CN105610454A - 接收机正交信号自动校正方法及无线接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接收机正交信号自动校正方法，分为两个阶段，第一阶段是校正阶段，第二阶段为正常接收阶段。在校正阶段，接收机用本地载波信号代替射频接收信号，并且根据本地载波信号的正交信号经过低通滤波后得到的Q路数据信号来调整Q路载波信号的相位，当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，校正阶段结束，得到Q路校正参数，在正常接收阶段，接收机用此Q路校正参数产生Q路载波信号，从而得到精确正交的I，Q两路载波信号。本发明还公开了一种用于所述方法的无线接收机。本发明能将射频接收机中的I，Q两路载波信号自动校正为相差90度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种接收机正交信号自动校正方法。本发明还涉及一种用于所述方法的无线接收机。
背景技术
现有的接收机结构一般如图1所示，射频接收信号与接收机端正交载波发生器产生的I，Q两路载波信号相乘后，再经过低通滤波器滤掉高频分量就得到去掉载波后的I，Q两路数据信号。正交载波发生器的实现方式有许多种，其中一种比较简单常用的就是用本地振荡器产生I路载波信号，然后用延迟器件对I路载波信号延迟1/4个载波周期得到Q路载波信号。由于用模拟电路实现延迟受工艺，温度等影响较大，所以这个延迟不是很准确，造成I，Q两路相位上相差不是90度，从而影响后续接收机性能。因此，可以通过改变延迟器件的个数等方法来改变Q路相对I路的延迟，从而调整Q路相对I路的相位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种接收机正交信号自动校正方法，能将射频接收机中的I，Q两路载波信号自动校正为相差90度；为此，本发明还要提供一种用于所述方法的无线接收机。
为解决上述技术问题，本发明的接收机正交信号自动校正方法，包括如下步骤：
步骤一、校正阶段，接收机用本地载波信号代替射频接收信号，并且根据本地载波信号的正交信号经过低通滤波后得到的Q路数据信号来调整Q路载波信号的相位，当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，校正阶段结束，得到Q路校正参数；
步骤二、正常接收阶段，接收机用所述Q路校正参数产生Q路载波信号，从而得到精确正交的I，Q两路载波信号。
用于上述方法的无线接收机，包括：
一二选一选择电路，用于将输入的射频接收信号，选择输入给相应的乘法器；
一正交载波发生器，与所述二选一选择电路、第一乘法器和第二乘法器相连接，用于产生I路载波信号和Q两路载波信号；
一第一乘法器，与所述二选一选择电路相连接，当所述二选一选择电路选择第一乘法器时，用于将射频接收信号与I路载波信号相乘，并输出相乘结果信号；
一第二乘法器，与所述二选一选择电路相连接，当所述二选一选择电路选择第二乘法器时，用于将射频接收信号与Q两路载波信号相乘，并输出相乘结果信号；
一第一低通滤波器，与所述第一乘法器相连接，用于滤除第一乘法器输出信号中的高频分量，得到去掉载波后的I路数据信号；
一第二低通滤波器，与所述第二乘法器相连接，用于滤除第二乘法器输出信号中的高频分量，得到去掉载波后的Q路数据信号；
一阶段控制电路，与所述正交载波发生器相连接，用于产生阶段标志信号，使接收机分别工作在校正阶段和正常接收阶段；
一校正电路，与所述正交载波发生器、第二低通滤波器和阶段控制电路相连接，用于产生并输出Q路校正参数。
本发明能把射频接收机中的I，Q两路自动校正为相差90度，特别适合需要解调出I，Q两路数据信号的无线接收机领域。
本发明充分利用原有的接收机电路，在实现代价很低的情况下，能把I，Q两路校正的很精确，并且这些都是自动完成的，从而可以很方便地应用到实际接收机电路中。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有接收机电路结构图；
图2是用于所述正交信号自动校正方法的无线接收机电路结构图。
具体实施方式
所述接收机正交信号自动校正方法，其接收及工作分为两个阶段，第一阶段是校正阶段，第二阶段为正常接收阶段。在校正阶段，接收机用本地载波信号(称为I路载波信号)代替射频接收信号，并且根据本地载波信号的正交信号(称为Q路载波信号)经过低通滤波后得到的Q路数据信号来调整Q路载波信号的相位，当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，校正阶段结束，得到Q路校正参数，在正常接收阶段，接收机用此Q路校正参数产生Q路载波信号，从而得到精确正交的I，Q两路载波信号。
图2是用于所述接收机正交信号自动校正方法的无线接收机一实施例，其包括：一二选一选择电路，一正交载波发生器，一第一乘法器，一第二乘法器，一第一低通滤波器，一第二低通滤波器，一阶段控制电路，一校正电路。比较图1和图2可以看出，所述无线接收机是在现有接收机结构的基础上增加了二选一选择电路、阶段控制电路和校正电路，并且该无线接收机的正交载波发生器Q路相位可以通过参数调整。
所述无线接收机的工作分为两个阶段，第一阶段是校正阶段，第二阶段为正常接收阶段。这两个阶段由阶段控制电路输出的阶段标志信号来区分。
所述无线接收机开始工作时，阶段控制电路输出阶段标志信号为校正阶段标志，此时无线接收机工作在校正阶段，二选一选择电路选择正交载波发生器输出的I路信号代替射频接收信号输入到后续模块，校正电路根据经过低通滤波后的Q路数据信号，来产生Q路校正参数，从而控制接收机的正交载波发生器的Q路相位。当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，输出校正结束标志给阶段控制电路，并且存储当前的Q路校正参数。阶段控制电路收到校正结束标志后，把阶段标志信号更新为正常接收阶段标志，从而进入正常接收阶段。
在正常接收阶段，二选一选择电路选择射频接收信号输入到后续模块，校正电路固定输出存储好的Q路校正参数，并传送至正交载波发生器。
所述校正电路根据Q路数据信号来设置Q路校正参数，从而调整无线接收机的正交载波发生器Q路相位。当Q路数据信号是正值时，就调整Q路相位，使得正交载波发生器中I，Q两路载波信号的相位差减小。当Q路数据信号是负值时，就调整Q路相位，使得正交载波发生器中I，Q两路的相位差增大；同时，判断Q路数据信号的幅值，如果幅值小于一定的阈值，就输出校正结束标志，并且存储当前的Q路校正参数；其中，阈值根据性能要求设定，阈值越小，I，Q两路正交越准确，但校正的时间也越长。
在校正阶段，假设I路载波信号的瞬时相位为α，此时的I路载波信号就是cosα。其中，其中fc是载波频率，t是时间，是初始相位。
如果Q路载波信号与I路载波信号相差90度，那么Q路载波信号就是cos(α-π/2)＝sinα。
Q路载波信号与I路载波信号相乘得到 。经过后续低通滤波器去掉高频分量后，剩下Q路数据信号为sin0/2＝0。
如果Q路载波信号与I路载波信号相差不是90度，那么不妨设Q路载波信号为cos(α-π/2+β)＝sin(α+β)，其中β为偏差的相位。
此时，Q路载波信号与I路载波信号相乘得到 。经过后续低通滤波器去掉高频分量后，剩下Q路数据信号为sinβ/2。
由于本地振荡器产生的Q两路载波信号的偏差相位不至于超过90度，所以可以根据Q路数据信号即sinβ/2来调整本地振荡器产生的Q路相位。当数据信号大于0时，表明β大于0，所以需要减小Q路相对I路的相位；当数据信号小于0时，表明β小于0，所以需要增大Q路相对I路的相位。当Q路数据信号幅度很小时，表明β很小，即I，Q两路载波信号很接近90度了，可以终止校正。增加或减小Q路相对I路的相位通过对正交载波发生器设置Q路校正参数来实现，当校正结束时，此时的Q路校正参数就是使得I，Q两路载波信号接近90度的参数，可以供正常接收阶段使用。
对于校正时用的输入信号，应用本地产生的I路载波信号(此处指的是二选一选择电路在校正阶段用的I路载波信号)，而不是另外想办法产生，这样有两大好处。第一个好处是不需要额外的电路用于产生校正输入。第二个好处是本地产生的I路载波信号与本地的Q路信号严格同频，并且初始相位相同。如果用其它办法产生，那么最后的Q路数据信号就不是简单的sinβ/2，而是还要增加这两者的影响，从而增加了后续调整方案的复杂度。
以上所述仅为本发明的具体实施方式和实施例，本发明保护范围并不局限于此。
Claims (4)
1.一种接收机正交信号自动校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、校正阶段，接收机用本地载波信号代替射频接收信号，并且根据本地载波信号的正交信号经过低通滤波后得到的Q路数据信号来调整Q路载波信号的相位，当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，校正阶段结束，得到Q路校正参数；
步骤二、正常接收阶段，接收机用所述Q路校正参数产生Q路载波信号，从而得到精确正交的I，Q两路载波信号。
2.一种用于权利要求1所述方法的无线接收机，其特征在于，包括：
一二选一选择电路，用于将输入的射频接收信号，选择输入给相应的乘法器；
一正交载波发生器，与所述二选一选择电路、第一乘法器和第二乘法器相连接，用于产生I路载波信号和Q两路载波信号；
一第一乘法器，与所述二选一选择电路相连接，当所述二选一选择电路选择第一乘法器时，用于将射频接收信号与I路载波信号相乘，并输出相乘结果信号；
一第二乘法器，与所述二选一选择电路相连接，当所述二选一选择电路选择第二乘法器时，用于将射频接收信号与Q两路载波信号相乘，并输出相乘结果信号；
一第一低通滤波器，与所述第一乘法器相连接，用于滤除第一乘法器输出信号中的高频分量，得到去掉载波后的I路数据信号；
一第二低通滤波器，与所述第二乘法器相连接，用于滤除第二乘法器输出信号中的高频分量，得到去掉载波后的Q路数据信号；
一阶段控制电路，与所述正交载波发生器相连接，用于产生阶段标志信号，使接收机分别工作在校正阶段和正常接收阶段；
一校正电路，与所述正交载波发生器、第二低通滤波器和阶段控制电路相连接，用于产生并输出Q路校正参数。
3.如权利要求2所述的无线接收机，其特征在于：工作分为两个阶段，第一阶段是校正阶段，第二阶段为正常接收阶段；这两个阶段由阶段控制电路输出的阶段标志信号来区分；无线接收机开始工作时，阶段控制电路输出阶段标志信号为校正阶段标志，此时无线接收机工作在校正阶段，二选一选择电路选择正交载波发生器输出的I路载波信号代替射频接收信号输入到后续模块，校正电路根据经过低通滤波后的Q路数据信号，来产生Q路校正参数，从而控制正交载波发生器的Q路载波信号的相位；当Q路数据信号的幅度小于一定阈值后，输出校正结束标志给阶段控制电路，并且存储当前的Q路校正参数，阶段控制电路收到校正结束标志后，把阶段标志信号更新为正常接收阶段标志，从而进入正常接收阶段；
在正常接收阶段，二选一选择电路选择射频接收信号输入到后续模块，校正电路输出已存储的Q路校正参数。
4.如权利要求2或3所述的无线接收机，其特征在于：所述校正电路根据Q路数据信号来设置Q路校正参数，从而调整正交载波发生器Q路载波信号的相位；当Q路数据信号是正值时，就调整Q路相位，使得正交载波发生器中I，Q两路的相位差减小，当Q路数据信号是负值时，就调整Q路相位，使得正交载波发生器中I，Q两路的相位差增大；同时，判断Q路数据信号的幅值，如果该幅值小于一定的阈值，就输出校正结束标志，并且存储当前的Q路校正参数；其中，阈值根据性能要求设定。
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