CN105959067A - 一种发射机芯片的校准方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发射机芯片的校准方法和装置，包括：待测芯片发射正弦信号至标准芯片，以使所述标准芯片能够将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析；所述待测芯片根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数；其中，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。根据本发明提供的一种发射机芯片的校准方法和装置能够利用芯片自身发射和接收待测芯片的信号并进行解析，取代传统校准和测试模式中的仪器，并通过固件实现校准和测试的自动化。

Description

一种发射机芯片的校准方法和装置
技术领域
本发明涉及物联网WIFI芯片领域，尤其涉及一种发射机芯片的校准方法和装置。
背景技术
由于芯片制造过程中器件的差异性以及温度和外部环境对于芯片内部器件工作的影响，即使同一批生产的射频芯片在性能表现上也会有一定的差异性。为了保证产品的一致性，在产品交付之前都会对WIFI射频芯片的模拟电路进行直流偏置、同相I/正交Q两路相位和幅度的校准，以纠正因为制造过程中的工艺偏差对模拟电路工作时的影响，并且也会进行性能测试已保证交付的产品符合性能要求。
一般在对射频芯片进行校准和测试的时候会使用特定的仪器发送和接受特定格式的射频信号来测量射频芯片的性能。这种方法需要配备额外的仪器，增加了测试的成本。同时一台仪器只能对应一个射频芯片，如果不购入多台仪器，无法做到多片同时测试，也很难提升校准和测试的效率。
发明内容
技术问题
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种发射机芯片的校准方法和装置，使发射机芯片能够进行自行校准以改善射频性能。
解决方案
为解决以上技术问题，本发明在第一方面提供一种发射机芯片的校准方法，包括：
待测芯片发射正弦信号至标准芯片，以使所述标准芯片能够将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析；
所述待测芯片根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数；
其中，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。
在一种可能的实现方式中，在待测芯片发射正弦信号至标准芯片之后，还包括：所述标准芯片将所述正弦信号保存在所述标准芯片的rf_bist_mem模块中；
所述数字信号处理芯片进行解析，包括：所述数字信号处理芯片计算所述正弦信号的直流分量和所述I/Q通道偏模；以及在所述解析之后，还包括：
所述数字信号处理芯片反馈测试结果给所述测试机台，所述测试结果包括所述直流分量和所述I/Q通道偏模。
在一种可能的实现方式中，在所述数字信号处理芯片反馈测试结果给所述测试机台之后，还包括：
所述测试机台根据所述测试结果确定所述直流分量和所述I/Q通道偏模是否需要调整，并且当需要调整时将所述测试结果发送给所述待测芯片。
在一种可能的实现方式中，在所述待测芯片发射正弦信号至标准芯片之前，还包括：
所述待测芯片和所述标准芯片，所述待测芯片根据测试机台的通知，进入测试模式；
在所述待测芯片中的rf_bist_mem模块写入欲发送的所述正弦信号。
在一种可能的实现方式中，所述待测芯片根据测试机台的通知，发射所述正弦信号至所述标准芯片。
为解决以上技术问题，本发明在第二方面提供一种发射机芯片的校准装置，包括：
待测芯片，用于发射正弦信号至标准芯片；
所述标准芯片，与所述待测芯片连接，用于将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析；
所述数字信号处理芯片，与所述标准芯片连接，用于对所述正弦信号进行解析；
所述待测芯片，还用于根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数；
其中，所述测试机台，与所述数字信号处理芯片和所述待测芯片连接，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。
在一种可能的实现方式中，所述标准芯片还用于将所述正弦信号保存在所述标准芯片的rf_bist_mem模块中；
所述数字信号处理芯片，还用于计算所述正弦信号的直流分量和所述I/Q通道偏模；以及反馈测试结果给所述测试机台，所述测试结果包括所述直流分量和所述I/Q通道偏模。
在一种可能的实现方式中，所述测试机台还用于根据所述测试结果确定所述直流分量和所述I/Q通道偏模是否需要调整，并且当需要调整时将所述测试结果发送给所述待测芯片。
在一种可能的实现方式中，所述待测芯片和所述标准芯片，还用于进入测试模式；以及
所述待测芯片，还用于在其中的rf_bist_mem模块写入欲发送的所述正弦信号。
在一种可能的实现方式中，所述待测芯片，还用于根据所述测试机台的通知，发射所述正弦信号至所述标准芯片。
有益效果
根据本发明提供的一种发射机芯片的校准方法和装置，通过待测芯片发射正弦信号至标准芯片，以使所述标准芯片能够将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析，并根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数，能够利用自身芯片发射和接收待测芯片的信号并进行解析，从而取代传统校准和测试模式中的仪器，并通过固件实现校准和测试的自动化。
根据本发明提供的一种发射机芯片的校准方法和装置，通过增加标准芯片(golden芯片)能够迅速的实现多片芯片同时测试，提高测试效率并节约成本。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出本发明实施例提供的发射机芯片的校准装置的结构示意图；
图2示出本发明实施例提供的发射机芯片的校准方法的流程图；
图3示出发射机的模型图；
图4示出接收机的模型图；
图5示出数字基带接收通路的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
基于通信系统对于成本、面积、功耗和集成度的要求，零中频收发机以其相对于超外差结构收发机更简单的结构、更高的带宽、更小的面积和更低的功耗在通信系统中受到了广泛的采用。但是因为其较简单的结构，比较容易受到各种噪声的污染。比如直流偏置会导致信号恶化，并导致接收机后级饱和，而同相I/正交Q两路通道幅度或者相位的不平衡都会导致解调信号星座图的恶化。因此对于WIFI射频芯片来说，使用算法校准直流偏置和I/Q不平衡会很好的改善射频电路的性能。
图1示出本发明实施例提供的发射机芯片的校准装置的结构示意图，如图1所示，该校准装置1包括：golden芯片11、测试机台12、待测芯片13、数字信号处理DSP芯片14。
待测芯片13用于发射正弦信号至标准芯片，标准芯片例如golden芯片11，golden芯片11与所述待测芯片连接，用于将所述正弦信号传输给DSP芯片14进行解析，DSP芯片14与golden芯片11连接，用于对所述正弦信号进行解析，待测芯片13还用于根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数，其中，测试机台12与DSP芯片14和待测芯片13连接，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。
在一种可能的实现方式中，测试机台12可以通过特定的引脚来引导进行发射特定信号或者接收存储信号的操作。待测芯片13的天线端将和golden芯片11的天线端相连，以发送和接收信号与golden芯片11通信。测试机台12同样会通过特定的引脚与待测芯片13通信以同步校准和测试进程。测试版上的DSP芯片15则用来计算待测芯片13发送或者接收的信号的频率、幅值、相位差等信息，并反馈给测试机台12以决定待测芯片13的校准与测试结果。
本发明实施例提供的一种发射机芯片的校准装置1，通过待测芯片13发射正弦信号至golden芯片11，以使golden芯片11能够将所述正弦信号传输给DSP芯片14进行解析，并根据测试机台12发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数，由此利用自身芯片发射和接收待测芯片13的信号并进行解析，从而取代传统校准和测试模式中的仪器，并通过固件实现校准和测试的自动化。
本发明实施例提供的一种发射机芯片的校准装置1，通过增加标准芯片(golden芯片11)能够迅速的实现多片芯片同时测试，提高测试效率并节约成本。
图2示出本发明实施例提供的发射机芯片的校准方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤S1、测试机台12通过引脚通知待测芯片13和golden芯片11进入测试模式。
步骤S2、在待测芯片13中的rf_bist_mem模块写入欲发送的正弦信号。
此时，golden芯片11准备接收信号。
步骤S3、所述待测芯片13，根据测试机台12的通知发射所述正弦信号至所述golden芯片11。
步骤S4、接收测试机台发送的测试结果。
配置DC_ADJ模块中的参数以调整直流偏置参数和I/Q通道偏模(英文：mismatch)参数。
在一种可能的实现方式中，在发射所述正弦信号至所述golden芯片11之后，还包括：
步骤S5、golden芯片11将所述正弦信号保存在所述golden芯片11的rf_bist_mem模块中；以及
步骤S6、golden芯片11将所述正弦信号传输给DSP芯片14进行解析。
优选地，golden芯片11根据测试机台12的通知发送该信号。
在一种可能的实现方式中，在golden芯片11将所述正弦信号传输给DSP芯片14之后，还包括：
步骤S7、DSP芯片14计算该信号的直流分量和I/Q通道偏模。优选地，DSP芯片14对该待测芯片13和golden芯片11的信号数据进行比较，以计算该直流分量和I/Q通道偏模。
步骤S8、DSP芯片14反馈计算结果给测试机台12，该测试结果包括该直流分量和该I/Q通道偏模。
在一种可能的实现方式中，在所述DSP芯片14反馈计算结果给所述测试机台12之后，还包括：
步骤S9、测试机台12根据该计算结果确定该直流分量和该I/Q通道偏模是否需要调整，并且当需要调整时将该测试结果发送给所述待测芯片13。
本发明实施例提供的一种发射机芯片的校准装置1，通过待测芯片13发射正弦信号至golden芯片11，以使golden芯片11能够将所述正弦信号传输给DSP芯片14进行解析，并根据测试机台12发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数，由此利用自身芯片发射和接收待测芯片13的信号并进行解析，从而取代传统校准和测试模式中的仪器，并通过固件实现校准和测试的自动化。
本发明实施例提供的一种发射机芯片的校准装置1，通过增加标准芯片(golden芯片11)能够迅速的实现多片芯片同时测试，提高测试效率并节约成本。
图3示出发射机的模型图。本发明实施例适用于图3示出的发射机。如图3所示，该发射机2包括：第一数字基带21、第一直流偏置和IQ失配补偿电路22、数字-模拟转换器23、第一低通滤波器24、第一混频器25、功率放大器26。
其中，第一数字基带21，用于调制将要发送的数据，使得数据适合通过无线天线发送。RF_BIST_MEM：用来存储校准和测试运算所需要的采样信号。第一直流偏置和IQ失配补偿电路(缩写：DC_ADJ)22，通过校准和配置来补偿接收通路上的直流偏置和IQ失配。数字-模拟转换器(英文：Digital-Analog Converter，缩写：DAC)23将数字信号转换为模拟信号。第一低通滤波器(英文：Low-Pass Filter，缩写：LPF)24，用于抑制带外干扰信号。第一混频器25，使用本振信号与零中频信号混频将数据信号调制到射频频段上。功率放大器(英文：Power Amplifier，缩写：PA)26，将混频器输出的信号放大功率并传送到天线上。
零中频发射机结构简单，集成度高，但对于直流偏置和IQ失配非常敏感。直流偏置会导致发射端出现本振泄露，载波信号中会带有和本振频率相同的信号，在接收端造成严重的直流偏置，影响接收机的性能。因此通过校准电路对发射机的直流偏置做补偿能够很好的提高整个通信系统中的传输准确性。而因为在零中频发射机中信号是通过正交的两路信号I路和Q路传输，在两路传输电路中器件性能的不匹配有可能会造成正交的两路信号的幅度和相位的失配，导致在发射过程中生成无用的下边带信号，影响接收电路的性能。因此，在发射端对I/Q失配做补偿能够提高传输通路的性能。在发射机结构中，DAC之前DC_ADJ模块用来调整发射机的直流偏置(英文DCOffset)和I/Q通道mismatch。
图4示出接收机模型图，如图4所示，该接收机3包括：低噪声放大器31、本地振荡器32、第二混频器33、第二低通滤波器34、模拟数字转换器35、第二直流偏置和IQ失配补偿电路36、第二数字基带37。
其中，低噪声放大器(英文：Low-Noise Amplifier，缩写：LNA)31，接收并放大射频天线上接收到的的射频信号。本地振荡器32(英文：LocalOscillator，缩写：LO)。本地振荡器32，用于产生本振信号。第二混频器33，使用本振信号与RF filter接收到的射频信号进行混频转化到零中频信号。第二低通滤波器(英文：Low-Pass Filter，缩写：LPF)34，用于抑制带外干扰信号。模拟数字转换器(英文：Analog-Digital Converter，缩写：ADC)35，将零中频上的模拟信号转化为数字信号。第二直流偏置和IQ失配补偿电路(缩写：DC_ADJ)36，通过校准和配置来补偿接收通路上的直流偏置和IQ失配。第二数字基带37，解调将天线上收到的信号，恢复成发射机发射的原始数据。RF_BIST_MEM：用来存储校准和测试运算所需要的采样信号。
由于零中频接收机转换带宽信号到零中频，过多的偏置电压会恶化信号，并且会导致混频后的电路饱和，如LPF或者ADC等。因此补偿直流偏置能够保证混频后电路工作在理想工作区域以内，从而改善接收机性能。
而IQ失配也是影响零中频结构接收机性能的一个重要因素。在零中频结构中，如图4所示，混频器输出的零中频信号会分为两路传输，由于I/Q两路传输途径中滤波器，放大器和ADC等器件上有可能存在性能上的差异，使得应该正交的两路信号会出现幅度或者相位失配的问题，导致解调信号的星座图的恶化。在接收机模块中，DC_ADJ模块也是用来调整接收方的DCOffset和I/Q通道mismatch。通过校准流程配置DC_ADJ来对I/Q两路的数字信号进行幅度和相位上的补偿，可以有效的改善数字基带的解调性能。
图5示出数字基带接收通路的示意图，如图5所示，射频电路(英文：Radio-Frequency，缩写：RF)，从天线上接收无线数据，并转换为数字信号。帧头检测，检测射频电路传输信号，如果存在无线传输协议中定义的数据/管理帧的帧头，则通知后续基带电路开始解调数据。串并转换，将将OFDM信号流划分成N路并行的时域信号流，其中的每一路时域信号与N个正交子载波中的一个子载波相对应。快速傅立叶变换(英文：Fast FourierTransform，缩写：FFT)，将N路并行的时域信号转换成到频域信号并输出N路并行的频域信号。信道估计/均衡，根据传输信号估计无线传输的传输信道参数，并使用估计的信道参数对接收的数据进行补偿，以纠正信号在无线传输信道中的偏移。解映射，将接收的数据映射到星座图上并根据星座图解码出对应的数据流。输出N路并行的数据流。并串转换，将解映射器输出的N路数据流合并成一路数据流。信道编码解调，根据无线传输协议中预先定义的信道编码方式解调信道编码，将数据流恢复成原始数据。
差向量幅度(英文：Error Vector Magnitude，缩写：EVM)测试-误差向量测试，具体表示接收机对信号进行解调时产生的IQ分量与理想信号分量的接近程度，是考量调制信号质量的一种指标。差向量幅度[EVM]定义为误差矢量信号平均功率的均方根值与理想信号平均功率的均方根值之比，并以百分比的形式表示。EVM越小，信号质量越好。
由EVM定义可以看出，EVM测试的原始数据是进入解映射器之前的数据，即经过信道估计/均衡以后的数据流，因此在测试EVM时RF_BIST_MEM记录的数据需要从信道估计/均衡模块以后采样。并需要接收端的接收通路正常工作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发射机芯片的校准方法，包括：
待测芯片发射正弦信号至标准芯片，以使所述标准芯片能够将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析；
所述待测芯片根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数；
其中，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，在待测芯片发射正弦信号至标准芯片之后，还包括：
所述标准芯片将所述正弦信号保存在所述标准芯片的rf_bist_mem模块中；
所述数字信号处理芯片进行解析，包括：所述数字信号处理芯片计算所述正弦信号的直流分量和所述I/Q通道偏模；以及在所述解析之后，还包括：
所述数字信号处理芯片将测试结果反馈给所述测试机台，所述测试结果包括所述直流分量和所述I/Q通道偏模。
3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，在所述数字信号处理芯片反馈测试结果给所述测试机台之后，还包括：
所述测试机台根据所述测试结果确定所述直流分量和所述I/Q通道偏模是否需要调整，并且当需要调整时将所述测试结果发送给所述待测芯片。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的校准方法，其特征在于，在所述待测芯片发射正弦信号至标准芯片之前，还包括：
所述待测芯片和所述标准芯片根据测试机台的通知，进入测试模式；
在所述待测芯片中的rf_bist_mem模块写入欲发送的所述正弦信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的校准方法，其特征在于，还包括：
所述待测芯片根据测试机台的通知，发射所述正弦信号至所述标准芯片。
6.一种发射机芯片的校准装置，包括：
待测芯片，用于发射正弦信号至标准芯片；
所述标准芯片，与所述待测芯片连接，用于将所述正弦信号传输给数字信号处理芯片进行解析；
所述数字信号处理芯片，与所述标准芯片连接，用于对所述正弦信号进行解析；
所述待测芯片，还用于根据测试机台发送的测试结果，调整直流偏置参数和I/Q通道偏模参数；以及
所述测试机台，与所述数字信号处理芯片和所述待测芯片连接，所述测试机台发送的测试结果是根据所述数字信号处理芯片对所述正弦信号进行解析而获得的。
7.根据权利要求6所述的校准装置，其特征在于，所述标准芯片还用于将所述正弦信号保存在所述标准芯片的rf_bist_mem模块中；
所述数字信号处理芯片，还用于计算所述正弦信号的直流分量和所述I/Q通道偏模；以及反馈测试结果给所述测试机台，所述测试结果包括所述直流分量和所述I/Q通道偏模。
8.根据权利要求7所述的校准装置，其特征在于，所述测试机台还用于根据所述测试结果确定所述直流分量和所述I/Q通道偏模是否需要调整，并且当需要调整时将所述测试结果发送给所述待测芯片。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的校准装置，其特征在于，所述待测芯片和所述标准芯片，还用于进入测试模式；以及
所述待测芯片，还用于在其中的rf_bist_mem模块写入欲发送的所述正弦信号。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的校准装置，所述待测芯片，还用于根据所述测试机台的通知，发射所述正弦信号至所述标准芯片。
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