CN104811404A - 直流偏移校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流偏移校正方法和装置，方法包括：对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正；在接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉。本发明具有既不会降低放大器和ADC的动态范围又具有非常好的实时性的优点，可广泛应用于射频通信领域。

Description

直流偏移校正方法和装置

技术领域

本发明涉及射频通信领域，尤其是一种直流偏移校正方法和装置。

背景技术

名词解释：

LNA：低噪声放大器；

ADC：模-数转换器；

DAC：数-模转换器；

SAR：逐次逼近；

DC：直流偏移；

I：同相分量；

Q：正交分量

SAW Filter：声表滤波器。

零中频接收机技术是相对于传统的两次变频技术而言的，它只采用了一次变频。零中频接收机的工作过程为：空中信号经天线，低噪声放大器，一个混频器，直接将带内的射频信号下变频为基带模拟IQ信号，然后经过ADC转换为数字IQ信号，之后再进行信道滤波，解调解码等。

零中频接收机具有体积小，成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中得到了广泛的应用。

但直流漂移信号是零中频结构接收机的主要缺陷，直流漂移信号的产生和来源主要有以下三个方面：（1）因电路或版图本身的设计或制造工艺等造成混频器输出端不对称而导致的共模直流偏移，它固有地存在于每个个体芯片中；（2）本振自混频：由于本振信号和接收端的载波信号频率相同，会造成本振信号泄漏到接收机的输入端，从而形成本振信号的自混，产生较大的直流偏移，且该直流偏移随后级放大器增益以及本振频率的变化波动范围较大，该直流偏移是零中频接收机存在直流偏移的主要原因；（3）由于环境造成的直流漂移，如温度、从天线端引入的环境噪声等环境变化造成的直流漂移，此方面的直流漂移相对于（1）、（2）所述的直流偏移要小得多，因为芯片内部存在的温补电路和天线开关后的声表滤波器（SAW Filter）已将此部分直流的影响减至最小。

直流偏移会叠加在有用信号上通过整个接收通道，并且其往往比射频前端的噪声要大得多，不仅使得信噪比变差了，而且还可能会使混频器后的放大器以及ADC饱和，从而不能有效地放大有用信号，因此一定要对零中频接收机的直流偏移进行校准。现有技术中，为了简化直流偏移检测和校准电路，均采用了全数字方式，即通过在数字基带或者数字滤波电路中对接收的数据进行采样处理而获得直流偏移。但是该方式经混频器输出的直流偏移和有用信号是叠加在一起的，叠加信号会先输入到放大器，再经ADC转换为数字信号。当叠加信号中的直流偏移较大时，其将会直接限制放大器和ADC的可输入信号幅度的上下限，导致放大器或者ADC会因输入信号过大而饱和，造成非线性失真的产生，限制了整个接收机的动态范围，这将直接影响到接收机的最大输入电平和灵敏度这两个重要的上下限指标，恶化了整个接收机的性能；而为了应对比较大的直流偏移，在设计时，必须增加放大器和ADC的动态范围，这将大大增加放大器和ADC的设计难度以及动态功耗；

申请号为200710195380.9，名为“直流偏移校准方法和装置”的发明专利提出了一种消除零中频接收机直流偏移的方法和装置。其在每次接收时间点的位置位于GSM突发脉冲信号的保护比特位的起始处时，使射频信号输入为零，对FIR滤波器的输出进行采样、累加和平均，并将平均后获得的值作为直流偏移值；而在接收时间点的位置位于突发脉冲信号的非保护比特位的情况下，则通过用接收的数字信号减去已经获得的直流偏移值来进行实时校准。其优点是能跟踪由于温度变化以及电路参数变化而引起的直流偏移分量的变化，对直流偏移的校正实时性较好；其缺点是由于直流偏移获取和校正位置均位于ADC之后，所以不能在放大器和ADC之前消除直流偏移的影响，直接限制了放大器和ADC的可输入信号幅度的上下限，不能防止因直流偏移较大而饱和产生的非线性失真，降低了放大器和ADC的动态范围，从而恶化了整个接收机的性能。

申请号为200810116331.6，名为“一种消除直流偏置的方法”的发明专利提出了一种消除零中频接收机直流偏置的方法。其中，信号源以不同的发射功率发送均值为零的信号，对于每个发射功率，接收机在数字基带接收数据，获取当前的接收增益，并计算接收的数据的均值，得到当前的接收增益对应的直流偏置，并将接收机增益与直流偏置的对应关系存储在接收机中；在正常接收时，接收机根据接收数据时的接收增益，从所述存储的对应关系中查找直流偏置，从接收的数据中减去查找到的直流偏置，如此，实现了对直流偏置的消除。其优点是能根据部分电路参数（如接收增益）的变化而自动调整直流偏置校准值的大小；其缺点是：a.不能根据其它电路参数变化（如射频信号的载波频率变化引起的相应的电路参数变化）而自动调整直流偏置校准值的大小，应用范围较窄；b.其不能跟随温度、环境干扰等变化引起的直流偏置变化，不具备校准的实时性；c.由于直流偏移获取和校正位置均位于放大器和ADC之后，其仍和申请号为200710195380.9的专利一样，不能在放大器和ADC之前消除直流偏移的影响，降低了放大器和ADC的动态范围，从而恶化了整个接收机的性能。

然而，至今尚未提出既不会降低放大器和ADC的动态范围又具有非常好的实时性的零中频直流偏移校准方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种既不会降低放大器和ADC的动态范围又具有非常好的实时性的直流偏移校正方法。

本发明的另一目的是：提供一种既不会降低放大器和ADC的动态范围又具有非常好的实时性的直流偏移校正装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

直流偏移校正方法，包括：

S1、对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

S2、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

S3、在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正。

进一步，所述步骤S1，其包括：

S11、接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

S12、采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

S13、自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回步骤S12，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

进一步，所述步骤S12，其具体为：

启动由抗混叠滤波放大器、ADC、信道数字滤波处理模块和DAC构成的闭环负反馈回路，采用逐次逼近算法对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，从而得到当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

进一步，所述步骤S2，其包括：

S21、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

S22、将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响。

进一步，所述步骤S3，其包括：

S31、接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

S32、将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

S33、在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

S34、在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点后，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

直流偏移校正装置，包括：

分段和直流偏移检测模块，用于对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

第一级直流偏移校正模块，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

第二级直流偏移检测校正模块，用于在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正；

所述分段和直流偏移检测模块的输出端通过第一级直流偏移校正模块进而与第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

进一步，所述分段和直流偏移检测模块包括：

上电分段单元，用于接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

直流偏移检测与存储单元，用于采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

切换与存储单元，用于自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回直流偏移检测与存储单元，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

所述上电分段单元的输出端通过直流偏移检测与存储单元进而和切换与存储单元的输入端连接，所述切换与存储单元的输出端和第一级直流偏移校正模块的输入端连接。

进一步，所述第一级直流偏移校正模块包括：

当前直流偏移值获取单元，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

转换与第一级直流偏移校正单元，用于将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

所述当前直流偏移值获取单元的输入端和切换与存储单元的输出端连接，所述当前直流偏移值获取单元的输出端和转换与第一级直流偏移校正单元的输入端连接，所述转换与第一级直流偏移校正单元的输出端和第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

进一步，所述第二级直流偏移检测校正模块包括：

第一级直流偏移校正结果获取单元，用于接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

二级直流偏移检测预处理单元，用于将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

第二级直流偏移检测值获取单元，用于在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

减法运算单元，用于在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点后，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正；

所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输入端和转换与第一级直流偏移校正模块的输出端连接，所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输出端依次通过二级直流偏移检测预处理单元、第二级直流偏移检测值获取单元进而和减法运算单元的输入端连接。

本发明的方法的有益效果是：采用了两级直流偏移校正的方法，第一级在放大器和ADC之前对直流偏移进行校正，避免了因直流偏移过大使得放大器或ADC饱和而产生非线性失真的问题，不会降低放大器和ADC的动态范围；第二级在第一级直流偏移校正的基础上对直流偏移进行实时校正，解决了因环境、温度等变化引起的直流偏移实时变化的问题，具有非常好的实时性。

本发明的装置的有益效果是：采用了两级直流偏移校正结构，第一级直流偏移校正模块在放大器和ADC之前对直流偏移进行校正，避免了因直流偏移过大使得放大器或ADC饱和而产生非线性失真的问题，不会降低放大器和ADC的动态范围；第二级直流偏移检测校正模块在第一级直流偏移校正的基础上对直流偏移进行实时校正，解决了因环境、温度等变化引起的直流偏移实时变化的问题，具有非常好的实时性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明直流偏移校正方法的整体流程图；

图2为本发明步骤S1的流程图；

图3为本发明步骤S2的流程图；

图4为本发明步骤S3的流程图；

图5为本发明直流偏移校正装置的结构框图；

图6为本发明零中频数字接口射频接收机的结构框图；

图7为本发明信道滤波器的结构框图；

图8为TD-SCDMA移动通信标准中的T3R4时隙结构示意图。

具体实施方式

参照图1，直流偏移校正方法，包括：

S1、对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

S2、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

S3、在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1，其包括：

S11、接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

S12、采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

S13、自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回步骤S12，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S12，其具体为：

启动由抗混叠滤波放大器、ADC、信道数字滤波处理模块和DAC构成的闭环负反馈回路，采用逐次逼近算法对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，从而得到当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2，其包括：

S21、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

S22、将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3，其包括：

S31、接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

S32、将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

S33、在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

S34、在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点后，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正。

参照图5，直流偏移校正装置，包括：

分段和直流偏移检测模块，用于对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

第一级直流偏移校正模块，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

第二级直流偏移检测校正模块，用于在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正；

所述分段和直流偏移检测模块的输出端通过第一级直流偏移校正模块进而与第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述分段和直流偏移检测模块包括：

上电分段单元，用于接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

直流偏移检测与存储单元，用于采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

切换与存储单元，用于自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回直流偏移检测与存储单元，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

所述上电分段单元的输出端通过直流偏移检测与存储单元进而和切换与存储单元的输入端连接，所述切换与存储单元的输出端和第一级直流偏移校正模块的输入端连接。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述第一级直流偏移校正模块包括：

当前直流偏移值获取单元，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

转换与第一级直流偏移校正单元，用于将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

所述当前直流偏移值获取单元的输入端和切换与存储单元的输出端连接，所述当前直流偏移值获取单元的输出端和转换与第一级直流偏移校正单元的输入端连接，所述转换与第一级直流偏移校正单元的输出端和第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述第二级直流偏移检测校正模块包括：

第一级直流偏移校正结果获取单元，用于接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

二级直流偏移检测预处理单元，用于将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

第二级直流偏移检测值获取单元，用于在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

减法运算单元，用于在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点后，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正；

所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输入端和转换与第一级直流偏移校正模块的输出端连接，所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输出端依次通过二级直流偏移检测预处理单元、第二级直流偏移检测值获取单元进而和减法运算单元的输入端连接。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

参照图6和7，本发明的第一实施例：

本发明采用了两级直流偏移校正的方法和装置：第一级在放大器和ADC之前对直流偏移进行校正，避免了因直流过大使得放大器或ADC饱和而产生非线性失真的问题；第二级在第一级直流偏移校正的基础上在放大器和ADC之后对直流偏移进行实时校正，解决了因环境、温度等变化引起的直流实时变化问题。出于平衡精度、面积和功耗的考虑，本实施例的逐次逼近算法采用五比特逐次逼近算法，DAC采用五比特DAC。

本发明的具体实施过程如下：

（一）．第一级直流偏移校正方法和装置

第一级直流偏移校正仅在接收机芯片上电初始化时做一次，具体过程和步骤如下：

a.如图6所示：接收机芯片上电时，设置射频天线开关处于发射状态（由于开关的隔离作用，射频接收端处于输入为零或几乎为零的状态），同时设置芯片进入接收模式；并设置一个模拟增益档位（包括LNA－模块1和抗混叠滤波放大器-模块3的增益档位）和本振LO频率分段。

b.开关K闭合，抗混叠滤波放大器（即模块3）、ADC（即模块4）、信道数字滤波处理模块（即模块5）和一个五比特DAC（即模块6）形成一个闭环负反馈回路。

c.在接收机芯片初始化过程中启动第一级直流偏移校正，即启动上述的闭环负反馈回路，采用五比特逐次逼近算法（SAR：Successive Approximation），采用信道数字滤波处理模块（即模块5）中的逐次逼近算法数字处理模块（即模块8）对带内平坦度补偿滤波器（即图7的模块11）的输出进行采样、累加和平均（其平均结果的符号位决定每比特逐次逼近的方向和结果），直到五比特逼近结果全部获得，才完成当前模拟增益和本振频率分段对应的直流偏移检测，并将检测结果存储到当前模拟增益和本振频率分段对应的校正结果存储单元（即模块7）。

d.自动切换到下一档模拟增益或本振频率分段，重复步骤c，直到所有模拟增益档位和本振频率分段的直流偏移检测全部完成，并将检测的结果存储到对应的校正结果存储单元（即模块7）。

以TD-SCDMA通信系统为例，其定义的E频段接收频率为2320MHz～2370MHz，即LO的振荡频率此时需要覆盖2320M～2370MHz，总共50MHz的范围。在50MHz宽的LO频率变化范围里，LNA和混频器的电路参数会宽幅变化，导致射频信号经LNA、混频器和LO混频后产生的直流偏移也会宽幅变化。为了使说明更直观，本实施例将LO振荡频率分为5个频率分段（即每10MHz一个频率分段）依次进行上述步骤a～d的直流偏移校正；同时将LNA和抗混叠滤波放大器的模拟增益分为4档。而步骤d中所述的模拟增益、频率分段切换过程可如表1所示，其总共进行了20次的直流偏移校正，得到与增益档位和频率分段对应的20个直流偏移检测结果。

表1

e.断开开关K，将上述的闭环负反馈回路断开；

f.在正常接收时，根据当前增益档位和本振频率分段在对应的校正结果存储单元（即模块7）中自动取出相应的直流偏移值。此直流偏移值RXDC_I[4:0]和RXDC_Q[4:0]经五比特DAC（即模块6）转换为模拟电压信号，通过电阻以电流的方式耦合到抗混叠滤波放大器（即模块3）的差分输入端（即图6中A点箭头所示处），如此，在放大器和ADC之前就消除掉因芯片的主要电路参数变化（包括模拟增益变化和LO本振频率变化等）而产生的直流偏移分量以及芯片自身因生产工艺偏差所固有的直流偏移分量，同时也提前补偿了放大器和ADC自身对直流偏移的影响，有效地防止了放大器和ADC因为较大直流偏移而饱和产生的非线性失真。

（二）．第二级直流偏移校正方法和装置

本发明在第一级直流偏移校正基础上，进行实时的第二级直流偏移校正，具体实现过程和步骤如下：

（1）.射频接收机进入接收模式，根据当前增益档位和本振频率分段在对应的校正结果存储单元（即模块7）中自动取出第一级直流偏移校正的结果。此直流偏移值经五比特DAC（即模块6）转换为模拟电压信号，通过电阻以电流的方式耦合到抗混叠滤波放大器（即模块3）的差分输入端（图6中A点箭头所示处），在放大器和ADC之前就消除掉芯片因主要电路参数变化（模拟增益变化，LO本振频率变化）而产生的直流偏移分量。由于第一级直流偏移校正已经去除大部分直流偏移，第二级直流偏移校正可以采用更加快速的平均检测处理而不影响精度。

（2）.经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移通过放大器后经ADC转换为数字信号，此数字信号依次经ADC量化噪声去除（由模块9完成）、梳状降频滤波（由模块10完成）和带内平坦滤波（由模块11完成）后，到达图7中所示的B点处，在接收的有效信号尚未到达B点前，进行第二级直流偏移量获取处理（由模块12完成），具体为：对带内平坦度补偿滤波器（即模块11）的输出进行快速采样、累加和平均，并将平均后的结果作为第二级直流偏移检测值。

（3）.在接收的有效信号达B点时，将第二级直流偏移检测值从I/Q通道的数字信号中减掉（由减法运算模块13来完成），从而完成当次接收的第二级直流偏移校正。

（4）.接收机每次进入接收模式时，重复步骤（1）以自动载入当前模拟增益档位和本振频率分段对应的第一级直流偏移校正结果，然后重复步骤（2）以刷新第二级直流偏移检测值，接着重复步骤（3），从而达到实时校正的目的。

以TD-SCDMA第三代移动通信标准中的T3R4时隙结构为例（如图8所示），在发射上行时隙快速切换到接收下行时隙之间，有一个12.5us的保护时间，1接收的有效信号2.5us后才到达天线处，在此保护时间内是没有接收有效信号在接收通道内的。第二级直流偏移量的获取处理正是在此保护时间内进行的，当接收的有效信号到达天线并经接收机通道到达图7中B点前，第二级直流偏移量的获取处理已经完成。当接收有效到达天线并经接收机通道到达图7中B点时，通过减法运算模块将获取的直流偏移量从I/Q通道的数字信号中减掉，就可以实现第二级直流偏移量校正，且不影响接收机正常的接收。

由于第二级直流偏移校正是在第一级直流偏移校正基础上再次进行的直流偏移校正，可对第一级直流偏移校正结果加以修正，有效地提高了直流偏移的校准精度；另外，当接收机芯片已经进入接收模式，且接收的有效信号到达图7中B点处之前，接收机通道处于待接收状态，此时最能反应当前接收机直流偏移的实时状态（当前温度、从天线端引入的环境噪声干扰、当前频点等对直流偏移的影响），因此，通过第二级直流偏移校正可以达到非常好的实时性效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）在射频接收机内部完成接收机的直流偏移校正，无需基带数字处理芯片的参与，节省了基带数字处理芯片的硬件、软件资源和处理时间，成本低且更高效；

2）第一级直流偏移校正在放大器和ADC之前就消除掉芯片因主要电路参数变化（包括模拟增益变化和本振频率变化等）而产生的直流偏移分量以及芯片自身因生产工艺偏差所固有的直流偏移分量，同时补偿了放大器和ADC自身对直流偏移的影响，有效地防止了放大器和ADC因为较大直流偏移而饱和产生的非线性失真，不会降低放大器和ADC的动态范围且减小了放大器和ADC的设计难度；

3）第二级直流偏移校正是在第一级直流偏移校正基础上再次进行的直流偏移校正，可对第一级直流偏移校正结果加以修正，有效地提高了直流偏移的校准精度；另外，接收机每次进入接收模式且在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点前，第二级直流偏移校正均会启动并完成，具备很好的校正实时性，且不影响正常接收。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.直流偏移校正方法，其特征在于：包括：

S1、对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

S2、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

S3、在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正。

2.根据权利要求1所述的直流偏移校正方法，其特征在于：所述步骤S1，其包括：

S11、接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

S12、采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

S13、自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回步骤S12，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

3.根据权利要求2所述的直流偏移校正方法，其特征在于：所述步骤S12，其具体为：

启动由抗混叠滤波放大器、ADC、信道数字滤波处理模块和DAC构成的闭环负反馈回路，采用逐次逼近算法对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，从而得到当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中。

4.根据权利要求1所述的直流偏移校正方法，其特征在于：所述步骤S2，其包括：

S21、在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

S22、将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响。

5.根据权利要求1所述的直流偏移校正方法，其特征在于：所述步骤S3，其包括：

S31、接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

S32、将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

S33、在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

S34、在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点时，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正。

6.直流偏移校正装置，其特征在于：包括：

分段和直流偏移检测模块，用于对接收机的直流偏移值进行模拟增益挡位和本振频率分段，然后在接收机芯片上电初始化的过程中采用逐次逼近算法完成所有模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移检测，并将检测出的直流偏移值存储到存储单元中；

第一级直流偏移校正模块，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值，然后在放大器和ADC之前进行第一级直流偏移校正，从而消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

第二级直流偏移检测校正模块，用于在接收机每次进入接收模式且接收的有用信号未到达二级直流偏移检测点前进行第二级直流偏移值检测，并在接收的有用信号到达时将第二级直流偏移值从有用信号中减掉，从而对第一级直流偏移校正的结果进行修正和实现直流偏移的实时校正；

所述分段和直流偏移检测模块的输出端通过第一级直流偏移校正模块进而与第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的直流偏移校正装置，其特征在于：所述分段和直流偏移检测模块包括：

上电分段单元，用于接收机芯片上电时，将芯片模式设置为接收模式以及将射频天线开关设置为发射状态，并设置好模拟增益挡位和本振频率分段；

直流偏移检测与存储单元，用于采用逐次逼近算法对模拟增益挡位和本振频率分段的直流偏移进行检测，并将检测出的当前模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

切换与存储单元，用于自动切换到下一档模拟增益或频率分段，以下一档模拟增益或频率分段作为当前模拟增益档位和本振频率分段，然后返回直流偏移检测与存储单元，直至得到所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移，并将所有模拟增益档位和本振频率分段对应的直流偏移存储至存储单元中；

所述上电分段单元的输出端通过直流偏移检测与存储单元进而和切换与存储单元的输入端连接，所述切换与存储单元的输出端和第一级直流偏移校正模块的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的直流偏移校正装置，其特征在于：所述第一级直流偏移校正模块包括：

当前直流偏移值获取单元，用于在接收机每次接收时，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从存储单元取出相应的当前直流偏移值；

转换与第一级直流偏移校正单元，用于将当前直流偏移值依次经过DAC和电阻后转换为电流信号，然后将该电流信号通过直接耦合的方式输入至抗混叠滤波放大器的差分输入端进行第一级直流偏移校正，从而在放大器和ADC之前消除当前直流偏移对放大器和ADC动态范围的影响；

所述当前直流偏移值获取单元的输入端和切换与存储单元的输出端连接，所述当前直流偏移值获取单元的输出端和转换与第一级直流偏移校正单元的输入端连接，所述转换与第一级直流偏移校正单元的输出端和第二级直流偏移检测校正模块的输入端连接。

9.根据权利要求6所述的直流偏移校正装置，其特征在于：所述第二级直流偏移检测校正模块包括：

第一级直流偏移校正结果获取单元，用于接收机进入接收模式，根据当前模拟增益挡位和本振频率分段自动从对应的存储单元取出第一级直流偏移校正的结果；

二级直流偏移检测预处理单元，用于将经第一级直流偏移校正后的残余直流偏移值依次通过放大器和ADC后转换为数字信号，然后将该数字信号依次经过ADC量化噪声去除、梳状降频滤波和带内平坦滤波后送至二级直流偏移检测点处；

第二级直流偏移检测值获取单元，用于在接收的有用信号到达二次直流偏移检测点前，对带内平坦度补偿滤波器的当前输出进行采样、累加和平均，并以平均后的结果作为第二级直流偏移检测值；

减法运算单元，用于在接收的有用信号到达二级直流偏移检测点后，通过减法运算将第二级直流偏移检测值从I/Q通道数字信号中减掉，从而完成第二级直流偏移校正；

所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输入端和转换与第一级直流偏移校正模块的输出端连接，所述第一级直流偏移校正结果获取单元的输出端依次通过二级直流偏移检测预处理单元、第二级直流偏移检测值获取单元进而和减法运算单元的输入端连接。