CN109921864B - 信号发送装置、检测电路与其信号检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种信号发送装置，包含发射器以及检测电路。发射器用以基于第一基频信号以及第二基频信号发射输出信号，其中第一基频信号与第二基频信号具有基频频率。检测电路用以根据输出信号执行两次的信号调制操作来检测输出信号中具有基频频率的一信号成分，以控制补偿电路校正发射器的通道不匹配。本公开所提供的信号发送装置与检测方法通过对发射器的输出信号进行两次信号调制，以降低检测电路的电路规格需求。

Description

信号发送装置、检测电路与其信号检测方法

技术领域

本公开涉及一种信号发送装置，且特别涉及信号发送装置中的检测电 路与其检测方法。

背景技术

通信应用的电路常见于各种电子装置。为了能够正确地传送或接收数 据，收发器电路的通道之间的不匹配需要被校正。在现有技术中，发射器 的通道不匹配的校正机制需要配置有检测电路来检测发射器的输出信号， 以确认校正机制是否有正确工作。然而，随着操作频率越来越高，检测电 路所需的规格也越来越高，导致检测电路实作不易并造成检测电路的功率 消耗增加。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的一实施方式提供一种信号发送装置。信 号发送装置包含发射器以及检测电路。发射器用以基于第一基频信号以及 第二基频信号发射输出信号，其中第一基频信号与第二基频信号具有基频 频率。检测电路用以根据输出信号执行两次的信号调制操作来检测输出信 号中具有基频频率的一信号成分，以控制补偿电路校正发射器的通道不匹 配。

本公开的一实施方式是于提供一种检测电路，其用以检测一发射器的 一输出信号。检测电路包含第一混频器、第一滤波器以及第二混频器。第 一混频器用以根据输出信号执行第一平方运算，以产生第一处理信号。第 一滤波器用以根据第一处理信号执行第一滤波操作，以产生第二处理信号。 第二混频器用以根据第二处理信号执行第二平方运算以产生第三处理信号， 其中第三处理信号还用以经由补偿电路处理，以校正发射器的通道不匹配。

本公开的一实施方式是于提供一种信号检测方法，其包含下列操作： 通过第一混频器根据发射器的输出信号执行第一信号调制，以产生第一处 理信号；通过第一滤波器根据该第一处理信号执行第一滤波操作，以产生 第二处理信号；以及通过第二混频器根据第二处理信号执行第二信号调制 以产生第三处理信号，其中第三处理信号还用以经由一补偿电路处理，以 校正发射器的通道不匹配。

综上所述，本公开所提供的信号发送装置与检测方法通过对发射器的 输出信号进行两次信号调制，以降低检测电路的电路规格需求。

附图说明

本公开的附图说明如下：

图1为根据本公开一些实施例所示出的一种信号发射装置的示意图；

图2为根据本公开一些实施例所示出的图1中的信号收发装置的电路 示意图；

图3为根据本公开一些实施例所示出图2中的多个信号的频谱示意图； 以及

图4为根据本公开一些实施例所示出的一种信号检测方法的流程图。

附图标记说明：

100：信号发送装置 110：发射器

120：补偿电路 130：检测信号

IT-I、IT-Q：输入信号 SC-I、SC-Q：校正信号

SOUT：输出信号 SDET：检测信号

111-I：数字至模拟转换器 111-Q：数字至模拟转换器

112-I：低通滤波器 112-Q：低通滤波器

113：本地振荡器 114-I、114-Q：混频器

115：加法器 116：驱动器

SC1、SC2：振荡信号 SD-I、SD-Q：调制信号

131：衰减器 132、134：混频器

133、135：滤波器 136：放大器

137：模拟至数字转换器 138：功率分析电路

SA～SE：处理信号 SF：数字信号

fm：基频频率 DC：直流信号成分

400：信号检测方法 S410～S460：操作

具体实施方式

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件相互直 接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个 元件相互操作或动作。

参照图1，图1为根据本公开一些实施例所示出的一种信号发射装置 100的示意图。信号发射装置100包含发射器110、补偿电路120以及检测 电路130。

发射器110用以基于基频信号IT-I以及基频信号IT-Q发射输出信号 SOUT。基频信号IT-I以及基频信号IT-Q具有一基频频率fm。理想上，基 频信号IT-I以及基频信号IT-Q具有90度的相位差。

补偿电路120用以基于检测信号SDET校正基频信号IT-I以及基频信 号IT-Q，以补偿发射器110的同相(in-phase)信号通道以及正交(quadrature) 信号通道之间的不匹配。例如，补偿电路120基于检测信号SDET调整基 频信号IT-I以及基频信号IT-Q，以输出校正信号SC-I以及校正信号SC-Q 至发射器110。如此一来，发射器110可根据校正信号SC-I以及校正信号 SC-Q发射输出信号SOUT。

于一些实施例中，补偿电路120可基于检测信号SDET决定关联于通 道不匹配的调整方向，并相应产生一或多个补偿系数，以对基频信号IT-I 以及基频信号IT-Q进行处理。于一些实施例中，补偿电路120可由乘法器 以及加法器等电路实现，以根据前述的一或多个补偿系数对基频信号IT-I 以及基频信号IT-Q进行处理。上述设置仅为示例，其余各种可用来校正发 射器110的通道不匹配的设置方式皆为本公开所涵盖的范围。

检测电路130用以根据输出信号SOUT执行两次的信号调制操作以检 测输出信号SOUT中具有基频频率fm的信号成分，并输出相应的检测信号 SDET至补偿电路120。此处的详细内容将于后面段落参照图2～图3说明。

参照图2与图3，图2为根据本公开一些实施例所示出的图1中的信号 收发装置100的电路示意图，图3为根据本公开一些实施例所示出图2中 的多个信号SOUT以及SA～SD的频谱示意图。为易于理解，图2中的类 似元件将参照图1指定为相同标号。

如图2所示，发射器110包含多个数字至模拟转换器(digital-to-analogconverter,DAC)111-I以及111-Q、多个低通滤波器112-I以及112-Q、本地 振荡器113、多个混频器114-I以及114-Q、加法器115以及驱动器116。

本地振荡器113用以分别产生载波信号SC1以及载波信号SC2至多个 混频器114-I以及114-Q。其中，载波信号SC1以及载波信号SC2两者具有 一载波频率fc，且具有约90度的相位差。等效而言，DAC 111-I、低通滤 波器112-I以及混频器114-I构成发射器110的同相信号通道，且DAC 111-Q、 低通滤波器112-Q以及混频器114-Q构成发射器110的正交信号通道。

校正信号SC-I经DAC 111-I、低通滤波器112-I以及混频器114-I处理 后转换为调制信号SD-I。校正信号SC-Q经DAC 111-Q、低通滤波器112-Q 以及混频器114-Q处理后转换为调制信号SD-Q。加法器115相加调制信号 SD-I以及调制信号SD-Q，并输出信号至后方电路(例如包含驱动器116与/ 或放大器以及天线(未示出))，以发射输出信号SOUT。

如图3所示，若当发射器的同相(in-phase)信号通道以及正交(quadrature) 信号通道有发生通道不匹配时，在驱动器116的输出观察输出信号SOUT， 可以测量到三个信号成分，其频率分别为fc-fm、fc以及fc+fm。如先前所 述，输入信号IT-I以及输入信号IT-Q具有基频频率fm且两者具有90度的 相位差，且振荡信号SC1以及振荡信号SC2具有频率fc且两者具有90度 的相位差。于此条件下，输出信号SOUT可以被表示为下式：

其中A_sig为关联于输入信号IT-I与/或输入信号IT-Q的振幅，A_Lo为关 联于振荡信号SC1与/或振荡信号SC2的振幅，且A_img为关联于镜像信号的 振幅。在图3中，具有频率fc-fm的信号成分为镜像信号以及频率fc+fm的 信号成分为传送信号，且具有频率fc的信号成分为本地振荡器113的泄漏 信号。一般而言，镜像信号为因发射器110的通道不匹配所引起的干扰。 于一些实施例中，通过观察镜像信号的功率，可以确认发射器110的通道 不匹配是否有被正确校正。

继续参照图2，检测电路130包含衰减器131、混频器132、滤波器133、 混频器134、滤波器135、放大器136、模拟至数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)137以及功率分析电路138。

衰减器131用于降低输出信号SOUT的功率。混频器132耦接至衰减 器131以接收衰减后的输出信号SOUT。混频器132根据接收到的输出信号 SOUT调制输出信号SOUT，以产生处理信号SA。等效而言，混频器132 用以对输出信号SOUT进行平方运算以产生处理信号SA。例如，处理信号 SA可表示为下式：

其中，DC为混频器132引入的直流信号成分，HF为高频信号成分(例 如具有超过2fc的频率)。由于高频成分HF的频率过高，此高频成分HF容 易被后方电路(例如至少包含滤波器135)滤除。因此，为易于理解，图3仅 示出直流信号成分DC、具有基频频率fm的信号成分以及具有频率为2fm 的信号成分。

继续参照图2，滤波器133用以对处理信号SA进行滤波，以产生处理 信号SB。于一些实施例中，滤波器133为高通滤波器，以滤除处理信号SA 的低频信号成分(例如为前述的直流信号成分DC)。如图3所示，经滤波器 133处理后，处理信号SB中的直流信号成分DC已被滤除。于此例中，处 理信号SB可以表示为下式：

继续参照图2，混频器134耦接至滤波器133，以接收处理信号SB。 混频器134根据处理信号SB调制处理信号SB，以产生处理信号SC。等效 而言，混频器134用以对处理信号SB进行平方运算以产生处理信号SC。 例如，处理信号SC可表示为下式：

因此，如图3所示，处理信号SC包含直流信号成分DC、具有频率为 基频频率fm的信号成分、具有频率为2fm的信号成分、具有频率为3fm的 信号成分以及具有频率为4fm的信号成分。在上式中，具有基频频率fm的 信号成分包含关联于镜像信号的震幅A_img。换句话说，若具有基频频率fm 的信号成分的功率趋近于零时，代表镜像信号被消除。因此，可通过观察 此具有基频频率fm的信号成分，以判断发射器110的通道不匹配是否有被 补偿电路120正确地消除。

在一些实施例中，混频器132以及混频器134可由主动电路与/或被动 电路实现。例如，混频器132以及混频器134可由包含一或多个晶体管的 主动电路实现。或者，混频器132以及混频器134可由包含一或多个电感 性元件与/或电容性元件的被动电路实现。在一些设置方式中，若混频器132 以及混频器134采用被动电路实现，检测电路130的功率消耗可进一步的 被降低。

滤波器135用以对处理信号SC进行滤波，以产生处理信号SD。于一 些实施例中，滤波器135为低通滤波器，以滤除处理信号SC的高频信号成 分(例如为具有高于2fm的频率的多个信号成分)。如图3所示，经滤波器 135处理后，处理信号SD中的多个高频信号成分已被滤除。

继续参照图2，放大器136用以放大处理信号SD以产生处理信号SE。 放大器136可增加处理信号SD的功率，以提高具有基频频率fm的信号成 分的信号噪声比。于一些实施中，放大器136为增益可调的放大器。例如， 放大器136可由可编程增益放大器实现。在一些实施例中，滤波器135以 及放大器136可整合为单一电路。或者，在一些实施例中，检测电路130 可在不设置放大器136下进行操作。上述多种设置方式皆为示例，本公开 并不以此为限。

ADC 137耦接至放大器136以接收处理信号SE。ADC 137用以转换处 理信号SE至对应的数字信号SF。功率分析电路138用以分析数字信号SF 以取得具有基频频率fm的信号成分的功率，并据以输出检测信号SDET。 于一些实施例中，功率分析电路138可由执行功率谱密度估计的处理器、 数字电路或特殊应用集成电路实现。于一些实施例中，功率谱密度估计可 通过快速傅里叶转换等运算实现。或者，于另一些实施例中，功率分析电 路138可由执行功率谱密度估计的演算法(例如为快速傅里叶转换)或软件 实现。功率分析电路138的各种实现方式皆为本公开所涵盖的范围。

在一些实施例中，当检测到的具有基频频率fm的信号成分的功率大于 一预设值时，功率分析电路138输出具有第一逻辑状态(例如为逻辑1)的检 测信号SDET。或者，当检测到的具有基频频率fm的信号成分的功率小于 该预设值时，功率分析电路138输出具有第二逻辑状态(例如为逻辑0)的检 测信号SDET。如此一来，补偿电路120可通过判断检测信号SDET的逻辑 状态决定校正的调整方向。上述仅为示例，各种功率分析电路138的设置 方式皆为本公开所涵盖的范围。

在一些相关技术中，采用单次信号调制的操作来处理发射器的输出信 号以检测镜像信号的功率。于此些技术中，需要通过测量具有频率为2fm 的信号成分来检测镜像信号。换言之，在这些技术中，待测的信号成分的 频率较高，而使得ADC所需的频宽大增。如此，将造成ADC的实现困难， 并造成电路整体功耗增加。

相对于上述技术，在本公开中采用二次的信号调制机制来检测镜像信 号的功率。如先前所述，本公开可通过测量具有频率为fm的信号成分来检 测镜像信号。相较之下，本公开待测的信号成分的频率较低。因此，ADC 137 所需频宽得以降低。例如，相较于上述的相关技术，ADC 137的频宽可低 于两倍的基频频率fm。如此一来，ADC 137可较易实现。

参照图4，图4为根据本公开一些实施例所示出的一种信号检测方法 400的流程图。为易于说明，一并参照图2，以说明检测电路130的相关操 作。于一些实施例中，信号检测方法400包含多个操作S410、S420、S430、 S440、S450以及S460。

于操作S410，混频器132根据输出信号SOUT执行信号调制，以产生 处理信号SA。于操作S420，滤波器133根据处理信号SA执行滤波操作， 以产生处理信号SB。

例如，如图2所示，混频器132耦接至衰减器131接收衰减后的输出 信号SOUT，并根据接收到衰减后的输出信号SOUT调制衰减后的输出信 号SOUT，以产生处理信号SA。滤波器133滤除处理信号SA的低频信号 成分以产生处理信号SB。

继续参照图4，于操作S430，混频器134根据处理信号SB执行信号调 制，以产生处理信号SC。于操作S440，滤波器135根据处理信号SC执行 滤波操作，以产生处理信号SD。

例如，如图2所示，混频器134根据接收到的处理信号SB调制处理信 号SB，以产生处理信号SC。滤波器135滤除处理信号SC的高频信号成分 以产生处理信号SD。

继续参照图4，于操作S450，ADC 137根据处理信号SD产生对应的 数字信号SF。于操作S460，功率分析电路138根据数字信号SF决定具有 基频频率fm的信号成分的功率，并据以输出检测信号SDET。

例如，如先前所示，ADC 137可接收自放大器136放大后的处理信号 SD(即处理信号SE)，并产生相应的数字信号SF至功率分析电路138。功率 分析电路138可通过分析具有基频频率fm的信号成分的功率，并输出具有 相应逻辑状态的检测信号SDET。如此一来，补偿电路120可根据检测信号 SDET的逻辑状态相应调整发射器110的通道不匹配。

上述信号检测方法400的多个步骤仅为示例，并非限定需依照此示例 中的顺序执行。在不违背本公开内容的各实施例的操作方式与范围下，在 信号检测方法400下的各种操作当可适当地增加、替换、省略或以不同顺 序执行。

综上所述，本公开所提供的信号发送装置与检测方法通过对发射器的 输出信号进行两次信号调制，以降低检测电路的电路规格需求。

虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非限定本公开，任何本领 域技术人员，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰， 因此本公开的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种信号发送装置，包含：

一发射器，用以基于一第一基频信号以及一第二基频信号发射一输出信号，其中该第一基频信号与该第二基频信号具有一基频频率；以及

一检测电路，用以根据该输出信号执行两次的信号调制操作以依序产生具有两倍基频频率的一第一信号成分以及具有该基频频率的一第二信号成分，并根据该第二信号成分，以控制一补偿电路校正该发射器的通道不匹配，其中，具有该基频频率的该第二信号成分包含关联于镜像信号的振幅，该镜像信号为因该发射器的通道不匹配所引起的干扰。

2.如权利要求1所述的信号发送装置，其中该检测电路包含：

一第一混频器，用以根据该输出信号调制该输出信号，以产生一第一处理信号；

一第一滤波器，用以根据该第一处理信号执行一第一滤波操作，以产生一第二处理信号；以及

一第二混频器，用以根据该第二处理信号调制该第二处理信号，以产生一第三处理信号。

3.如权利要求2所述的信号发送装置，其中该两次的信号调制操作为两次的平方运算，该第一混频器执行该两次的平方运算中的一第一平方运算，且该第二混频器执行该两次的平方运算中的一第二平方运算。

4.如权利要求2所述的信号发送装置，其中该检测电路还包含：

一第二滤波器，用以根据该第三处理信号执行一第二滤波操作，以产生一第四处理信号；

一模拟至数字转换器，用以根据该第四处理信号产生一数字信号；以及

一功率分析电路，用以分析该数字信号，以产生用于控制该补偿电路的一检测信号。

5.如权利要求4所述的信号发送装置，其中该第一滤波器为一高通滤波器，且该第二滤波器为一低通滤波器。

6.一种检测电路，用以检测一发射器的一输出信号，该发射器用以基于一第一基频信号以及一第二基频信号发射该输出信号，其中该第一基频信号与该第二基频信号具有一基频频率，该检测电路根据该输出信号执行两次的信号调制操作来检测该输出信号中具有该基频频率的一信号成分，该检测电路包含：

一第一混频器，用以根据该输出信号执行一第一平方运算，以产生一第一处理信号；

一第一滤波器，用以根据该第一处理信号执行一第一滤波操作，以产生一第二处理信号；以及

一第二混频器，用以根据该第二处理信号执行一第二平方运算以产生一第三处理信号，

其中该第二处理信号具有一第一信号成分，且该第三处理信号具有一第二信号成分，该第一信号成分具有两倍基频频率，该第二信号成分具有基频频率，其中，具有该基频频率的该第二信号成分包含关联于镜像信号的振 幅，该镜像信号为因该发射器的通道不匹配所引起的干扰，其中该第三处理信号还用以经由一补偿电路处理，以校正该发射器的通道不匹配。

7.如权利要求6所述的检测电路，还包含：

一第二滤波器，用以根据该第三处理信号执行一第二滤波操作，以产生一第四处理信号；

一模拟至数字转换器，用以根据该第四处理信号产生一数字信号；以及

一功率分析电路，用以分析该数字信号，以产生用于控制该补偿电路的一检测信号。

8.如权利要求7所述的检测电路，还包含：

一放大器，用以放大该第四处理信号，

其中该模拟至数字转换器还用以根据放大后的该第四处理信号产生该数字信号。

9.如权利要求7所述的检测电路，其中该第一滤波器为一高通滤波器，且该第二滤波器为一低通滤波器。

10.一种信号检测方法，根据一输出信号执行两次的信号调制操作来检测该输出信号中具有基频频率的一信号成分，该信号检测方法包含：

通过一第一混频器根据一发射器的该输出信号执行一第一信号调制，以产生一第一处理信号，其中，该发射器用以基于一第一基频信号以及一第二基频信号发射该输出信号，其中该第一基频信号与该第二基频信号具有该基频频率；

通过一第一滤波器根据该第一处理信号执行一第一滤波操作，以产生一第二处理信号；以及

通过一第二混频器根据该第二处理信号执行一第二信号调制以产生一第三处理信号，

其中该第二处理信号具有一第一信号成分，且该第三处理信号具有一第二信号成分，该第一信号成分具有两倍基频频率，该第二信号成分具有基频频率，其中，具有该基频频率的该第二信号成分包含关联于镜像信号的振 幅，该镜像信号为因该发射器的通道不匹配所引起的干扰，其中该第三处理信号还用以经由一补偿电路处理，以校正该发射器的通道不匹配。

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