CN105871336B - 用于低通滤波器失配校准的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于低通滤波器失配校准的系统与方法。示例性系统包括：音频发生器，被配置为生成具有基带频率值的音频信号；一个或多个低通滤波器，被配置为对与音频信号相关联的一个或多个模拟信号进行滤波；一个或多个模数转换器(ADC)，被配置为生成与一个或多个模拟信号相关联的一个或多个假频；以及校准处理器，被配置为至少部分地基于与音频信号相关联的一个或多个假频来检测低通滤波器失配。

Description

用于低通滤波器失配校准的系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2015年2月10日提交的美国临时专利申请第62/114,229号的优先权和权益，其内容通过全文引用引入本申请。
技术领域
本发明总体上涉及通信系统，更具体地，涉及低通滤波器失配校准。
背景技术
无线通信发射器/接收器的设计通常包括特定的带宽和敏感性限制。例如，同相(I)通道和正交相位(Q)通道通常需要用于任何角度调制信号，因为RF频谱的两个边带包含不同的信息并且如果这两个边带相互重叠而不在两个相位分离则会导致不可逆的劣化。接收器或发射器可使用I通道和Q通道来形成所接收信号的I分量和Q分量。每个通道都可以包括低通滤波器。两个通道中的低通滤波器可以需要具有相同的特性来避免信号错误。
然而，I通道和Q通道中的低通滤波器可由于不完美的带宽校准而具有带宽失配。例如，与两个不同通道相关联的电容或电阻的不精确会引起这种带宽失配。低通滤波器失配通常导致依赖于频率的组延迟或相位失配，并且引起信号质量的劣化。例如，低通滤波器失配会劣化发射器的误差向量幅度(EVM)和/或接收器的敏感度。
发明内容
根据本文描述的教导，系统和方法被提供用于低通滤波器失配的校准。示例性系统包括：音频(tone)发生器，被配置为生成具有基带频率值的音频信号；一个或多个低通滤波器，被配置为对与音频信号相关联的一个或多个模拟信号进行滤波；一个或多个模数转换器(ADC)，被配置为生成与一个或多个模拟信号相关联的一个或多个假频(alias)；以及校准处理器，被配置为至少部分地基于与音频信号相关联的一个或多个假频来检测低通滤波器失配。
在一个实施例中，一种方法被提供用于低通滤波器失配的校准。生成具有基带频率值的音频信号。使用一个或多个低通滤波器来对与音频信号相关联的一个或多个模拟信号进行滤波。生成与一个或多个模拟信号相关联的一个或多个假频。至少部分地基于与音频信号相关联的一个或多个假频来检测低通滤波器失配。
附图说明
图1示出了用于低通滤波器失配校准的示例图。
图2示出了用于发射低通滤波器失配的校准的系统的示例图。
图3(A)至图3(C)示出了用于图2所示低通滤波器失配计算的频率分析的示例图。
图4示出了用于接收低通滤波器失配的校准的系统的示例图。
图5(A)至图5(C)示出了用于图4所示低通滤波器失配计算的频率分析的示例图。
图6示出了用于低通滤波器失配校准的示例性流程图。
具体实施方式
通常需要校准来减少低通滤波器失配。如图1所示，校准数字信号处理器(DSP)102可以实施用于低通滤波器的校准。具体地，低通滤波器104和106分别对音频信号的I分量102和Q分量104进行滤波。模数转换器(ADC)108和110用于对与音频信号的I分量和Q分量相关联的信号进行采样，并将输出信号116和118提供给校准DSP 102用于校准。具体地，ADC108和110将模拟信号(例如，连续时间和/或空间的函数)转换为数字序列(例如，离散时间和/或空间的函数)。根据信号采样定理(即，奈奎斯特定理)，充分的采样率通常对应于输入信号的每个循环的至少两个采样，以重建输入信号。即，如果输入信号具有频率B，则采样率可需要至少为2xB。因此，ADC 108和110以及校准DSP 102的采样率需要远大于音频信号的频率。然而，实际上，高采样率ADC和/或DSP不可用或者可能非常昂贵。欠采样或次级采样(例如，用于特定感兴趣信号的理论需求频率以下的速率的采样)可以实施用于校准以解决问题。
图2示出了用于发射低通滤波器失配的校准的系统的示例图。如图2所示，校准DSP202以低于理论需求频率的采样率进行操作，从而检测低通滤波器失配。例如，校准DSP 202基于互调制失真的一个或多个假频来检测低通滤波器失配(例如，如图3(A)至3(C)所示)。补偿模块238调整发射低通滤波器218和220的参数(例如，带宽)以减小这些滤波器之间的失配。在一些实施例中，补偿模块238包括在校准DSP 202中。
具体地，音频发生器208生成具有基带频率的音频信号。I通道和Q通道被实施为分别处理音频信号的I分量和Q分量。数模转换器(DAC)210和212分别将音频信号的I分量和Q分量转换为模拟信号214和216。在一些实施例中，由音频发生器208生成的音频信号对应于具有基带频率的正弦数字信号。DAC 210和212可以通过对应于具有音频信号的基带频率的正弦激励的一系列数字码来刺激。
发射低通滤波器(TLPF)218和220分别对模拟信号214和216进行滤波。例如，TLPF218和220可以减小/去除模拟信号214和216中的高频分量(例如，高频的寄生分量)。发射混合器224将TLPF 220的输出与来自本地振荡器226的信号进行混合。来自本地振荡器226的信号在通过发射混合器22与TLPF 218的输出进行混合之前经历90°相位偏移。例如，混合器222和224可以引入像频(image)噪声、互调制失真(例如，IM3)、寄生响应和其他非线性现象。组合部件228组合发射混合器222和224的输出(分别与I通道和Q通道相关联)，并且将组合信号230提供给限制器232。
接收混合器234混合限制器232的输出与来自本地振荡器226的信号。来自本地振荡器226的信号在通过接收混合器236与限制器232的输出进行混合之前经历90°相位偏移。ADC 204和206分别对接收混合器234和236的输出进行采样，并生成数字输出至校准DSP202用于校准。校准DSP 202基于表示低通滤波器失配的互调制失真的一个或多个假频来检测低通滤波器失配。
图3(A)至图3(C)示出了用于图2所示低通滤波器失配校准的频率分析的示例图。由音频发生器208生成的音频信号的基带频率(fBB)为大约55MHz。如图3(A)所示，ADC 204和206处的输入包括多个分量。例如，主分量302出现在基带频率处，并且主分量的像频304出现在-55MHz处。表示低通滤波器失配的互调制失真306(例如，IM3)出现在165MHz的频率处，其对于校准DSP 202来说太高而无法处理。
如图3(B)所示，ADC 204和206的采样率为160MHz，并且ADC 204和206在5MHz处生成假频308用于互调制失真306。假频308具有足够低的频率，其可以被校准DSP 202处理。如图3(C)所示，校准DSP 202的采样率为80MHz，其低于理论需求的采样率(例如，110MHz)。主分量302和像频分量304分别折叠到-25MHz和25MHz。校准DSP 202可以基于假频308确定互调制失真306的幅度/功率，并由此检测低通滤波器失配，使得补偿模块238可以调整滤波器218和220的带宽以减小滤波器失配。
在特定实施例中，如果校准DSP 202仅可以处理有限量的频率，则可以适当地选择音频信号的基带频率，使得互调制失真306的假频308出现在校准DSP 202可处理的特定频率处。
图4示出了用于接收低通滤波器失配的校准的系统的示例图。如图4所示，校准DSP402以低于理论需求频率的采样率进行操作，以检测低通滤波器失配。例如，校准DSP 202基于与音频信号相关的像频分量的一个或多个假频来检测低通滤波器失配(例如，如图5(A)至5(C)所示)。补偿模块438调整发射低通滤波器418和420的参数(例如，带宽)以减小这些滤波器之间的失配。在一些实施例中，补偿模块438包括在校准DSP 402中。
具体地，音频发生器408生成具有特定基带频率的音频信号。I通道和Q通道被实施为分别处理音频信号的I分量和Q分量。数模转换器(DAC)410和412将音频信号的I分量和Q分量分别转换为模拟信号414和416。发射混合器412将模拟信号416与来自本地振荡器426的信号进行混合。来自本地振荡器426的信号在通过发射混合器422与模拟信号414混合之前经历90°相位偏移。组合部件428组合发射混合器422和424的输出(分别与I通道和Q通道相关联)。
接收混合器434将限制器432的输出与来自本地振荡器426的信号进行混合。来自本地振荡器426的信号在通过接收混合器436与限制器432的输出进行混合之前经历90°相位偏移。ADC 404和406分别对接收混合器434和436的输出进行采样，并生成数字输出至校准DSP 402用于校准。校准DSP 402基于音频信号的像频分量的一个或多个假频检测低通滤波器失配。
图5(A)-5(C)示出了用于图4所示低通滤波器失配计算的频率分析的示例图。由音频发生器408生成的音频信号的基带频率(fBB)等于35MHz。ADC 404和406处的输入包括多个分量，如图5(A)所示。例如，主分量502出现在基带频率处，并且主分量的像频504出现在-35MHz处。像频504表示低通滤波器失配，并且DSP 402不能够直接处理像频504。
如图5(B)所示，ADC 404和406的采样率为80MHz，并且主分量502和像频504均可以被ADC 404和406采样。如图5(C)所示，校准DSP 402的采样率为40MHz，其低于理论需求的采样率(例如，70MHz)。假频506(例如，在-5MHz处)和508(在5MHz处)可以生成分别用于主分量502和像频分量504。校准DSP 402然后可以基于假频508确定像频504的幅度/功率并由此确定低通滤波器失配，使得补偿模块438可以调整滤波器418和420的带宽以减小滤波器失配。
在特定实施例中，如果校准DSP 402仅可以处理有限量的频率，则可以适当地选择音频信号的基带频率，使得像频分量504的假频508具有校准DSP 402可处理的具体频率。在一些实施例中，低通滤波器218和418是相同的，并且低通滤波器220和420是相同的。
图6示出了用于低通滤波器失配校准的示例性流程图。在602中，生成具有基带频率值的音频信号。在604中，使用一个或多个低通滤波器对与音频信号相关联的一个或多个音频信号进行滤波。在606中，生成与一个或多个模拟信号相关联的一个或多个假频。在608中，至少部分地基于与音频信号相关联的一个或多个假频检测低通滤波器失配。
所写说明书使用实例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还能够使本领域技术人员使用本发明。本发明的专利范围可包括本领域技术人员可实现的其他实例。然而，也可以使用其他实施方式，诸如被配置为实现本文所述方法和系统的固件或适当设计的硬件。例如，本文所述的系统和方法可以在独立的处理引擎中实施作为协同处理器或作为硬件加速器。在又一实例中，本文所述的系统和方法可以设置在许多不同类型的计算机可读介质上，包括计算机存储机制(例如，CD-ROM、磁盘、RAM、闪存、计算机的硬件驱动等)，其包含用于被一个或多个处理器执行来执行方法操作或实施本文所述系统的指令(例如，软件)。

Claims (15)

1.一种用于低通滤波器失配的校准的系统，所述系统包括：
音频发生器，被配置为生成具有基带频率值的音频信号；
低通滤波器，被配置为对从所述音频信号得到的一个或多个模拟信号进行滤波；
一个或多个模数转换器(ADC)，被配置为输入从经滤波的所述一个或多个模拟信号得到的信号，以生成输出信号，所述输出信号包括一个或多个假频；以及
校准处理器，被配置为至少部分地基于被包括在来自所述模数转换器的所述输出信号中的所述一个或多个假频检测低通滤波器失配，其中所述校准处理器被配置为以低于与所述音频信号相关联的奈奎斯特速率的采样率进行操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述校准处理器与一个或多个校准频率值相关联；以及
所述音频发生器还被配置为至少部分地基于所述一个或多个校准频率值选择所述基带频率值。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个模数转换器还被配置为生成用于与所述音频信号相关的互调制失真(IM3)分量的所述一个或多个假频。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个模数转换器还被配置为生成用于所述音频信号的像频的一个或多个假频。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
一个或多个数模转换器(DAC)，被配置为根据由所述音频发生器生成的所述音频信号而生成所述一个或多个模拟信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述低通滤波器包括：
同相滤波器，被配置为处理所述一个或多个模拟信号的同相数据以生成经滤波的同相(I)信号；以及
正交滤波器，被配置为处理所述一个或多个模拟信号的正交相位数据以生成经滤波的正交(Q)信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述校准处理器还被配置为检测与所述同相滤波器和所述正交滤波器相关联的基带失配。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述校准处理器还被配置为检测与所述同相滤波器和所述正交滤波器相关联的相位失配。
9.根据权利要求6所述的系统，还包括：一个或多个发射混合器，被配置为至少部分地基于经滤波的同相信号和经滤波的正交信号生成一个或多个调制信号。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括：一个或多个接收混合器，被配置为生成与所述调制信号相关联的一个或多个输入信号；
其中所述一个或多个模数转换器还被配置为接收所述输入信号用于生成所述一个或多个假频。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：一个或多个发射混合器，被配置为至少部分地基于所述一个或多个模拟信号生成一个或多个调制信号。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括：一个或多个接收混合器，被配置为生成与所述调制信号相关联的一个或多个输入信号。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括：补偿模块，被配置为调整所述低通滤波器的参数以减小所述低通滤波器失配。
14.一种用于低通滤波器失配的校准的方法，所述方法包括：
生成具有基带频率值的音频信号；
由低通滤波器对从所述音频信号得到的一个或多个模拟信号进行滤波；
根据从经滤波的所述一个或多个模拟信号得到的输入信号，生成一个或多个假频，其中生成与所述一个或多个模拟信号相关联的一个或多个假频包括以低于与所述音频信号相关联的奈奎斯特速率的采样率来执行采样；以及
至少部分地基于所述一个或多个假频检测低通滤波器失配。
15.根据权利要求14所述的方法，其中至少部分地基于一个或多个校准频率值选择所述基带频率值。
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