CN110071772A - 无线系统、校准系统和lo信号校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线系统、校准系统和LO信号校准方法。无线系统包括LO信号生成电路、RX电路和校准电路。LO信号生成电路根据参考时钟生成LO信号，包括用于生成参考时钟的有源振荡器，有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器。RX电路通过根据LO信号对RX输入信号进行下变频，生成下变频RX信号。校准电路根据下变频RX信号的信号特征生成频率校准控制输出，并输出至LO信号生成电路，LO信号生成电路响应于频率校准控制输出调整LO信号的LO频率。使用本发明的应用装置不需要诸如晶体振荡器的片外振荡器，可减少BOM成本和PCB面积。

Description

无线系统、校准系统和LO信号校准方法
技术领域
本发明涉及无线通信，更具体地，涉及用于对从不具有机电谐振器(electromechanical resonator)(例如，晶体)的有源振荡器的参考时钟输出中得出的本地振荡器信号施加频率校准的装置和方法。
背景技术
无线系统芯片中的发送器(transmitter，TX)电路用于执行上变频(up-conversion)处理，将TX信号从较低频率转换为较高频率以进行信号传输。无线系统芯片中的接收器(receiver，RX)电路用于执行下变频(down-conversion)处理，将RX信号从较高频率转换为较低频率以用于信号接收。此外，上变频处理和下变频处理均需要具有适当的本地振荡器(local oscillator，LO)频率设置的LO信号。通常，LO信号源自于片外(off-chip)振荡器提供的参考时钟。例如，片外振荡器是无源振荡器(例如，典型的晶体振荡器(crystal oscillator,XO))。当无线系统芯片被应用设备使用时，由于无线系统芯片所需的参考时钟由片外振荡器(例如，XO)提供，因此片外振荡器也被应用设备所使用。如果可以省略片外振荡器，则可以减少应用装置的物料清单(bill of material，BOM)成本和印刷电路板(printed circuit board，PCB)面积。因此，需要一种创新的无晶振(crystal-less)无线系统设计。此外，需要控制绝对(absolute)频率精度以避免违反欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standards Institute，ETSI)或联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)频谱发送规则。因此，还需要一种创新的频率校准方案。
发明内容
本发明的目的之一是提供对从不具有机电谐振器(例如，晶体)的有源振荡器的参考时钟输出中得出的本地振荡器信号施加频率校准的装置和方法。
根据本发明的第一方面，公开了一种示例性无线系统。示例性无线系统包括本地振荡器(LO)信号生成电路、接收器RX电路和校准电路。本地振荡器LO信号生成电路用于根据参考时钟生成LO信号，其中，所述LO信号生成电路包括有源振荡器，有源振荡器用于生成所述参考时钟，其中，所述有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器。接收器RX电路，用于通过根据所述LO信号对RX输入信号进行下变频，生成下变频RX信号。校准电路，用于根据所述下变频RX信号的信号特征生成频率校准控制输出，并输出所述频率校准控制输出至所述LO信号生成电路，其中，所述LO信号生成电路响应于所述频率校准控制输出，调整所述LO信号的LO频率。
根据本发明的第二方面，公开了一种示例性校准系统。示例性校准系统包括校准信号源和第一无线系统。第一无线系统包括第一LO信号生成电路、第一接收器RX电路和第一校准电路。第一LO信号生成电路，用于根据第一参考时钟生成第一LO信号，其包括用于产生第一参考时钟的第一有源振荡器，其中所述第一有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器。第一接收器RX电路，用于通过根据所述第一LO信号对第一RX输入信号进行下变频，生成第一下变频RX信号，其中，所述第一RX输入信号是从经由另一天线接收的所述校准参考信号中获得的。第一校准电路，用于根据所述第一下变频RX信号的信号特征产生第一频率校准控制输出，并输出所述第一频率校准控制输出至所述第一LO信号生成电路，其中，所述第一LO信号生成电路响应于所述第一频率校准控制输出调整所述第一LO信号的LO频率。
根据本发明的第三方面，公开了一种示例性本地振荡器(LO)信号校准方法。示例性LO信号校准方法包括：根据参考时钟生成LO信号，其中所述参考时钟由有源振荡器产生，并且所述有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；通过根据所述LO信号对接收器RX输入信号执行下变频，产生下变频RX信号；以及根据所述下变频RX信号的信号特征产生频率校准控制输出，其中响应于所述频率校准控制输出调整所述LO信号的LO频率。
根据本发明，使用所提出的无线系统、校准系统以及校准方法的应用装置不需要诸如晶体振荡器的片外振荡器，可以减少BOM成本和PCB面积。
在阅读了在附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员无疑能够清楚了解本发明的目的。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的第一校准系统的示意图。
图2是示出根据本发明的实施例的第一无线系统的示意图。
图3是示出根据本发明实施例的LO信号S_LO的LO频率与有源振荡器214的控制码OSC_code之间的关系的示意图。
图4是示出根据本发明实施例的下变频RX信号的输出频谱的示意图。
图5是示出根据本发明的实施例的第二校准系统的示意图。
图6是示出根据本发明的实施例的第二无线系统的示意图。
图7是示出根据本发明实施例的校准设置环境的示意图。
具体实施方式
在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域一般技术人员应可理解，电子设备制造商可以会用不同的名词来称呼同一组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置电性连接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
本发明提出了一种用于无线系统的无晶振(crystal-less，XOless)技术。例如，XOless技术可以集成在无线系统芯片中。由于所提出的无线系统芯片不需要诸如晶体振荡器(XO)的片外振荡器，因此使用所提出的无线系统芯片的应用装置可以减少BOM成本和PCB面积。与片外晶体振荡器产生的参考时钟相比，片上(on-chip)有源振荡器产生的参考时钟可能具有较低的稳定性和准确性。本发明还提出了一种低成本的频率校准方案。下面参考附图描述了所提出的XOless技术和所提出的低成本频率校准方案的进一步细节。
图1是示出根据本发明实施例的第一校准系统的示意图。校准系统100包括校准信号源102和至少一个无线系统104。为了清楚和简要起见，图1中仅示出了一个无线系统104。在图1中，无线系统104是被测设备(device under test，DUT)。校准信号源102被布置为经由天线103发送校准参考信号S_CAL。例如，校准参考信号S_CAL是具有校准音调(calibration tone)的连续波形(continuous waveform，CW)信号(例如，具有大约0ppm频率误差的CW频率f0)。在校准过程中应避免不期望的接口。无线系统104从天线105接收校准参考信号S_CAL，并且对从校准参考信号S_CAL获得的接收器(RX)信号进行下变频，以生成下变频RX信号。无线系统104检查下变频RX信号中是否存在校准音调。上变频过程和下变频过程均需要具有适当LO频率设置的LO信号。如果无线系统104使用的LO信号的LO频率接近校准参考信号S_CAL的CW频率f0，则校准音调位于有限的(limited)接收器中频(intermediate frequency,IF)带宽内，并且可以在下变频RX信号中找到该校准音调。然而，如果无线系统104使用的LO信号的LO频率大大偏离校准参考信号S_CAL的CW频率f0，则校准音调超出有限的接收器IF带宽，并且在下变频RX信号中不能找到该校准音调。在该实施例中，无线系统104根据检查结果执行频率校准。例如，调整无线系统104的内部振荡器以实现频率校准。又例如，调整无线系统104的内部频率合成器以实现频率校准。再例如，无线系统104的内部振荡器和内部频率合成器都被调整以实现频率校准。
图2是示出根据本发明的实施例的第一无线系统的示意图。图1所示的无线系统104可以利用图2所示的无线系统200来实现。例如，无线系统200可以是无线电检测和测距(雷达)系统，例如频率调制连续波(frequency modulated continuous waveform，FMCW)雷达系统、相位调制连续波(phase modulated continuous wave，PMCW)雷达系统、微多普勒(micro-Doppler)雷达系统或者脉冲多普勒雷达系统。又例如，无线系统200可以是汽车系统，例如汽车雷达系统。在该实施例中，无线系统200在芯片201上实现，因此具有多个片上组件。如图2所示，无线系统200包括LO信号生成电路202、发送器(TX)电路204、接收器(RX)电路206、开关电路(由“SW”表示)208、控制电路210和处理电路212。
LO信号生成电路202被设置为根据参考时钟CK_REF生成LO信号S_LO。在该实施例中，LO信号生成电路202包括有源振荡器214和频率合成器216。有源振荡器214包括至少一个有源组件(例如，晶体管和/或放大器)，并且不包括机电谐振器(例如晶体、体声波(bulkacoustic wave，BAW)谐振器或微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)谐振器)。也就是说，有源振荡器214是无机电谐振器的振荡器(例如，无晶振振荡器)。例如，有源振荡器214可以是具有放大器电路和LC频率选择性(frequency-selective)网络的LC振荡器，其中LC频率选择性网络仅由片上无源组件组成，并且用于创建参考时钟生成(reference clock generation)所需的谐振器。再例如，有源振荡器214可以是具有放大器电路和RC频率选择性网络的RC振荡器，其中RC频率选择性网络仅由片上无源元件组成，并用于创建参考时钟生成(reference clock generation)所需的谐振器。简而言之，有源振荡器214是片上振荡器电路，用于产生和输出参考时钟CK_REF。参考时钟CK_REF可以用作无线系统200的系统时钟。因此，有源振荡器214生成的参考时钟CK_REF可以用于创建其他片上组件正常操作所需的周期性信号。
在该实施例中，当无线系统200处于正常操作时，芯片201的引脚不耦接到片外振荡器。例如，片外振荡器是晶体振荡器，其使用压电材料的振动晶体的机械谐振来产生具有精确频率的电信号。换句话说，可以通过使用由片上振荡器(即，作为无晶振振荡器的有源振荡器214)提供的内部参考时钟CK_REF来实现无线系统200的正常操作，并且不需要片外振荡器(例如，典型的晶体振荡器)提供的外部参考时钟。由于在利用了所提出的无线系统200的应用设备中可以省略片外振荡器，因此可以减少该应用设备的BOM成本和PCB面积。
在该实施例中，从有源振荡器214生成的参考时钟CK_REF的参考频率可以不同于(例如，高于或低于)TX电路204和RX电路206所需的LO频率。因此，频率合成器216是频率处理电路，其被设计为处理参考时钟CK_REF以创建具有所需LO频率的LO信号S_LO。例如，频率合成器216可以包括锁相环(phase-locked loop，PLL)电路、倍频器电路和/或分频器电路，取决于LO信号S_LO的LO频率与参考时钟CK_REF的参考频率之间的差异(discrepancy)。
TX电路204和RX电路206可以在控制电路210的控制下通过开关电路208共享相同的片外天线(例如，图1中所示的天线105)。具体地，开关电路208是发送/接收(TR)开关，其能够交替地将TX电路204和RX电路206连接到共用天线。当无线系统200在TX模式下操作时，控制电路210可以关闭RX电路206，并且可以进一步指示开关电路208将TX电路204的输出端口耦接到片外天线(例如，图1中所示的天线105)。当无线系统200在RX模式下操作时，控制电路210可以关闭TX电路204，并且可以进一步指示开关电路208将RX电路206的输入端口耦接到片外天线(例如，图1中所示的天线105)。
TX电路204用于执行上变频处理，将TX信号从较低频率转换为较高频率，以经由片外天线进行信号发送。RX电路206用于从片外天线接收RX信号，并执行下变频处理，将RX信号从较高频率转换为较低频率以进行信号接收。LO信号S_LO的LO频率应被适当设置，以满足上变频处理和下变频处理的要求。在无线系统200是雷达系统(例如，汽车雷达系统或非汽车雷达系统)的情况下，LO信号S_LO可以具有24GHz、60GHz、77GHz或79GHz的LO频率。然而，这仅用于例示性目的，并不意味着是对本发明的限制。
与从片外晶体振荡器生成外部参考时钟相比，从片上有源振荡器生成的内部参考时钟可具有较低的稳定性和准确性。因此，本发明还提出了一种频率校准方案，用于主要由片上有源振荡器214的不稳定性和不准确性所引起的校准LO信号S_LO的频率误差。在LO信号S_LO的LO频率被正确校准之后，无线发送的TX信号的频率误差可以减少，并且TX信号的发送频率可以通过FCC/ETSI发送规则。
频率误差可以在装配线(assembly line)的最终测试(final test，FT)阶段中被校准，或者可以在大批量生产(mass production，MP)线中被校准。当启用所提出的频率校准方案时，控制无线系统200操作在RX模式下，其中开关电路208将RX电路206的输入端口耦接到片外天线，并且TX电路202被关闭以避免LO信号泄漏。
无线系统200可以采用同相/正交(in-phase/quadrature，I/Q)调制方案用于信号传输，并且无线系统200可以采用I/Q解调方案进行信号接收。以RX电路206为例，它包括正交分相器(quadrature phase splitter)222、同相混频器224和正交混频器226。RX电路206通过根据LO信号S_LO对RX输入信号RX_IN执行下变频来产生下变频RX信号。下变频RX信号包括下变频同相信号RX_I和下变频正交信号RX_Q。正交分相器222被配置为根据LO信号S_LO产生同相LO信号LO_I和正交LO信号LO_Q。例如，LO信号S_LO和同相LO信号LO_I可以具有相同的频率和相同的相位；并且LO信号S_LO和正交LO信号LO_Q可以具有相同的频率和90度的相位差。同相混频器224被布置为将RX输入信号RX_IN和同相LO信号LO_I混频以产生下变频同相信号RX_I。正交混频器226被布置为将RX输入信号RX_IN和正交LO信号LO_Q混频以产生下变频正交信号RX_Q。
由于RX电路206使用I/Q解调，因此可以检测到正频率音调和负频率音调两者中的任何一个。因此，处理电路212可以用作校准电路，用于处理下变频RX信号(RX_I，RX_Q)以进行频率校准。例如，处理电路212可以是片上微控制器单元(microcontroller unit，MCU)或片上雷达信号处理器(radar signal processor，RSP)。处理电路212被设置为根据下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的信号特性生成频率校准控制输出S_CTRL，并将频率校准控制输出S_CTRL输出到LO信号生成电路202。例如，频率校准控制输出S_CTRL可以是校准信号输出或校准数据输出。LO信号生成电路202响应于频率校准控制输出S_CTRL来调整LO信号S_LO的LO频率。在该实施例中，处理电路212可以通过检测以当前LO频率为中心的接收机IF带宽内是否存在校准音调(其是接收机IF带宽的直流(direct current，DC)频率)，来检查下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的信号特征。具体而言，图1所示的校准信号源102发送具有校准音调(例如，具有CW频率f0且具有近似0ppm频率误差的IF音调)的校准参考信号S_CAL。下变频RX信号(RX_I，RX_Q)是IF信号。当LO信号S_LO的LO频率接近CW频率f0时，可以在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中找到校准音调(例如，具有CW频率f0的IF音调)。换句话讲，在以当前LO频率为中心的接收器IF带宽内存在校准音调表示LO信号S_LO的当前LO频率接近CW频率f0。因此，当无线系统200操作在TX模式下时，TX电路204(其使用LO信号S_LO的当前LO频率)可以实现无频率误差或较小频率误差的信号传输。
当LO信号S_LO的LO频率大大偏离目标LO频率时，校准音调(例如，具有CW频率f0的IF音调)超出接收器IF带宽，并且在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中找不到校准音调。换句话讲，在以当前LO频率为中心的接收器IF带宽内不存在校准音调表示LO信号S_LO的当前LO频率大大偏离目标LO频率。处理电路212生成频率校准控制输出S_CTRL，用于LO信号S_LO的频率校准。
在第一示例性校准设计中，有源振荡器214接收频率校准控制输出S_CTRL，并根据频率校准控制输出S_CTRL调整参考时钟CK_REF的参考频率。应当注意，频率合成器216可以不响应于频率校准控制输出S_CTRL而调整其合成器设置。由于LO信号S_LO是从参考时钟CK_REF得出的，因此LO信号S_LO的LO频率由于参考时钟CK_REF的频率校准而被校准。
在第二示例性校准设计中，频率合成器216接收频率校准控制输出S_CTRL，并根据频率校准控制输出S_CTRL调整其合成器设置。因此，LO信号S_LO的LO频率由于调整的合成器设置而被校准。应当注意，有源振荡器214可以不响应于频率校准控制输出S_CTRL而调整参考时钟CK_REF的参考频率。
在第三示例性校准设计中，频率校准控制输出S_CTRL被提供给有源振荡器214和频率合成器216两者。因此，有源振荡器214接收频率校准控制输出S_CTRL，并根据频率校准控制输出S_CTRL调整参考时钟CK_REF的参考频率。另外，频率合成器216接收频率校准控制输出S_CTRL，并根据频率校准控制输出S_CTRL调整其合成器设置。由于LO信号S_LO是根据该合成器设置从参考时钟CK_REF得出的，因此，LO信号S_LO的LO频率由于参考时钟CK_REF的频率校准和调整的合成器设置而被校准。
请结合图4参照图3。图3是示出根据本发明实施例的LO信号S_LO的LO频率与有源振荡器214的控制码(control code)OSC_code之间的关系的示意图。图4是示出根据本发明实施例的下变频RX信号的输出频谱的示意图。从校准信号源102发送具有校准音调(例如，具有CW频率f0和近似0ppm频率误差的IF音调)的校准参考信号S_CAL，用于无线系统104/200的频率校准。例如，CW频率f0被设置成与目标LO频率相等的值。因此，所提出的频率校准的一个目的是使LO信号S_LO的LO频率接近f0。
如图3所示，可以通过将控制码OSC_code从1到N改变，来调整LO信号S_LO的LO频率。调整频率范围FR应该确保能覆盖期望的CW频率f0。CW频率f0处的校准音调可以下变频为IF信号(即，由同相RX信号RX_I和正交RX信号RX_Q组成的下变频RX信号)，LO频率由有源振荡器214的控制码OSC_code控制。当OSC_code＝1时，CW频率f0处的校准音调超出具有接收器IF带宽BW_IF并且以控制码OSC_code设置的当前LO频率为中心的输出频谱。由于在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中找不到校准音调，因此通过增加控制码OSC_code来调整频率校准控制输出S_CTRL。
当OSC_code＝2时，CW频率f0处的校准音调超出输出频谱，该输出频谱具有接收器IF带宽BW_IF并且以控制码OSC_code设置的当前LO频率为中心。由于在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中仍找不到校准音调，因此通过增加控制码OSC_code来进一步调整频率校准控制输出S_CTRL。
当OSC_code＝3时，CW频率f0处的校准音调超出输出频谱，该输出频谱具有接收器IF带宽BW_IF并且以控制码OSC_code设置的当前LO频率为中心。由于在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中仍找不到校准音调，因此通过增加控制码OSC_code来进一步调整频率校准控制输出S_CTRL。
当OSC_code＝4时，CW频率f0处的校准音调在具有接收器IF带宽BW_IF并且以控制码OSC_code设置的当前LO频率为中心的输出频谱内，如图4所示。由于在下变频RX信号(RX_I，RX_Q)的输出频谱中可以成功检测到校准音调，因此可以找到优化的控制码(例如，OSC_code＝4)，并且完成频率校准过程。当在无线系统104/200的正常操作下使用优化的控制码(例如，OSC_code＝4)时，可以确保LO信号S_LO的LO频率接近CW频率f0。因此，从片外天线(例如，图1中所示的天线105)发送的TX信号确保具有精确的RF mW(微波)频率或精确的mmWave(毫米波)频率。
应注意，观察频率区域(observation frequency region)取决于接收器IF带宽BW_IF。因此，应确保接收器IF带宽BW_IF大于振荡器调谐分辨率(tuning resolution)RS。
校准信号源102可以是标准信号源，用于发送具有CW频率f0的校准参考信号S_CAL以进行无线系统104的频率校准。在替代设计中，校准信号源102可以通过使用DUT之一作为标准样品(golden sample)来实现。图5是示出根据本发明的实施例的第二校准系统的示意图。校准系统100和500之间的主要差异在于校准系统500使用无线系统502作为校准信号源，其中无线系统104和502具有相同的电路结构。例如，无线系统104和502是相同的雷达系统芯片。类似于图1中所示的校准信号源102，无线系统502用于经由天线503发送校准参考信号S_CAL。例如，校准参考信号S_CAL是具有校准音调(例如，具有近似0ppm频率误差的CW频率f0)的连续波形(CW)信号。为了实现具有近似0ppm频率误差的CW频率f0，在校准过程期间将外部高精度振荡器504连接到无线系统502。由于精确的外部参考时钟可以从外部高精度振荡器504提供至无线系统502，因此无线系统502可以根据精确的外部参考时钟产生校准参考信号S_CAL。例如，外部高精度振荡器504可以是基于机电谐振器的振荡器，例如温度补偿晶体振荡器(temperature compensated crystal oscillator，TCXO)。
图6是示出根据本发明的实施例的第二无线系统的示意图。图5中所示的无线系统104和502均可以使用图6所示的无线系统600来实现。例如，无线系统600可以是无线电检测和测距(雷达)系统，例如频率调制连续波(frequency modulated continuous waveform，FMCW)雷达系统、相位调制连续波(phase modulated continuous wave，PMCW)雷达系统、微多普勒(micro-Doppler)雷达系统或者脉冲多普勒雷达系统。又例如，无线系统600可以是汽车系统，例如汽车雷达系统。在该实施例中，无线系统600在芯片601上实现，因此具有多个片上组件。
无线系统200和600之间的主要区别在于无线系统600还支持在频率校准过程期间使用片外振荡器。如图6所示，LO信号生成电路602包括开关电路(用“SW”表示)604。开关电路604耦接到有源振荡器214，用于接收内部参考时钟CK_REF。当无线系统600未被选择作为标准样品(例如，图5中所示的无线系统104)时，没有片外振荡器连接到芯片601的引脚，并且开关电路604由处理电路(例如，RSP或MCU)212控制为将内部参考时钟CK_REF输出到频率合成器216。无线系统600被控制为在频率校准过程期间以TX模式操作，以及执行上述片上频率校准，以校准LO信号S_LO的LO频率。
当无线系统600被选择作为标准样品(例如，图5中所示的无线系统502)时，片外振荡器(例如，图5中所示的外部高精度振荡器504)连接到芯片601的引脚，并且开关电路604还耦接到片外振荡器，用于接收外部参考时钟CK_EXT。由于无线系统600用作用于发送校准参考信号S_CAL的标准样品，因此无线系统600被控制为在频率校准过程期间以TX模式操作。因此，控制电路210可以关闭RX电路206，并且还可以指示开关电路208将TX电路204的输出端口耦接到片外天线(例如，图5中所示的天线503)。另外，开关电路604由处理电路(例如，RSP或MCU)212控制，以将外部参考时钟CK_EXT输出到频率合成器216。例如，从频率合成器216生成的LO信号S_LO可以是具有CW频率f0的CW信号。以这种方式，具有校准音调(例如，具有近似0ppm频率误差的CW频率f0)的校准参考信号S_CAL可以经由片外天线(例如，图5中所示的天线503)发送。
当存在多于一个DUT(例如，多于一个无线系统104)时，从校准信号源(例如，图1中所示的校准信号源102或图5中所示的无线系统502)发送的校准参考信号可以由多个DUT接收以进行频率校准。换句话说，校准系统可以使用单个校准信号源来实现多个DUT的同时频率校准。
图7是示出根据本发明实施例的校准设置环境的示意图。校准设置环境可以用于生产线(production line)校准。例如，无线系统S1、S2、S3和S4中的每一个均可以使用图6中所示的无线系统600来实现。无线系统S1是被选择作为标准样品的DUT，从而片外振荡器提供的外部参考时钟CK_EXT用于生成校准参考信号S_CAL并将其发送到在测试中的多个无线系统S2、S3和S4。在频率校准过程期间，无线系统S1被控制为以TX模式操作，而无线系统S2、S3和S4均被控制为以RX模式操作。校准参考信号S_CAL可以以视线(line-of-sight)方式或多路径反射方式从标准样品发送到一个DUT。由于无线系统S2、S3和S4具有相同的电路结构，因此可以根据具有校准音调的校准参考信号S_CAL，由无线系统S2、S3和S4中的每一个执行上述相同的频率校准过程。通过这种方式，可以同时校准从无线系统S2、S3和S4的LO信号生成电路生成的LO信号的LO频率。
或者，校准设置环境可以用于卫星传感器应用。无线系统S1、S2、S3和S4可以在不同的雷达传感器中实现，所述不同的雷达传感器以良好的覆盖性安装在用于物体检测的空间中。所有雷达传感器可以操作在频分多址(Frequency-division multiple access，FDMA)模式或时间交错频率调制连续波形(Time-staggered frequency modulatedcontinuous waveform，TS-FMCW)模式。它们需要频率校准，以避免由于每个传感器的频率误差而引起的频率重叠干扰。例如，无线系统S1、S2、S3和S4中的每一个可以使用图2中所示的无线系统200来实现。无线系统S1被选择作为主设备，用于产生校准参考信号S_CAL并将其发送到多个无线系统S2、S3和S4。例如，校准参考信号S_CAL可以以视线方式或多路径反射方式从主设备发送到一个DUT。由于无线系统S1用作用于发送校准参考信号S_CAL的主设备，因此具有图2所示的电路结构的无线系统S1可以被控制为操作在TX模式下。
因此，控制电路210可以关闭RX电路206，并且进一步指示开关电路208将TX电路204的输出端口耦接到片外天线(例如，图5中所示的天线503)。另外，频率合成器216使用内部参考时钟CK_REF来产生LO信号S_LO，其中LO信号S_LO可以是具有CW频率f0的CW信号。通过这种方式，具有校准音调(例如，CW频率f0+Δf，其中Δf是由内部参考时钟产生的频率偏移)的校准参考信号S_CAL可以经由片外天线(例如，图1中所示的天线103)发送。在频率校准过程期间，无线系统S1被控制为以TX模式操作，而无线系统S2、S3和S4中的每一个被控制为以RX模式操作。由于无线系统S2、S3和S4具有相同的电路结构，因此可以根据具有校准音调的校准参考信号S_CAL，由无线系统S2、S3和S4中的每一个执行上述相同的频率校准过程。通过这种方式，无线系统S2可以在校准模式下找到对应于校准音调的特定振荡器控制码，并且参考在校准模式中找到的该特定振荡器控制码，以在正常操作模式下选择和使用另一振荡器控制码，从而避免无线系统S1-S4的不期望的频率重叠干扰。类似地，无线系统S3在校准模式下找到对应于校准音调的特定振荡器控制码，并且参考在校准模式下找到的该特定振荡器控制码，以在正常操作模式下选择和使用另一振荡器控制码，从而避免了无线系统S1-S4的不期望的频率重叠干扰。无线系统S4在校准模式下找到对应于校准音调的特定振荡器控制码，并参考在校准模式下找到的该特定振荡器控制码，以在正常操作模式下选择和使用另一个振荡器控制码，从而避免无线系统S1-S4的不期望的频率重叠干扰。
如图2/图6所示，频率校准功能可以集成到芯片201/601中的无线系统200/600中。因此，不需要昂贵的RF mW(微波)测试仪器或mmWave(毫米波)测试仪器，并且不需要额外的个人计算机(PC)或微控制器单元(microcontroller unit，MCU)从测试仪器读取数据以及通过控制内部振荡器和/或内部频率合成器校准频率误差。此外，由于可以将相同的频率校准功能集成到多个无线系统200/600中的每一个中，因此可以同时校准多个无线系统200/600。此外，无线系统600中的一个可以被配置为从外部振荡器接收外部参考时钟，该无线系统600之一用作标准样品，其产生校准参考信号并将校准参考信号发送到其余的无线系统600，因而用于生成并发送校准参考信号的标准信号源被省略。所提出的频率校准方案可以在装配线的最终测试(final test，FT)中容易地实现，或者可以在批量生产(massproduction，MP)线中容易地实现。
本领域技术人员将容易理解，可以在保留本发明的教导的同时对装置和方法进行多种修改和变更。因此，上述公开内容应被解释为仅受所附权利要求的范围和界限的限制。

Claims (19)

1.一种无线系统，包括：
本地振荡器LO信号生成电路，用于根据参考时钟生成LO信号，其中，所述LO信号生成电路包括：
有源振荡器，用于生成所述参考时钟，其中，所述有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；
接收器RX电路，用于通过根据所述LO信号对RX输入信号进行下变频，生成下变频RX信号；以及
校准电路，用于根据所述下变频RX信号的信号特征生成频率校准控制输出，并输出所述频率校准控制输出至所述LO信号生成电路，其中，所述LO信号生成电路响应于所述频率校准控制输出，调整所述LO信号的LO频率。
2.根据权利要求1所述的无线系统，其特征在于，所述无线系统在芯片上实现，并且所述有源振荡器是片上振荡器。
3.根据权利要求1所述的无线系统，其特征在于，所述校准电路被设置为检查所述下变频RX信号中是否存在校准音调，并且进一步响应于在所述下变频RX信号中未找到所述校准音调，设置所述频率校准控制输出以改变所述LO信号的LO频率。
4.根据权利要求3所述的无线系统，其特征在于，在所述下变频RX信号中未找到所述校准音调的情况下，所述有源振荡器接收所述频率校准控制输出，并根据所述频率校准控制输出，调整所述参考时钟的参考频率。
5.根据权利要求3所述的无线系统，其特征在于，所述LO信号生成电路还包括频率合成器，其中在所述下变频RX信号中未找到所述校准音调的情况下，所述频率合成器接收所述频率校准控制输出，并根据所述频率校准控制输出，调整合成器设置。
6.根据权利要求1所述的无线系统，其特征在于，所述无线系统是无线电检测和测距雷达系统。
7.根据权利要求1所述的无线系统，其特征在于，所述无线系统是汽车系统。
8.一种校准系统，包括：
校准信号源，用于经由天线发送校准参考信号；以及
第一无线系统，包括：
第一本地振荡器LO信号生成电路，用于根据第一参考时钟生成第一LO信号，其中，所述第一LO信号生成电路包括用于产生第一参考时钟的第一有源振荡器，其中所述第一有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；
第一接收器RX电路，用于通过根据所述第一LO信号对第一RX输入信号进行下变频，生成第一下变频RX信号，其中，所述第一RX输入信号是从经由另一天线接收的所述校准参考信号中获得的；以及
第一校准电路，用于根据所述第一下变频RX信号的信号特征产生第一频率校准控制输出，并输出所述第一频率校准控制输出至所述第一LO信号生成电路，其中，所述第一LO信号生成电路响应于所述第一频率校准控制输出调整所述第一LO信号的LO频率。
9.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述第一有源振荡器用于接收所述第一频率校准控制输出，并根据所述第一频率校准控制输出调整所述第一参考时钟的参考频率。
10.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述校准参考信号是连续波形信号。
11.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述校准信号源包括：
第二LO信号生成电路，被配置为根据第二参考时钟生成第二LO信号，其中，所述第二参考时钟由包括机电谐振器的参考振荡器产生；以及
发送器TX电路，被配置为根据所述第二LO信号发送所述校准参考信号。
12.根据权利要求11所述的校准系统，其特征在于，所述第二LO信号生成电路还包括：
第二有源振荡器，其中所述第二有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；以及
开关电路，耦接到所述参考振荡器和所述第二有源振荡器，其中所述开关电路被配置为选择所述参考振荡器的输出作为所述第二参考时钟。
13.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述校准信号源包括：
第二LO信号生成电路，用于根据第二参考时钟生成第二LO信号，其中，所述第二LO信号生成电路包括：
第二有源振荡器，用于生成并输出所述第二参考时钟，其中所述第二有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；以及
发送器TX电路，用于根据所述第二LO信号发送所述校准参考信号。
14.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述校准系统还包括第二无线系统，所述第二无线系统包括：
第二LO信号生成电路，用于根据第二参考时钟生成第二LO信号，其中，所述第二LO信号生成电路包括用于生成所述第二参考时钟的第二有源振荡器，其中所述第二有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；
第二接收器RX电路，用于通过根据所述第二LO信号对第二RX输入信号进行下变频，产生第二下变频RX信号，其中，所述第二RX输入信号是从经由天线接收的所述校准参考信号中获得的；以及
第二校准电路，用于根据所述第二下变频RX信号的信号特征生成第二频率校准控制输出，并输出所述第二频率校准控制输出至所述第二LO信号生成电路，其中，所述第二LO信号生成电路响应所述第二频率校准控制输出调整所述第二LO信号的LO频率。
15.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述第一无线系统是无线电检测和测距系统。
16.根据权利要求8所述的校准系统，其特征在于，所述第一无线系统是汽车系统。
17.一种本地振荡器LO信号校准方法，所述方法包括：
根据参考时钟生成所述LO信号，其中所述参考时钟由有源振荡器产生，并且所述有源振荡器包括至少一个有源组件并且不包括机电谐振器；
通过根据所述LO信号对接收器RX输入信号执行下变频，产生下变频RX信号；以及
根据所述下变频RX信号的信号特征产生频率校准控制输出，其中响应于所述频率校准控制输出调整所述LO信号的LO频率。
18.根据权利要求17所述的LO信号校准方法，所述方法还包括：
输出所述频率校准控制输出至所述有源振荡器，其中所述有源振荡器响应于所述频率校准控制输出调整所述参考时钟的参考频率。
19.根据权利要求17所述的LO信号校准方法，其中根据所述下变频RX信号的信号特征产生频率校准控制输出的步骤包括检查所述下变频RX信号中是否存在校准音调，以及响应于在所述下变频RX信号中未找到所述校准音调，设置所述频率校准控制输出以改变所述LO信号的LO频率。
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