CN105763188A - 改善发射机射频指标的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善发射机射频指标的装置和方法。该装置包括基带芯片和射频芯片。基带芯片用以设置射频工作频点。射频芯片包括锁相环以及接口和控制逻辑。锁相环包括一环路滤波器。接口和控制逻辑预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽，该接口和控制逻辑从该基带芯片接收该工作频点，判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数配置该环路滤波器，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数配置该环路滤波器。

Description

改善发射机射频指标的方法和装置

技术领域

本发明涉及GSM通信系统，尤其是涉及一种改善发射机射频指标的方法和装置。

背景技术

GSM规范中定义的调制谱用来考察有用信号的带外辐射特性。根据规范的要求，终端在发射中心频点fc+/-200kHz频率处的谱线功率，相对于载波频率处的参考功率比值要小于-30dBc；在fc+/-400kHz频率处的谱线功率，相对于载波频率处的参考功率比值要小于-60dBc，满足这项指标对发射机设计具有很高的要求。

然而当前大部分GSM射频发射机，在参考时钟谐波频率+/-200kHz的频点上都存在调制谱相对于其他频点恶化的情况。恶化的原因包括射频芯片的内部耦合以及外部耦合。射频芯片内部耦合的情况，是由于参考时钟除了作为射频锁相环的参考外，通常还会经过射频芯片内的驱动放大电路作为基带系统时钟及采样时钟使用。由于参考时钟在射频芯片的多个模块中都存在，并且幅度较大，射频芯片在设计上如果参考时钟的走线和其他信号及电源线没有有效隔离的话，参考时钟的谐波分量将通过各种路径(如数字电路部分或电源)进入锁相环路。当射频芯片发射机工作在fref*N+/-200kHz频点时，干扰信号正好落在fc-/+200kHz频率下，调制谱就会产生明显的恶化，甚至超出标准定义的要求。射频芯片外部耦合进入的情况，是由于整机方案设计中PCB布局及走线隔离欠妥，在射频芯片外部的电源及关键信号线上，耦合到了参考时钟及其谐波，且通过射频芯片内部的耦合路径，进入了锁相环路。当射频芯片发射机工作在fref*N+/-200kHz频点时，调制谱也会出现恶化，严重的情况下会超出标准。

图1示出参考时钟电路及参考时钟谐波干扰路径图。参考图1所示，射频芯片100从基带芯片120接收控制和数据，从参考源110处获得参考时钟输入，且从电源处获得电压源。射频芯片100内具有收发器101、接口和控制逻辑102、射频锁相环(RFPLL)103、时钟模块104和电源管理单元105。外部干扰是分别从A、B两处进入射频芯片100。内部干扰则源于参考时钟输入，且分别从C、D两处传导到E、F两处，最终进入锁相环103。

对于射频芯片外部电路及PCB设计引起的参考时钟谐波影响调制谱的问题，通常有办法解决。例如通过在射频芯片的电源端口增加滤波电路，对芯片数字及模拟电源进行滤波，抑制外部导入芯片的参考时钟谐波的干扰。又如通过对数据、时钟和控制线上的滤波，减少板卡上系统时钟频率及谐波耦合回射频芯片的干扰强度。

但是前述解决方法对于射频芯片自身引起的参考时钟谐波干扰导致的调制谱问题，不能起到改善效果。并且目前的解决方法会增加额外的器件，如在芯片的电源引脚上增加滤波元件(滤波电容或磁珠)，在数据线和控制线上有时需增加滤波电容。这一方面提高了方案的成本和增加系统的复杂度，另一方面，在数据线和控制线上增加额外的电路，会影响数字信号的完整性，而引入系统风险。对于需要低成本、便于生产及稳定的射频硬件方案，目前硬件技术存在着不足。

对于射频发射机的受到干扰影响的其他指标，例如相位误差、误差向量幅度(ErrorVectorMagnitude,EVM)或者频谱辐射模板(SpectrumEmissionMask,SEM)，目前的射频硬件方案存在同样的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善发射机射频指标的方法和装置。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种改善发射机射频指标的装置，包括基带芯片和射频芯片。基带芯片用以设置射频工作频点。射频芯片包括锁相环以及接口和控制逻辑。锁相环包括一环路滤波器。接口和控制逻辑预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽，该接口和控制逻辑从该基带芯片接收该工作频点，判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数配置该环路滤波器，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数配置该环路滤波器。

在本发明的一实施例中，接口和控制逻辑选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

在本发明的一实施例中，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射掩模。

本发明还提出一种改善发射机射频指标的装置，包括基带芯片和射频芯片。基带芯片中预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽，其中该基带芯片判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则输出一第一环路带宽配置参数，如果不是，则输出一第二环路带宽配置参数配置。射频芯片包括锁相环以及接口和控制逻辑。锁相环包括一环路滤波器。接口和控制逻辑包括一参数配置接口，该接口和控制逻辑从该配置接口接收环路带宽配置参数，且使用接收的环路带宽配置参数配置该环路滤波器。

在本发明的一实施例中，基带芯片选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

在本发明的一实施例中，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射模板。

本发明还提出一种改善发射机射频指标的方法，包括以下步骤：预设锁相环的环路滤波器的多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽；以及判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数。

在本发明的一实施例中，使用第一环路带宽配置的步骤包括，选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

在本发明的一实施例中，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射模板。

本发明由于采用以上技术方案，通过为锁相环的环路滤波器配置了不同的带宽，以适应不同的射频工作频点，因此可以缓解参考时钟谐波频率进入锁相环路导致的射频指标恶化现象，改善接收机的射频指标。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出参考时钟电路及参考时钟谐波干扰路径图。

图2根据本发明一实施例的锁相环模型图。

图3示出根据本发明一实施例的干扰模型图。

图4A、4B示出环路带宽同调制谱特性关系原理图。

图5示出本发明一实施例的改善发射机射频指标的装置的结构框图。

图6示出本发明另一实施例的改善发射机射频指标的装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的实施例提出一种改善GSM发射机在参考时钟谐波点附近的射频指标的方法。该方法可以最小的代价和权衡指标的方式使发射机的射频指标达到规范的要求。在本发明的实施例中，发射机的射频指标包括但不限于，调制谱、相位误差、误差向量幅度(ErrorVectorMagnitude,EVM)和频谱辐射模板(SpectrumEmissionMask,SEM)。在下面的实施例中，将以调制谱为例进行说明。

在描述本发明的实施例之前，首先从参考时钟谐波点的干扰路径来分析。图2根据本发明一实施例的锁相环模型图。结合参考图1所示，目前采用小数分频的锁相环103中的分频比由整数部分同小数部分组成：N＝N₀+N_frac，参考时钟f_ref的谐波点的干扰信号可表示为f_inf＝f_ref×M(M为正整数)，通过某种路径串入了锁相环103，通常情况下由小数分频数字部分或者电源部分导入到锁相环。

由此可以得到在无干扰时锁相环103的输出频率为：

f₀＝f_ref×(N₀+N_frac)，

当存在f_inf干扰时，参考谐波干扰在通过分频器后进入鉴相器前的频率为当M同N₀接近时，形成了偏离f_ref的一个干扰。最终体现在PLL输出频率上是一个偏离f₀的一个干扰频率：

$f_{i0}=f_{\mathrm{ref}}\×\frac{M}{(N_0+N_{\mathrm{frac}})}\×(N_0+N_{\mathrm{frac}})=f_{\mathrm{ref}}\×M=f_{\inf },$

因此，实际锁相环103输出f₀'存在两个频率分量：信号f₀和作为干扰的f_i0＝f_ref×M。

当锁相环103输出作为本振f₀'调制并上变频I/Q信号后，将在f_ref×M频点出现被干扰调制的频谱产物，对于有用信号来说就增加了带外辐射频谱。

其次，对于这个偏离f₀频率的干扰信号f_inf可用噪声等效模型来分析，f_inf的相位噪声模型中的强度ψd，从环路的位置分析对输出强度ψ0具有低通的传输特性。图3示出根据本发明一实施例的干扰模型图。如图3所示，ψd一定的情况下，环路带宽越宽则锁相环103对ψd导通性越好；环路带宽越窄则锁相环103对ψd的抑制性越好。环路带宽通常在调试定型和量产后通常是固定的配置。然而发现如果能够根据干扰的情况调整环路带宽，则能够抑制干扰，从而改善射频指标。

图4A、4B示出环路带宽同调制谱特性关系原理图。如图4A和图4B所示，在f₀+200kHz频点处产生了带外辐射频谱产物。在窄的环路带宽下，辐射频谱产物的功率、规范定义的fc+/-200kHz和fc+/-400kHz测量功率及测量结果，都小于宽的环路带宽下的各项测量结果。

目前大多数芯片方案在(|f₀-f_ref×M|)≈200kHz处的调制谱相对较差，并可能会在+/-200kHz和+/-400kHz位置的调制谱出现超出指标的情况。相比之下，在参考时钟谐波的干扰距离中心频点较远时影响会较小，对指标的影响不大。因此可以主要针对GSM发射机发射频点为参考时钟谐波点+/-200kHz内的情况，通过调整减小环路带宽的方式，增大锁相环对干扰信号的抑制，达到改善调制谱的效果。对于其他不符合(|f₀-f_ref×M|)≈200kHz条件的频点，仍可采用原有环路带宽配置。

图5示出本发明一实施例的改善发射机射频指标的装置的结构框图。参考图5所示，本实施例的改善发射机射频指标的装置包括射频芯片500、参考源510和基带芯片520。射频芯片500与基带芯片520之间是通过控制和数据接口连接。此外，射频芯片500还连接至参考源510。基带芯片520可以设置发射机的射频工作频点。这一射频工作频点会经过控制和数据接口传输给射频芯片500。

射频芯片500进一步包括收发器501、锁相环502、接口和控制逻辑503。收发器501可用来经天线504发送以及从天线504接收数据。锁相环502用来将收发器501的工作频率锁定在所需的射频工作频点。锁相环502通常包括鉴相器(PFD)505、环路滤波器506、压控振荡器(VCO)507以及分频器508。环路滤波器506的主要作用是将环路中的噪声和干扰成分滤除，形成压控振荡器507的控制电压。

环路滤波器506的环路带宽通常在射频芯片500调试定型和量产后通常是固定的配置，然而在本实施例被设置为能够在工作中根据干扰的情况动态调整环路带宽。具体而言，接口和控制逻辑503中可以预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽。接口和控制逻辑503从基带芯片520接收射频工作频点，并且判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数配置环路滤波器506，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数配置环路滤波器506。第一环路带宽配置参数所配置的环路带宽，通常小于第二环路带宽配置参数所配置的环路带宽。由于降低环路带宽会导致锁定时间的延长，头部少量数据质量会略差，因此对于未受干扰频点，可以使用正常配置的环路带宽。不过需要指出，适当降低环路带宽通常不会导致指标超出规范的要求。

在本实施例中，接口和控制逻辑503可以根据目前的发射工作频率，判断是否符合|(|f₀-f_ref×M|-200kHz)|<Range，Range为自定义的参数，M为正整数。在本实施例中，也可以预先将符合条件的频点号存入调制谱受干扰频点表，且比较目前工作频点是否属于该表。

由于判断(|f₀-f_ref×M|)≈200kHz操作需要由软件来完成，同时环路带宽的设置需要根据实际芯片的设计及PCB上外部干扰的特性来决定，所以射频芯片500需增加开放环路滤波器带宽参数的配置接口方式。

在本实施例中，对于环路滤波器带宽参数接口的配置，是采用射频芯片500自动调用的方式。这一方式适用于对于芯片内部及接口上对参考时钟的谐波隔离抑制较好的射频芯片，受干扰频点的环路带宽参数无需再调试时，可采用此方式。射频芯片500在接口和控制逻辑503配置了判断和调用配置的处理能力。

进一步，在接口和控制逻辑503中，预存入原环路带宽配置参数loopbw_parameter0，和调制谱受参考时钟谐波干扰频点的环路带宽的配置参数loopbw_parameter1。然后可以根据目前的发射工作频率，判断是否为受干扰频点。如果符合条件，发射时隙配置loopbw_parameter1；否则配置loopbw_parameter0。

图6示出本发明另一实施例的改善发射机射频指标的装置的结构框图。参考图6所示，本实施例的改善发射机射频指标的装置包括射频芯片600、参考源610和基带芯片620。射频芯片600与基带芯片620之间是通过控制和数据接口连接。此外，射频芯片600还连接至参考源610。

与前一实施例不同的是，本实施例中基带芯片620中预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽。基带芯片620会判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则输出一第一环路带宽配置参数，如果不是，则输出一第二环路带宽配置参数配置。这些环路带宽配置参数会经过控制和数据接口传输给射频芯片600。

射频芯片600进一步包括收发器601、锁相环602、接口和控制逻辑603。收发器601可用来经天线发送以及从天线接收数据。锁相环602用来将收发器601的工作频率锁定在所需的射频工作频点。锁相环602通常包括鉴相器(PFD)605、环路滤波器606、压控振荡器(VCO)607和分频器608。收发器601和锁相环602的结构可以与图5所示实施例相同，在此不再展开。

锁相环602的环路滤波器606的环路带宽通常在射频芯片600调试定型和量产后通常是固定的配置，然而在本实施例被设置为能够在工作中根据干扰的情况动态调整环路带宽。

具体而言，接口和控制逻辑603中包括一参数配置接口。接口和控制逻辑603可以从该配置接口接收环路带宽配置参数，且使用接收的环路带宽配置参数配置环路滤波器606。

在基带芯片620中，第一环路带宽配置参数所配置的环路带宽，通常小于第二环路带宽配置参数所配置的环路带宽。由于降低环路带宽会导致锁定时间的延长，头部少量数据质量会略差，因此对于未受干扰频点，可以使用正常配置的环路带宽。不过需要指出，适当降低环路带宽通常不会导致指标超出规范的要求。

在本实施例中，基带芯片620可以根据目前的发射工作频率，判断是否符合|(|f₀-f_ref×M|-200kHz)|<Range，Range为自定义的参数，M为正整数。在本实施例中，也可以预先将符合条件的频点号存入调制谱受干扰频点表，且比较目前工作频点是否属于该表。

由于判断(|f₀-f_ref×M|)≈200kHz操作需要由软件来完成，同时环路带宽的设置需要根据实际芯片的设计及PCB上外部干扰的特性来决定，所以射频芯片600需增加开放环路滤波器带宽参数的配置接口方式。

与前一实施例不同的是，在本实施例中，对于环路滤波器带宽参数接口的配置，是采用射频芯片600提供配置接口的支持。基带芯片620则提供调用的具体配置。

进一步，在基带芯片620中，预存入原环路带宽配置参数loopbw_parameter0，和调制谱受参考时钟谐波干扰频点的环路带宽的配置参数loopbw_parameter1。然后可以根据目前的发射工作频率，判断是否为受干扰频点。如果符合条件，发射时隙中通过配置接口让射频芯片600配置loopbw_parameter1；否则配置loopbw_parameter0。

无论图5所示实施例还是图6所示实施例，在判断为干扰频点的情况下，还可以根据干扰频点选择对应的第一环路带宽配置参数。举例来说，为一个或多个干扰频点配备一个第一环路带宽配置参数。当判断当前射频工作频点为该一个或多个干扰频点之一时，使用其对应的第一环路带宽配置参数。这种方式可以让带宽配置更有针对性。

归纳而言，本发明提出一种改善接收机射频指标的方法，包括以下步骤：预设锁相环的环路滤波器的多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽；判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数。

虽然本发明的上述实施例是以调制谱为例进行说明，但是本领域技术人员可以理解，上述实施例可以适用于优化相位误差、EVM和SEM等其他受环路滤波器影响的射频指标。其中，在GSM模式下，可以调节的参数还有相位误差、8PSKEVM。在TDSCDMA和WCDMA模式下可调节的参数还有EVM，SEM。

本发明的上述实施例可以广泛适用于各种GSM射频芯片，对于参考时钟谐波频率进入锁相环路导致的射频指标恶化现象，可使用该方法有效优化。此外，由于可以采用软件调用配置参数接口方式来实现，比硬件调试方式更灵活，并且避免了硬件方式的成本和复杂度增加，减少了系统风险。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种改善发射机射频指标的装置，包括：

基带芯片，用以设置射频工作频点；

射频芯片，包括：

锁相环，包括一环路滤波器；以及

接口和控制逻辑，预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽，该接口和控制逻辑从该基带芯片接收该工作频点，判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数配置该环路滤波器，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数配置该环路滤波器。

2.如权利要求1所述的改善发射机射频指标的装置，其特征在于，该接口和控制逻辑选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

3.如权利要求1所述的改善发射机射频指标的装置，其特征在于，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射模板。

4.一种改善发射机射频指标的装置，包括：

基带芯片，该基带芯片中预存多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽，其中该基带芯片判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则输出一第一环路带宽配置参数，如果不是，则输出一第二环路带宽配置参数配置；

射频芯片，包括：

锁相环，包括一环路滤波器；以及

接口和控制逻辑，包括一参数配置接口，该接口和控制逻辑从该配置接口接收环路带宽配置参数，且使用接收到的环路带宽配置参数配置该环路滤波器。

5.如权利要求4所述的改善发射机射频指标的装置，其特征在于，该基带芯片选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

6.如权利要求4所述的改善发射机射频指标的装置，其特征在于，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射模板。

7.一种改善发射机射频指标的方法，包括以下步骤：

预设锁相环的环路滤波器的多个环路带宽配置参数，各环路带宽配置参数分别对应不同的带宽；

判断目前的射频工作频点是否属于干扰频点，如果是，则使用第一环路带宽配置参数，如果不是，则使用第二环路带宽配置参数。

8.如权利要求7所述的改善发射机射频指标的方法，其特征在于，使用第一环路带宽配置的步骤包括，选择与干扰频点对应的第一环路带宽配置参数，其中不同的第一环路带宽配置参数分别对应一个或多个不同的干扰频点。

9.如权利要求7所述的改善发射机射频指标的方法，其特征在于，该射频指标为GSM调制谱、相位误差、误差向量幅度或者频谱辐射模板。