CN110113067A - 一种用于零中频接收机的iq不平衡校正装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置及方法,包括结构相同的第一校正单元与第二校正单元,二者均包括顺次相连的可编程相位控制器、第一混频器和A/D转换器,二者的第一混频器的输入端还分别用于接入正交关系的输入信号;A/D转换器的第一输出端和第二输出端分别连接第二混频器和第三混频器;第二混频器和第三混频器的输出端分别连接到通过关系映射单元连接到D/A转换器的输入端;D/A转换器的输出端与可编程相位控制器的输入端相连;数字控制振荡器的第一输出端分别与第一校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连,第二输出端分别与第二校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连。本发明正交性好,可以适用于宽带信号,大大提高了零中频接收机的适用范围。

Description

一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置及方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域,具体涉及一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置及方法。
背景技术
在无线通信设备中,常用零中频接收机架构来实现低成本、低功耗接收机。零中频接收机相对二次变频接收机的优点是频率选择性容易,其缺点是零中频接收机的IQ两路不平衡校正负责。
现有技术中的零中频接收一般是采用IQ两路信号的相关性来分析两路的正交性,但是该方法存在一定的局限性,具体表现为当IQ两路逼近正交的时候,相关峰求解困难,从而导致迭代速度慢。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置及方法。
为了实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,包括第一校正单元、第二校正单元、锁相环和数字控制振荡器;
所述第一校正单元与第二校正单元的结构相同,均包括顺次相连的可编程相位控制器、第一混频器和A/D转换器,二者的第一混频器的输入端分别用于接入正交关系的输入信号;所述A/D转换器的第一输出端和第二输出端分别连接有第二混频器和第三混频器;所述第二混频器和第三混频器的输出端分别连接到对应的关系映射单元后均连接到D/A转换器的输入端;所述D/A转换器的输出端与可编程相位控制器的输入端相连;
所述锁相环用于输出两路正交模拟信号,其第一输出端与第一校正单元中可编程相位控制器的输入端,其第二输出端与第二校正单元中可编程相位控制器的输入端相连;
所述数字控制振荡器用于输出两路正交数字信号,其第一输出端分别与第一校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连,其第二输出端分别与第二校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连。
优选地,所述第一校正单元与第二校正单元中还放大器,所述放大器设于所述第一混频器和A/D转换器之间。
优选地,所述第一校正单元和第二校正单元还分别包括第一均衡器和第二均衡器;
所述第一均衡器的输入端与第一校正单元中的A/D转换器相连,其输出端与信道传递函数模块的输入端相连;
所述第二均衡器的输入端与第二校正单元中的A/D转换器相连,其输出端与信道传递函数模块的输入端相连;
所述信道传递函数模块的输出端分别与第一校正单元和第二校正单元中的放大器相连。
优选地,所述信道传递函数模块的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中的A/D转换器输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中的A/D转换器输出信号的幅度。
优选地,所述锁相环用于输出相位分别为0°和90°的正交模拟信号。
优选地,所述数字控制振荡器用于输出相位分别为0°和90°两路正交数字信号。
第二方面,本发明提供了一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,包括:
将输入信号分解为两路信号后分别与第一校正单元和第二校正单元中的可编程相位控制器的输出信号进行混频,形成正交的两路基带信号;
所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号;
所述两路数字信号分别与数字控制振荡器对应的输出信号进行混频形成混频信号,所述混频信号被送入对应的关系映射单元进行正交识别,然后对正交识别结果进行数模转换,最终根据所述正交识别结果对各可编程相位控制器的输出信号进行相位设置。
优选地,所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之前还包括:
将所述正交的两路基带信号分别送入第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行放大处理。
优选地,所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之后还包括:
将所述两路数字信号分别输入至第一均衡器和第二均衡器中,经第一均衡器和第二均衡器处理后送入信道传递函数模块,所述信道传递函数模块根据接收到的信号,分别输出第一调整信号和第二调整信号至第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行正交的两路基带信号的幅值调整。
优选地,所述信道传递函数模块的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中模数变换后输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中模数变换后输出信号的幅度。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1,相对传统的数字方案,本发明进行了数字模拟混合,对模拟进行补偿,从源头上解决了两路的失真问题,相应速度提升两个数量级(100倍以上)。
2,本发明解决了传统系统需要连续信号,对burst信号失效问题,本发明采用的是电路修正,对业务信号不需要补偿,而传统方案则是对业务失真进行对消。
3,本发明系统稳定性和可靠性得到大幅度提升。
4,本发明解决了传统对信号处理不同带宽响应不一样的频率敏感性问题,本振相位控制不敏感特性得到充分利用。
附图说明
图1为本发明一种实施例的用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置的结构示意图;
图2为本发明另一种实施例的用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图1所示,本发明实施例提供了一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,包括第一校正单元、第二校正单元、锁相环7和数字控制振荡器8;
所述第一校正单元与第二校正单元的结构相同,均包括顺次相连的可编程相位控制器1、第一混频器2和A/D转换器3,二者的第一混频器2的输入端还分别用于接入正交关系的输入信号;
所述可编程相位控制器1用于对接收到的信号进行相位调整;
所述A/D转换器3的第一输出端和第二输出端分别连接有第二混频器5和第三混频器6;
所述第二混频器5和第三混频器6的输出端分别连接到对应的关系映射单元12后均连接到D/A转换器13的输入端;本发明实施例中的第一混频器2、第二混频器5和第三混频器6均可以直接从市面上采购得到,用于对接收到的信号进行混频处理,其具体结构不是本发明的发明点所在,因此,本发明中不做过多的赘述和限定;
所述D/A转换器的输出端与可编程相位控制器1的输入端相连;
所述锁相环7用于输出两路正交模拟信号,其第一输出端与第一校正单元中可编程相位控制器1的输入端,其第二输出端与第二校正单元中可编程相位控制器1的输入端相连;优选地,所述锁相环7用于输出相位分别为0°和90°的正交模拟信号,其中相位分别为0°的模拟信号输入至第一校正单元,相位分别为90°的模拟信号输入至第二校正单元;
所述数字控制振荡器8用于输出两路正交数字信号,其第一输出端分别与第一校正单元中的第二混频器5和第三混频器6的输入端相连,其第二输出端分别与第二校正单元中的第二混频器5和第三混频器6的输入端相连;优选地,所述数字控制振荡器8用于输出相位分别为0°和90°两路正交数字信号,其中相位分别为0°的数字信号输入至第一校正单元,相位分别为90°的数字信号输入至第二校正单元;
在本发明实施例的优选实施方式中,所述第一校正单元与第二校正单元中还放大器4,所述放大器4设于所述第一混频器2和A/D转换器3之间。
综上所述,本发明实施例中的用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置的工作原理具体为:
将输入信号分解为两路信号后分别与第一校正单元和第二校正单元中的可编程相位控制器1的输出信号进行混频,形成正交的两路基带信号;
所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号;
所述两路数字信号分别与数字控制振荡器8对应的输出信号进行混频形成混频信号,所述混频信号被送入对应的关系映射单元12进行正交识别,然后对正交识别结果进行数模转换,最终根据所述正交识别结果对各可编程相位控制器1的输出信号进行相位设置。
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思,本发明实施例与实施例1的区别在于:
为了确保第一校正单元和第二校正单元之间的增益一致,考虑到信号是具有一定带宽的信号,那么通过功率统计方法不合适,为此,本实施例中提出:所述第一校正单元和第二校正单元还分别包括第一均衡器9和第二均衡器10;
所述第一均衡器9的输入端与第一校正单元中的A/D转换器3相连,其输出端与信道传递函数模块11的输入端相连;
所述第二均衡器10的输入端与第二校正单元中的A/D转换器3相连,其输出端与信道传递函数模块11的输入端相连;
所述信道传递函数模块11的输出端分别与第一校正单元和第二校正单元中的放大器4相连。
在本实施例的一种具体实施方式中,所述信道传递函数模块11的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中的A/D转换器3输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中的A/D转换器3输出信号的幅度。
综上所述,本发明实施例中的用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置的工作原理具体为:
将输入信号分解为两路信号后分别与第一校正单元和第二校正单元中的可编程相位控制器1的输出信号进行混频,形成正交的两路基带信号;
将所述正交的两路基带信号分别送入第一校正单元和第二校正单元中的放大器4中进行放大处理;
所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号;
将所述两路数字信号分别输入至第一均衡器9和第二均衡器10中,经第一均衡器9和第二均衡器10处理后送入信道传递函数模块11,所述信道传递函数模块11根据接收到的信号,分别输出第一调整信号和第二调整信号至第一校正单元和第二校正单元中的放大器4中进行正交的两路基带信号的幅值调整;
所述两路数字信号分别与数字控制振荡器8对应的输出信号进行混频形成混频信号,所述混频信号被送入对应的关系映射单元12进行正交识别,然后对正交识别结果进行数模转换,最终根据所述正交识别结果对各可编程相位控制器1的输出信号进行相位设置;
实施例3
本发明实施例中提供了一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,包括:
将输入信号分解为两路信号后分别与第一校正单元和第二校正单元中的可编程相位控制器的输出信号进行混频,形成正交的两路基带信号;
所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号;
所述两路数字信号分别与数字控制振荡器对应的输出信号进行混频形成混频信号,所述混频信号被送入对应的关系映射单元进行正交识别,然后对正交识别结果进行数模转换,最终根据所述正交识别结果对各可编程相位控制器的输出信号进行相位设置。
优选地,所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之前还包括:
将所述正交的两路基带信号分别送入第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行放大处理。
优选地,所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之后还包括:
将所述两路数字信号分别输入至第一均衡器和第二均衡器中,经第一均衡器和第二均衡器处理后送入信道传递函数模块,所述信道传递函数模块根据接收到的信号,分别输出第一调整信号和第二调整信号至第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行正交的两路基带信号的幅值调整;所述第一均衡器和第二均衡器用于进行幅度均衡,即幅度调整,达成幅度相等;
优选地,所述信道传递函数模块的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中模数变换后输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中模数变换后输出信号的幅度。
本发明实施例中提出的用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法能够适用于实施例1和实施例2中的用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:包括第一校正单元、第二校正单元、锁相环和数字控制振荡器;
所述第一校正单元与第二校正单元的结构相同,均包括顺次相连的可编程相位控制器、第一混频器和A/D转换器,二者的第一混频器的输入端还分别用于接入正交关系的输入信号;所述A/D转换器的第一输出端和第二输出端分别连接有第二混频器和第三混频器;所述第二混频器和第三混频器的输出端分别连接到对应的关系映射单元后均连接到D/A转换器的输入端;所述D/A转换器的输出端与可编程相位控制器的输入端相连;
所述锁相环用于输出两路正交模拟信号,其第一输出端与第一校正单元中可编程相位控制器的输入端,其第二输出端与第二校正单元中可编程相位控制器的输入端相连;
所述数字控制振荡器用于输出两路正交数字信号,其第一输出端分别与第一校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连,其第二输出端分别与第二校正单元中的第二混频器和第三混频器的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:所述第一校正单元与第二校正单元中还放大器,所述放大器设于所述第一混频器和A/D转换器之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:所述第一校正单元和第二校正单元还分别包括第一均衡器和第二均衡器;
所述第一均衡器的输入端与第一校正单元中的A/D转换器相连,其输出端与信道传递函数模块的输入端相连;
所述第二均衡器的输入端与第二校正单元中的A/D转换器相连,其输出端与信道传递函数模块的输入端相连;
所述信道传递函数模块的输出端分别与第一校正单元和第二校正单元中的放大器相连。
4.根据权利要求3所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:所述信道传递函数模块的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中的A/D转换器输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中的A/D转换器输出信号的幅度。
5.根据权利要求1所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:所述锁相环用于输出相位分别为0°和90°的正交模拟信号。
6.根据权利要求1所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正装置,其特征在于:所述数字控制振荡器用于输出相位分别为0°和90°两路正交数字信号。
7.一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,其特征在于,包括:
将输入信号分解为两路信号后分别与第一校正单元和第二校正单元中的可编程相位控制器的输出信号进行混频,形成正交的两路基带信号;
所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号;
所述两路数字信号分别与数字控制振荡器对应的输出信号进行混频形成混频信号,所述混频信号被送入对应的关系映射单元进行正交识别,然后对正交识别结果进行数模转换,最终根据所述正交识别结果对各可编程相位控制器的输出信号进行相位设置。
8.根据权利要求7所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,其特征在于:所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之前还包括:
将所述正交的两路基带信号分别送入第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行放大处理。
9.根据权利要求8所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,其特征在于:所述正交的两路基带信号经模数变换后成为两路数字信号步骤之后还包括:
将所述两路数字信号分别输入至第一均衡器和第二均衡器中,经第一均衡器和第二均衡器处理后送入信道传递函数模块,所述信道传递函数模块根据接收到的信号,分别输出第一调整信号和第二调整信号至第一校正单元和第二校正单元中的放大器中进行正交的两路基带信号的幅值调整。
10.根据权利要求9所述的一种用于零中频接收机的IQ不平衡校正方法,其特征在于:所述信道传递函数模块的计算公式为:
其中,S21表示信道特征,fft(s1)表示第一校正单元中模数变换后输出信号的幅度,fft(s2)表示第二校正单元中模数变换后输出信号的幅度。
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