CN101420236A - 本振泄漏检测和消除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种本振泄漏检测和消除装置，包括：变频及模数转换单元，用于对要发射的信号进行频率变换并且把变换的模拟信号转换成数字信号；数字滤波器单元，用于对转换的所述数字信号进行滤波，分别滤出包括用户信号和本振泄漏信号的混合信号，和有用信号；功率检测单元，用于对混合信号及有用信号进行功率检测，并计算本振泄漏信号的功率；控制单元，用于根据从所述功率检测单元得到的本振泄漏信号的功率值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。

Description

本振泄漏检测和消除装置及方法

技术领域

本发明涉及一种发射机中的本振泄漏检测和消除装置及方法，特别是，涉及在数字域对本振泄漏信号的功率进行检测，能够实现检测精度高、动态范围大、实时性好的本振泄漏检测和消除装置和方法，减少变频器件产生的非有用信号。

背景技术

在无线通信领域，传统的发射机由基带单元、模数转换单元、变频单元、放大单元、滤波单元等组成。其中，发射机通过变频器件完成对信号频谱的搬移。在变频过程中，不可避免地会产生一些非有用信号，例如本振泄漏信号、其他边带信号、谐波信号。这些非有用信号在不同的发射机结构中会产生不同的影响。有可能影响到发射机的后续功率放大电路，造成发射机的频谱发射不符合相关标准规定。另外，这些非有用信号也有可能影响到发射信号的信噪比，进而影响到接收效果，降低接收机的接收灵敏度。

因此，在发射机设计中，应该根据需要加入相应的校准电路，用于对这些非有用信号进行抑制，以满足系统设计需求。校准电路通常包括检测电路和抵消电路两部分。其中，检测电路主要用于对非有用信号进行检测，并将检测到的非有用信号提供给抵消电路，从而对抵消电路进行控制。因此，检测电路获得的检测值的精度、准确度直接影响到抵消电路的精度及准确度。

现有的本振泄漏检测电路主要采用模拟电路的形式对本振泄漏信号进行检测，这种检测方法通常存在精度不高，误差大的缺点。特别是，在一种发射机结构，即，零中频发射机的正常工作状态的情况下，由于用户有用信号和本振泄漏信号处在同一频段内，传统的基于模拟电路的检测电路无法准确地检测出本振泄漏信号的功率。因此，在这种发射机中，无法实时地对本振泄漏进行校准，只能在开机时或者没有有用用户信号存在的状态下进行校准。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种本振泄漏检测和消除装置，以及该装置进行本振泄漏检测和消除的方法，能够在数字域对本振泄漏信号进行检测，从而实现检测精度高、误差小，并且能够实时进行检测。

根据本发明的一个方面，提供一种本振泄漏检测和消除装置，包括：变频及模数转换单元，用于对要发射的信号进行频率变换并且把变换的模拟信号转换成数字信号；数字滤波器单元，用于对转换的所述数字信号进行滤波，分别滤出包括用户信号和本振泄漏信号的混合信号，和有用信号；功率检测单元，用于对混合信号及有用信号进行功率检测，并计算本振泄漏信号的功率；控制单元，用于根据从所述功率检测单元得到的本振泄漏信号的功率值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种具有上述本振泄漏检测和消除装置的发射机。

根据本发明的另一个方面，提供一种本振泄漏检测和消除方法，包括步骤：对要发射的信号进行频率变换并且把变换的模拟信号转换成数字信号；对转换的所述数字信号进行滤波，分别滤出包括用户信号和本振泄漏信号的混合信号，和有用信号；对混合信号及有用信号进行功率检测，并计算本振泄漏信号的功率；根据从所述功率检测单元得到的本振泄漏信号的功率值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。

根据本发明，使用了模数转换器、数字滤波器和数字功率检测装置来完成本振泄漏信号的检测，并据此通过校准的方法消除所产生的诸如本振泄漏之类的非有用信号。同现有技术相比，本发明具有检测精度高、误差小、并且能够实时进行检测的优点。通过使用数字滤波器，能够具备一定的抗干扰能力，且实时性好。另外，能够在发射机正常工作情况下对本振泄漏信号进行检测。此外，根据不同的系统设计需求，可以灵活地选择不同动态范围的模数转换器件。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的本振泄漏检测及消除装置的配置方框图；

图2示出了具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的发射机的一个实例的方框图；

图3a至3d示出了图2所示的发射机的各个节点的频谱示意图；

图4示出了具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的发射机的另一个实例的方框图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。

图1示出了根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的一个实施例。在图1中，以RF发射机为例示出了RF发射机的本振泄漏检测及消除电路。如图1所示，本振泄漏检测及消除装置包括变频及模数转换单元111、数字滤波单元112、功率检测单元113，和控制单元114。

变频及模数转换单元111接收发射机将要输出的信号，把输出的信号频率变换成中频(IF)或者基带信号，并且把变换到中频或基带的模拟信号转换成数字域的信号，数字域的信号中包含了有用信号及待检测的本振泄漏信号。产生的数字域信号用于后续对本振泄漏信号的检测，应该指出，本发明不限于此。可以理解，随着模数转换器的发展，本领域技术人员可以利用模数转换器直接对发射机的输出信号进行采样，并完成模数转换功能。例如，可以通过模数转换器件直接欠采样来完成对射频信号的数字化。

经由变频及模数转换单元111变频并转换到中频或基带的数字信号被提供给数字滤波器单元112。数字滤波器单元112由两组或多组滤波器组成，用于对变频及模数转换单元111提供的数字信号进行滤波，分别滤出两部分信号，其中一部分为用户信号和本振泄漏信号的混合信号，另一部分为用户信号(有用信号)。

数字滤波器单元112能够完成满足设计要求的通带平坦度以及带外抑制能力。数字滤波器的设计应在带内波动、过渡带、带外抑制、滤波器资源等几项约束间进行折衷，得到满足系统设计指标的数字滤波设计单元。作为选择，可以在数字滤波器单元112前加入数字频率搬移单元，用于将变频及模数转换单元111提供的数字信号的频谱搬移到希望的频带内。

数字滤波器单元112将分别滤出的用户信号和本振泄漏信号的混合信号及用户信号提供给功率检测单元113。功率检测单元113对得到的用户信号和本振泄漏信号的混合信号及用户信号进行功率检测，计算本振泄漏信号的功率，并将其转换成其后的控制单元114为控制后续电路所需要的控制信息。

应该指出，功率检测单元113可以计算本振泄漏信号的功率信息，也可以计算本振泄漏信号的幅度信息。功率检测单元113在数字域计算信号的强度。在具体实施中，功率检测单元113可以根据不同的表示方法来计算功率(或幅度)，例如使用I²+Q²(其中I、Q分别用来表示正交的两路数据信号，I表示同相数据信号，Q表示正交数据信号)的形式，计算得到的本振泄漏信号强度，以便由后续的控制单元114对调整电路进行控制。也可以使用|I|+|Q|的计算方法来计算功率。

控制单元114根据从功率检测单元113得到的本振泄漏信号的功率检测值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。例如，可以在控制单元114中加入查询表，针对特定的功率检测值，控制校准电路的操作，消除所产生的本振泄漏信号。也可以采用尝试法，即通过设定调整电路的参数，根据功率检测单元得到相应的功率检测值进行校准操作。具体地讲，如果该检测值达到系统设计要求，则不需要进一步的操作，如果没有达到系统设计要求，则通过改变调整电路的参数，继续上述操作。

作为实例，变频及模数转换单元111可以包括信号耦合器件，变频器件，和模数转换器件。

信号耦合器件从发射机的输出信号中耦合出部分信号能量，用于后续本振泄漏信号的检测。变频器件对耦合出的部分信号进行变频操作。变频器件的种类可以包括混频器、正交调制器以及本领域技术人员公知的、能够完成变频功能的其它器件。通过变频器件的变频处理可以得到低频或者基带信号。应该指出，变频器件的本振信号可以使用发射机的本振源，也可以采用其他装置提供的本振源。另外，变频器件的本振信号与发射机的本振源可以是非同频信号。模数转换器件对经过变频器件变频的信号进行模数转换。根据系统对于本振信号的检测精度需求，可以选用不同位数的模数转换器。

图2示出了具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的发射机的一个实例的方框图。图3示出了图2所示的发射机的各个节点的频谱示意图。下面结合图2和3具体说明具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置发射机的操作。

如图2所示，具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置发射机200包括混频器201，模数转换器202，数字滤波器203，功率检测器204，数字滤波器205，功率检测器206，减法器207，判别电路208，耦合器209，本振信号发生器210，变频器件211，以及信号放大单元212和213。

变频器件211将基带(或者IF)信号变换为射频(RF)信号并提供给信号放大单元212。信号放大单元212和213依次对射频信号进行放大。耦合器209通过发射机支路从信号放大单元212输出的待发射信号中耦合出待检测信号。从信号放大单元212耦合出的待检测信号输入到混频器201。混频器201将耦合出的待检测RF信号与本振信号发生器210提供的本振信号进行混频，从而将耦合出的待检测RF信号下变频到IF或者基带信号。经过下变频的信号提供给模数转换器202。模数转换器202对输入的IF或者基带信号进行数字转换，产生供检测用的数字信号。模数转换器202的位宽决定本振泄漏检测的精度。

经过模数转换器202转换后的数字化信号被提供给数字滤波器203和205。数字滤波器203(可以作为第一数字滤波器)从数字化信号中滤出包括有用信号和本振泄漏信号的混合信号并提供给功率检测器204；数字滤波器205(可以作为第二数字滤波器)从数字化信号中滤出有用信号并提供给功率检测器206。功率检测器204(可以作为第一功率检测器)对包括有用信号和本振泄漏信号的混合信号的数字信号的功率(幅度)进行检测。功率检测器206(可以作为第二功率检测器)对数字形式的有用信号的功率(幅度)进行检测。由功率检测器204和206分别检测的混合信号的功率和有用信号的功率被提供给减法器207。减法器207从混合信号的功率(幅度)中去除有用信号的功率(幅度)，得到本振泄漏信号的功率(幅度)，并将得到的本振泄漏信号的功率(幅度)提供给判别电路208。判别电路208根据从减法器207得到的本振泄漏信号的功率(幅度)，产生消除电路需要的控制信号。

在具体实例中，根据系统对本振泄漏信号功率的限制，本振泄漏信号的抵消过程中进行校准的次数是不确定的。判别电路208可以通过将减法器207得到的本振泄漏信号的功率值与系统设计的限定值以及前次校准得到的本振泄漏信号的功率值进行比较来确定对校准抵消电路的操作控制。

在图2中，混频器201，模数转换器202和耦合器209可以构成变频及模数转换单元111；数字滤波器203和数字滤波器205可以构成数字滤波单元112，功率检测器204、功率检测器206和减法器207可以构成功率检测单元113；判别电路208可以构成控制单元114。

图3a至3d示出了图2所示的发射机的各个节点的频谱示意图。图3a示出了图2中的耦合器209处的频谱示意图。图3a中的波形301为发射机正常工作状态下的信号频谱。如图3a所示，耦合器209处耦合回的信号由比较宽的RF有用信号和本振泄漏(LO)信号组成。图3b示出了图2中的数字滤波器203后的频谱示意图。图3b中的波形302为经过了变频、模数转换和数字滤波的频谱波形，其中的数字滤波器203将本振泄漏信号和有用信号滤出，得到由比较窄的有用信号(低频或者基带信号)和本振泄漏信号组成信号。图3c示出了图2中的数字滤波器205后的频谱示意图。图3c中的波形303为经过了变频、模数转换和数字滤波的频谱波形，其中的数字滤波器205用于将有用信号滤出，得出由比较窄的有用信号(低频或者基带信号)组成的信号。图3d示出了图2中的减法器207后的频谱示意图。图3d中的波形304为通过对数字滤波器203和205滤波后的信号进行功率检测，分别得到混合信号(有用信号和本振泄漏信号)、有用信号的功率，通过减法器207后得到的本振泄漏信号的功率。

图4示出了具有根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的发射机的另一个实例的方框图。应该指出，在图4中以相同的参考标号表示与图2中相同的组件。为了简化起见，省略对与图2中相同的组件和操作的描述。图4所示的根据本发明的本振泄漏检测及消除装置的发射机与图2所示的发射机的区别在于在耦合器209和混频器201中间加入放大器401。放大器401对耦合器209耦合回的混合信号进行放大。放大器401可以采用固定增益放大器或者可变增益放大器。在采用可变增益放大器的实例中，可以根据模数转换器202的设计需求，通过功率检测单元111得到的功率值与等效于模数转换器202输入端的信号绝对功率值的关系，用以控制可变增益放大器的增益变化，保证模数转换器202的工作处在有效动态范围内。在实际应用中，也可以采用其他形式的控制电路对可变增益放大器进行控制。

通过加入放大器401，可以降低接收支路的噪声系数，提高整个接收检测支路的检测灵敏度，同时，放大器401的增益应保证混频器201，模数转换器202等装置的工作状态处在各自的线性工作区间。因此，在具体实施中，需要依据混频器201，模数转换器202等装置的设计需求来选择放大器401。

下面描述根据本发明检测和消除本振泄漏的方法的过程。变频及模数转换单元111接收发射机将要输出的信号，把输出的信号频率变换成中频(IF)或者基带信号，并且把变换到中频或基带的模拟信号转换成数字域的信号。数字域的信号中包含了有用信号及待检测的本振泄漏信号。产生的数字域的信号用于后续对本振泄漏信号的检测。

数字滤波器单元112对变频及模数转换单元111提供的数字信号进行滤波，分别滤出两部分信号，其中一部分为用户信号和本振泄漏信号的混合信号，另一部分为用户信号(有用信号)。

功率检测单元113对得到的用户信号和本振泄漏信号的混合信号及用户信号进行功率检测，计算本振泄漏信号的功率，并将其转换成其后的控制单元114为控制后续多路所需要的控制信息。

控制单元114根据从功率检测单元113得到的本振泄漏信号的功率检测值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。例如，可以在控制单元114中加入查询表，针对特定的功率检测值，控制校准电路的操作，消除所产生的本振泄漏信号。也可以采用尝试法，即通过设定调整电路的参数，根据功率检测单元得到相应的功率检测值进行校准操作。具体地讲，如果该检测值达到系统设计要求，则不需要进一步的操作，如果没有达到系统设计要求，则通过改变调整电路的参数，继续上述操作。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (11)

1.一种本振泄漏检测和消除装置，包括：

变频及模数转换单元，用于对要发射的信号进行频率变换并且把变换的模拟信号转换成数字信号；

数字滤波器单元，用于对转换的所述数字信号进行滤波，分别滤出包括用户信号和本振泄漏信号的混合信号，和有用信号；

功率检测单元，用于对混合信号及有用信号进行功率检测，并计算本振泄漏信号的功率；

控制单元，用于根据从所述功率检测单元得到的本振泄漏信号的功率值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。

2.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中转换后的数字信号中包含有用信号及待检测的本振泄漏信号。

3.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中所述要发射的信号的频率被变换为中频或基带信号。

4.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中在数字滤波器单元前设置有数字频率搬移单元，用于将所述变频及模数转换单元提供的数字信号的频谱搬移到希望的频带内。

5.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中所述变频及模数转换单元包括：

信号耦合器件，用于从发射机的输出信号中耦合出部分信号能量，并对耦合出的部分信号进行变频操作；

变频器件，用于对耦合出的部分信号进行变频处理，以得到中频或者基带信号；

模数转换器件，用于对所述变频器件变频的信号进行模数转换。

6.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中所述数字滤波器单元包括：

第一数字滤波器，用于从转换的数字信号中滤出包括有用信号和本振泄漏信号的混合信号；和

第二数字滤波器，用于从转换的数字信号中滤出有用信号。

7.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中所述功率检测单元包括：

第一功率检测器，用于对包括有用信号和本振泄漏信号的混合信号的数字信号的功率进行检测；和

第二功率检测器，用于对有用信号的功率进行检测。

8.根据权利要求1所述的本振泄漏检测和消除装置，其中所述控制单元包括：

减法器，用于从混合信号的功率中去除有用信号的功率，得到本振泄漏信号的功率；

判别电路，用于根据从所述减法器得到的本振泄漏信号的功率，产生消除电路需要的控制信号。

9.根据权利要求5所述的本振泄漏检测和消除装置，其中在所述信号耦合器件和所述变频器件之间设置有放大器，用于对所述信号耦合器件耦合回的混合信号进行放大。

10.一种发射机，包括根据权利要求1至9中的任何一项所述的本振泄漏检测和消除装置。

11.一种本振泄漏检测和消除方法，包括步骤：

对要发射的信号进行频率变换并且把变换的模拟信号转换成数字信号；

对转换的所述数字信号进行滤波，分别滤出包括用户信号和本振泄漏信号的混合信号，和有用信号；

对混合信号及有用信号进行功率检测，并计算本振泄漏信号的功率；

根据从所述功率检测单元得到的本振泄漏信号的功率值，控制校准电路的操作，使校准电路消除所产生的本振泄漏信号。

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