個正交混頻器10和14以提供上變頻基帶信號。其它合適的正交發射機的結構也是適用的，包括顯示多重上變頻階段的發射機結構。插入器9和13適宜耦合在模數轉換器3和4上。可選的是，插入器3和4可以被配置在同相和正交發射支路的更上游，在混頻器10和14之前。
出于校準的目的，發射機1還包括一個RF檢測器17，在混頻器10和14的輸出處檢測RF信號；一個模數轉換器18使檢測上變頻信號數字化；一個狀態機19執行校準算法；以及數模轉換器20和21，分別向插入器9和13提供校準信號。狀態機19可以以綜合邏輯實現。該綜合邏輯是由硬件描述語言編碼提供的綜合工具所生成的門電平網絡列表產生的。硬件描述語言編碼包括校準算法。可選的是，狀態機19可以至少在處理器上部分地執行，或者是作為可編程邏輯或其它合適的手段來執行校準算法。狀態機19分別為數模轉換器20和21提供的數字信號DS1和DS2中產生校準信號。使用綜合邏輯的狀態機19的實施方式對極高頻實現十分有用，例如，2.4GHZ或甚至5.0GHZ或以上的頻率。應用處理器的狀態機19的實施方式也可以使用在實質上較低的頻率發射機。例如，RF檢測器17的輸出電壓范圍是0-2V。數模轉換器20和21。例如5比特變頻器，提供輸出電流的范圍為-20μA到+20μA，也就是正的或負的輸出。可選的是，數模轉換器輸出電流的范圍為0μA到+40μA，也就是說，只是正的輸出電流。也可以接受其它字長或輸出電流。通過的校準信號大體上是DC偏移補償信號，但是由于校準的反饋環作用，其同時也補償其它的不匹配。
圖2是檢測上變頻信號的RF峰值檢測器30的電路圖。RF峰值檢測器耦合在本地振蕩器16的儲能電路上，儲能電路包括感應器31、32和電容器33。RF峰值檢測器30包括AC耦合的晶體管34和35的平衡對的第一階段，通過電容36和37到儲能電路。平衡對耦合到另一個平衡對晶體管38和39上，在其尾部晶體管40向電容器41提供一個雙校準信號，這樣就為RF檢測器30提供了平滑的雙校準輸出信號。使用關系式CV＝If進行計算，C為電容，V為電壓，I為電流，f是一個高頻率，例如2.4GHZ，電容的值是可選擇的，從而I為一個非常低的電流值。
圖3是發射機使用濾波器40和RF峰值檢測器17進行檢測的部分結構圖。濾波器40過濾信號以進行檢測，并且抑制本地振蕩信號。在本實施方案中，發射機具有低中頻結構。
在零中頻和低中頻發射機的結構中，校準最終達到最小的檢測器輸出信號。在校準處理中，判別三個主要功能，確定偏移標識，確定偏移補償信號的數量以及檢測鄰近的偏移值以獲得較好的結果。
圖4是本發明的第一流程圖，示出了確定偏移標識。例如在同相發射支路(Offset-I)上，在模塊50中，任何一個偏移信號的標識，數字信號DS1和DS2被設置為負的標識值。Offset-I還給出校準起始值。可選的是，標識的設定也可以首先在正交發射支路中進行。此外，讀取檢測器的輸出，并且在其數字化之后存儲到門邏輯的存儲單元中。所述的存儲單元典型的是由一個耦合觸發器構成的。隨后，在模塊51中，Offset-I被設置為正的標識值和校準起始值，檢測輸出被再次讀取。在模塊52中，檢測最后讀取的峰值檢測輸出是否大于在先存儲的峰值檢測輸出。如果是，在模塊53，Offset-I的標識被重新設置成一個負的標識值。對Offset-Q同樣重復以上處理過程，或者首先從Offset-Q開始，然后是Offset-I。
圖5是本發明的第二流程圖，示出了確定偏移補償信號的數量。在模塊60處存儲當前讀出的檢測輸出。而后，在模塊61，轉化Offset-I的最高有效位比特(MSB)，在模塊62，檢測輸出被再次讀出。在塊63，檢測最后讀取的峰值檢測輸出是否大于在先存儲的峰值檢測輸出。如果是，在模塊64，Offset-I的最高有效位比特根據其原始值被重置，也就是轉換之前的值。對Offset-Q同樣重復以上處理過程。該處理可替代為從Offset-Q開始，而后Offset-I。優選的方式為，以上處理在Offset-I和Offset-Q的次有效位上連續地重復，比特MSB-1直到LSB(最低有效位比特)，從而，每個比特在發射機的I-支路和Q-支路之間交替。
根據以上描述，因而本發明通常的特征在于每個較準步驟在發射機的I-信道和Q-信道之間進行交替。這種方法非常具有時間效率，因為其避免了不必要的重復較準步驟。進一步，查找—比較機制使得其應用比特切換來找尋所其適宜的。該執行過程是緊湊且有保證的，整個查找范圍覆蓋了偏移補償所需要的范圍。
次最佳方案可以為在至少所描述的比特轉換機制對MSB進行應用的時候，應用設置數字信號DS1和DS2，使得去除較大的偏移錯誤。舉例說明該次最佳方案
a首先是所有I-信道的比特，然后是所有Q-信道的比特。
b.交替I-信道和Q-信道的MSB，然后I-信道所有的進一步比特，Q一信道所有的進一步比特。
c.交替I-信道和Q-信道中MSB和MSB-1，然后I-信道所有的進一步比特，Q-信道所有的進一步比特。
在沒有交替請求的位置，仍然需要較準的重復循環。
圖6是本發明的第三流程圖，檢測鄰近的偏移值以獲得較好的結果。在模塊70，存儲當前的檢測輸出。在模塊71，Offset-I設置為Offset-I減一。在模塊72，再次讀取檢測輸出。在模塊73，檢測最后讀取的檢測輸出是否大于在先存儲的檢測輸出。如果是，在模塊74，Offset-I設置為Offset-I減二。而后，在模塊76，檢測最后讀取的檢測輸出是否大于在先存儲的檢測輸出。如果是，在模塊77，Offset-I被設置為其原始的值，也就是其在鄰近檢測之前的值。對Offset-Q同樣重復以上處理過程。
根據前述的觀點，本領域的普通技術人員可以顯而易見地在本發明以下的從屬權利要求中所定義的以及不限制在本發明所提供實例的精髓和范圍內作出各種修改。單詞“包括”并不排斥存在的權利要求中所列舉的另外的單元或步驟。
權利要求
1.一種校準正交發射機的方法，該方法包括將第一校準信號插入(9)到所述正交發射機的同相發射支路中；將第二校準信號插入(13)到正交發射機的正交發射支路，所述第一和第二校準信號在所述發射機執行上變頻(10，14)之前進行插入，并且其分別是由第一和第二數字信號所產生的；檢測(17)上變頻的信號；數字化(18)檢測后的上變頻信號；和當至少修改所述第一和第二數字信號各自的最高有效位比特時，通過交替地確定第一和第二校準信號，使同相和正交發射支路得到校準(19)，在修改所述至少最高有效位比特時，保持與數字化后的檢測的上變頻信號的最小值相對應的校準位的值。
2.如權利要求1所述的方法，其中通過對所述第一和第二數字信號中次有效位設置重復所述交替地確定該第一和第二較準信號，進一步較準所述同相和正交傳輸支路，從而同時按照有效位連續地變更所述次有效位的設置，連續地保持較準比特的值與所述數字化檢測上變頻信號的最小值相對應。
3.權利要求1所述的方法，其中通過分別設置所述第一和第二數字信號的起始值和相應的第一和第二標識值，第一次確定所述第一和第二數字信號各自的標識，并且保持所述標識值，該值對應的數字化后的檢測的上變頻信號是最小的。
4.如權利要求1所述的方法，其中通過檢測所述第一和第二數字信號的鄰近值，進一步較準所述同相和正交支路，看其是否比初始找到的最佳校準更好，從而抑制所述初始確定的第一和第二數字信號的第一和第二數字的值，和所述的第一和第二數字信號的鄰近數字值，數字化檢測上變頻信號對于所述數字值是最小的。
5.一個發射機包括一個同相發射支路，其具有第一混頻裝置(10)和用來在所述第一混頻裝置(10)的輸入端插入第一校準信號的第一插入裝置(9)；一個正交發射支路，其具有第二混頻裝置(14)和用來在所述第二混頻裝置(14)的輸入端插入第二校準信號的第二插入裝置(13)，所述第一和第二混頻裝置(10，14)被配置成使基帶發送信號上變頻為上變頻信號，以及所述第一和第二校準信號分別由第一和第二數字信號生成；用來檢測上變頻信號的檢測裝置(17)；用來數字化所述檢測后的上變頻信號的數字化裝置(18)；和當至少修改所述第一和第二數字信號各自的最高有效位比特時，用來通過交替地確定第一和第二校準信號，使同相和正交發射支路得到校準的狀態機裝置(19)，當修改至少最高有效位比特時，保持與數字化后的檢測的上變頻信號的最小值相對應的校準位的值。
6.如權利要求5所述的發射機，進一步包括第一數模轉換裝置(20)和第二數模轉換裝置(21)，所述第一和第二數模轉換裝置(20，21)被耦合到所述狀態機裝置(19)和所述第一和第二插入裝置(9，13)之間，并且所述第一和第二數模轉換裝置(20，21)被設置為產生所述第一和第二校準信號。
7.如權利要求5所述的發射機，其中檢測裝置(17)是一個射頻檢測器，該檢測器AC耦合在所述同相和正交發送支路上，并且產生平滑的全波整流檢測器輸出信號。
8.如權利要求5所述的發射機，所述的發射機為零中頻發射機，且所述的校準在沒有所述基帶傳輸信號時執行。
9.如權利要求5所述的發射機，所述發射機為低零中頻發射機，進一步包括一個濾波器(40)，該濾波器接收所述上變頻信號并且向所述檢測裝置(17)提供濾波后的信號，所述的校準在所述基帶信號為單頻帶信號時執行，所述濾波器被配置為通過所述音頻信號的上變頻復制信號，并且抑制提供給所述第一和第二混頻裝置(10，14)的本地振蕩信號。
10.一個具有發射機的收發機，所述的發射機包括一個同相發送支路，其具有第一混頻裝置(10)和用來在所述第一混頻裝置(10)的輸入端插入第一校準信號的第一插入裝置(9)；一個正交發送支路，其具有第二混頻裝置(14)和用來在所述第二混頻裝置(14)的輸入端插入第二校準信號的第二插入裝置(13)，所述第一和第二混頻裝置(10，14)被配置成使基帶發送信號上變頻為上變頻信號，以及所述第一和第二校準信號分別由第一和第二數字信號生成；用來檢測上變頻信號的檢測裝置(17)；用來數字化所述檢測后的上變頻信號的數字化裝置(18)；和當至少修改所述第一和第二數字信號各自的最高有效位比特時，用來通過交替地確定第一和第二校準信號，使同相和正交發射支路得到校準的狀態機裝置(19)，在修改至少最高有效位比特時，保持與數字化后的檢測的上變頻信號的最小值相對應的校準位的值。
全文摘要
一種正交發射機的校準方法，將第一校準信號插入到正交發射機的同相發射支路中，將第二校準信號插入到正交發射機的正交發射支路中。第一和第二校準信號在發射機執行上變頻之前進行插入，且其是由第一和第二數字信號所產生的。檢測器檢測上變頻的信號。數字化檢測后的上變頻信號。當至少修改所述第一和第二數字信號各自的最高有效位比特時，通過交替地確定第一和第二校準信號，使同相和正交發射支路得到校準，根據所述修改至少最高有效位比特保持校準位的值與數字化后的檢測的上變頻信號的最小值相對應。
文檔編號H04B1/04GK1457555SQ02800334
公開日2003年11月19日 申請日期2002年2月8日 優先權日2001年2月21日
發明者E·里烏, W·S·哈恩, A·斯胡爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司