Iq不匹配自校準(zhǔn)可編程增益放大器、校準(zhǔn)方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線通訊集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種IQ不匹配自校準(zhǔn)可編 程增益放大器、校準(zhǔn)方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線射頻（RF，Radio Frequency)技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣 泛，種類(lèi)日益增加。無(wú)線射頻技術(shù)主要包括上變頻技術(shù)和下變頻技術(shù)。下變頻技術(shù)接收外 部射頻信號(hào)，并將其下變頻為中頻信號(hào)，再將該中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路可識(shí)別的信號(hào)，進(jìn) 一步控制數(shù)字電路工作。而上變頻技術(shù)將數(shù)字電路中發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后上變頻 為射頻信號(hào)，并發(fā)射出去。
[0003] 在實(shí)混頻下變頻中，射頻信號(hào)包含兩個(gè)不同的信號(hào)，分別稱(chēng)為所需信號(hào)及其鏡像 信號(hào)，鏡像信號(hào)頻率如果位于輸入回路的通頻帶內(nèi)，通過(guò)外差的變頻作用就會(huì)把鏡像信號(hào) 頻率位置以及附近的電臺(tái)信號(hào)搬移到中頻帶內(nèi)，對(duì)所需信號(hào)形成干擾。如果鏡像信號(hào)頻率 位置以及附近處無(wú)信號(hào)，就只增加了點(diǎn)噪聲，降低了信噪比；如果鏡像信號(hào)頻率處正好有一 個(gè)電臺(tái)信號(hào)，該信號(hào)就會(huì)和所需信號(hào)差拍形成囂叫，較強(qiáng)的鏡像信號(hào)頻率會(huì)喧賓奪主，抑制 掉所需信號(hào)；如果電臺(tái)信號(hào)不正好在鏡像信號(hào)頻率處，而是在鏡像信號(hào)頻率附近，則會(huì)形 成混臺(tái)，產(chǎn)生偏調(diào)失真，這種現(xiàn)象也稱(chēng)為鏡像信號(hào)干擾現(xiàn)象。從另一個(gè)角度來(lái)看，鏡像頻率 干擾現(xiàn)象是因?yàn)閷?shí)信號(hào)的正頻率部分和負(fù)頻率部分分別向中頻移動(dòng)而發(fā)生混疊造成的，所 以，為了得到較高的鏡像抑制比，需要對(duì)負(fù)頻率部分進(jìn)行抑制。
[0004] 事實(shí)上，IQ信號(hào)中幅度或相位的失會(huì)導(dǎo)致信號(hào)泄漏到負(fù)頻率帶，從而產(chǎn)生鏡像信 號(hào)。在采用正交下變頻技術(shù)時(shí)，本振信號(hào)實(shí)際上是一個(gè)復(fù)信號(hào)，僅具有單邊功率譜，因此沒(méi) 有鏡像信號(hào)對(duì)所需信號(hào)的干擾問(wèn)題，具有理論上無(wú)限的鏡像頻率抑制能力，但是這要求兩 條支路相互匹配，如果不是這樣即出現(xiàn)正交失配現(xiàn)象，則會(huì)造成有限的鏡像信號(hào)抑制能力， 影響信號(hào)的信噪比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種IQ不匹配自校準(zhǔn)可 編程增益放大器、校準(zhǔn)方法及應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中IQ信號(hào)失配引起的射頻電路中鏡 像抑制比比較低的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種IQ不匹配自校準(zhǔn)可編程增益 放大器，所述IQ不匹配自校準(zhǔn)可編程增益放大器至少包括：
[0007] 鏡像抑制模塊，接收IQ信號(hào)，用于根據(jù)增益誤差控制位和相位誤差控制位來(lái)校準(zhǔn) IQ信號(hào)的增益和相位，并輸出校準(zhǔn)后的IQ信號(hào)；
[0008] 比較模塊，連接于所述鏡像抑制模塊的輸出端，用于得到產(chǎn)生增益誤差符號(hào)及相 位誤差符號(hào)的標(biāo)志位；
[0009] 時(shí)鐘綜合模塊，用于產(chǎn)生校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；
[0010] 增益誤差檢測(cè)模塊，連接于所述比較模塊及所述時(shí)鐘綜合模塊的輸出端，用于檢 測(cè)所述增益誤差符號(hào)并向所述鏡像抑制模塊提供所述增益誤差控制位；
[0011] 相位誤差檢測(cè)模塊，連接于所述比較模塊及所述時(shí)鐘綜合模塊的輸出端，用于檢 測(cè)所述相位誤差符號(hào)并向所述鏡像抑制模塊提供所述相位誤差控制位。
[0012] 優(yōu)選地，還包括雙選開(kāi)關(guān)模塊，所述雙選開(kāi)關(guān)模塊連接于所述增益誤差檢測(cè)模塊、 所述相位誤差檢測(cè)模塊及外部的手動(dòng)校準(zhǔn)信號(hào)，用于對(duì)調(diào)節(jié)所述鏡像抑制模塊的所述增益 誤差控制位和所述相位誤差控制位的來(lái)源進(jìn)行選擇。
[0013] 優(yōu)選地，所述鏡像抑制模塊包括輸入電阻陣列，串接電阻陣列以及運(yùn)算放大器，I 信號(hào)通過(guò)一組輸入電阻正向連接到第一運(yùn)算放大器的輸入端，Q信號(hào)通過(guò)一組串接電阻反 向連接到所述第一運(yùn)算放大器的輸入端；Q信號(hào)通過(guò)一組輸入電阻正向連接到第二運(yùn)算放 大器的輸入端，I信號(hào)通過(guò)一組串接電阻反向連接到所述第二運(yùn)算放大器的輸入端，所述輸 入電阻受所述增益誤差控制位的控制用于校準(zhǔn)IQ信號(hào)的增益誤差，所述串接電阻受所述 相位誤差控制位的控制用于校準(zhǔn)IQ信號(hào)的相位誤差。
[0014] 優(yōu)選地，所述時(shí)鐘綜合模塊包括分頻比檢測(cè)器以及連接于所述分頻比檢測(cè)器輸出 端的分頻器，所述分頻比檢測(cè)器根據(jù)信號(hào)頻率與參考信號(hào)頻率的倍數(shù)比較得到分頻比并將 所述分頻比輸送給所述分頻器，所述分頻器根據(jù)所述分頻比對(duì)參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到 所述校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
[0015] 優(yōu)選地，所述增益誤差檢測(cè)模塊及所述相位誤差檢測(cè)模塊包括異或門(mén)、計(jì)數(shù)器、計(jì) 數(shù)采樣器以及寄存器；其中，所述計(jì)數(shù)器連接于所述異或門(mén)的輸出端，用于對(duì)所述異或門(mén)檢 測(cè)到的增益誤差符號(hào)或相位誤差符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；所述計(jì)數(shù)采樣器連接于所述計(jì)數(shù)器的輸出 端，用于將計(jì)數(shù)結(jié)束后的計(jì)數(shù)值輸送到所述寄存器；所述寄存器連接于所述計(jì)數(shù)采樣器的 輸出端，用于根據(jù)所述計(jì)數(shù)值得到所述增益誤差控制位或所述相位誤差控制位。
[0016] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種IQ不匹配自校準(zhǔn)方法，所述IQ 不匹配自校準(zhǔn)方法包括：
[0017] 基于鏡像抑制模塊得到含有增益誤差和相位誤差的IQ信號(hào)表達(dá)式；
[0018] 基于比較模塊根據(jù)所述IQ信號(hào)表達(dá)式得到產(chǎn)生增益誤差符號(hào)及相位誤差符號(hào)的 標(biāo)志位；
[0019] 基于時(shí)鐘綜合模塊根據(jù)信號(hào)頻率和參考信號(hào)頻率得到分頻比，并以所述分頻比對(duì) 參考時(shí)鐘信號(hào)分頻得到校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；
[0020] 基于增益誤差檢測(cè)模塊檢測(cè)增益誤差符號(hào)，根據(jù)所述校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)所述增益誤 差符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并根據(jù)計(jì)數(shù)值通過(guò)內(nèi)部查找迭代算法得到增益誤差控制位；
[0021] 基于相位誤差檢測(cè)模塊檢測(cè)相位誤差符號(hào)，根據(jù)所述校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)所述相位誤 差符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并根據(jù)計(jì)數(shù)值通過(guò)內(nèi)部查找迭代算法得到相位誤差控制位；
[0022] 基于所述鏡像抑制模塊根據(jù)所述增益誤差控制位及所述相位誤差控制位校準(zhǔn)所 述IQ信號(hào)。
[0023] 優(yōu)選地，所述IQ不匹配自校準(zhǔn)方法進(jìn)一步包括：所述增益誤差控制位及所述相位 誤差控制位也可以直接來(lái)自于外部的手動(dòng)校準(zhǔn)信號(hào)，基于雙選開(kāi)關(guān)模塊選擇所述增益誤差 控制位及所述相位誤差控制位由所述增益誤差檢測(cè)模塊及所述相位誤差檢測(cè)模塊產(chǎn)生或 由所述手動(dòng)校準(zhǔn)信號(hào)直接得到。
[0024] 優(yōu)選地，所述增益誤差可通過(guò)改變所述鏡像抑制模塊中的輸入電阻大小來(lái)調(diào)節(jié)， 所述相位誤差可通過(guò)改變所述鏡像抑制模塊中的串接電阻大小來(lái)調(diào)節(jié)。
[0025] 優(yōu)選地，所述時(shí)鐘綜合模塊在所述信號(hào)頻率的一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)對(duì)所述參考信號(hào)頻 率的上升沿計(jì)數(shù)，得到分頻比N ;再根據(jù)所述分頻比N對(duì)所述參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻得到所 述校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；其中，計(jì)數(shù)N/2次所述參考時(shí)鐘信號(hào)上升沿后再翻轉(zhuǎn)的信號(hào)稱(chēng)為上升沿 輸出時(shí)鐘，計(jì)數(shù)N/2次所述參考時(shí)鐘信號(hào)下降沿后再翻轉(zhuǎn)的信號(hào)稱(chēng)為下降沿輸出時(shí)鐘；當(dāng) 所述分頻比為1時(shí)，所述校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)為所述參考時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)所述分頻比為偶數(shù)時(shí)，所述 校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)為所述參考時(shí)鐘信號(hào)的上升沿輸出時(shí)鐘；當(dāng)所述分頻比為奇數(shù)時(shí)，所述校準(zhǔn) 時(shí)鐘信號(hào)為所述上升沿輸出時(shí)鐘與下降沿輸出時(shí)鐘相與。
[0026] 優(yōu)選地，所述標(biāo)志位包括I標(biāo)志位、Q標(biāo)志位、（I+Q)標(biāo)志位、（I-Q)標(biāo)志位，通過(guò)所 述（I+Q)標(biāo)志位符號(hào)及所述（I-Q)標(biāo)志位符號(hào)的相乘可得到所述增益誤差符號(hào)，通過(guò)所述 I標(biāo)志位符號(hào)及所述Q標(biāo)志位符號(hào)的相乘可得到所述相位誤差符號(hào)的相反符號(hào)。
[0027] 優(yōu)選地，基于異或門(mén)對(duì)所述增益誤差符號(hào)或所述相位誤差符號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，基于計(jì) 數(shù)器對(duì)所述增益誤差符號(hào)或所述相位誤差符號(hào)為1的情況計(jì)數(shù)，基于計(jì)數(shù)采樣器將計(jì)數(shù)結(jié) 束后的計(jì)數(shù)值輸送到寄存器，基于所述寄存器通過(guò)內(nèi)部查找迭代算法比較所述計(jì)數(shù)值與設(shè) 定計(jì)數(shù)值的差值得到所述增益誤差控制位或所述相位誤差控制位。
[0028] 更優(yōu)選地，所述內(nèi)部查找迭代算法為二叉樹(shù)查找算法。
[0029] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種射頻集成電路，所述射頻集成 電路包括：低噪聲運(yùn)算放大器、混頻器、上述的IQ不匹配自校準(zhǔn)可編程增益放大器、濾波器 以及模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0030] 如上所述，本發(fā)明的IQ不匹配自校準(zhǔn)可編程增益放大器、校準(zhǔn)方法及應(yīng)用，具有 以下有益效果：
[0031] 本發(fā)明的IQ不匹配自校準(zhǔn)可編程增益放大器、校準(zhǔn)方法及應(yīng)用通過(guò)改變有IQ兩 路的運(yùn)算放大器的輸入電阻和串接電阻來(lái)匹配IQ信號(hào)的增益和相位，可根據(jù)系統(tǒng)要求和 采樣精度設(shè)置電阻陣列的大小。根據(jù)鏡像抑制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能要求選取時(shí)鐘頻 率，之后估計(jì)數(shù)字誤差檢測(cè)器計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)和寄存器結(jié)構(gòu)，將自校準(zhǔn)控制位反饋到鏡像抑制模 塊，實(shí)現(xiàn)IQ信號(hào)正交匹配