CN111049599A - 一种两点调制无线通信发射机的校准方法 - Google Patents

一种两点调制无线通信发射机的校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两点调制无线通信发射机的校准方法，包括：增益校准：分别测量并计算两点调制无线通信发射机的低通通路增益和高通通路增益，并调整低通通路增益与高通通路增益的比例关系(可以为1或者不等于1的实数)，使其达到预设的目标值，完成增益校准；时延校准：预先获得高通通路或者低通通路的最佳延时值，将得到的最佳时延值添加至高通通路或者低通通路中，完成时延校准。该方法使用两点调制的无线通信发射机的增益和延时校准，使得收发机的工作不受锁相环频率综合器带宽的影响，支持业界最新的高数码率、高带宽通信，校准过程简单便捷，有利于同时提高性能和降低成本，更适合推广应用。

Description

一种两点调制无线通信发射机的校准方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体的说是涉及一种两点调制无线通信发射机的校准方法。
背景技术
目前，在移动通信包括手机通信、物联网通信等中所使用的信号传输数码率越来越高，信号带宽越来越宽，从2G时代的几十赫兹(Hz)发展到5G的高达一百兆赫兹(100MHz)，以后还可能达到一千兆赫兹(1GHz)以上。所以一方面我们希望无线发射机支持越来越宽的信号带宽，而另一方面无线发射机中通常所使用的锁相环(Phase-locked loop)或者叫做频率综合器的环路带宽不能过宽，因为环路带宽过宽会增加锁相环的噪声，进而降低通信系统性能。所以对于信号带宽比较宽的应用场景(包括但不限于4G、5G、6G、物联网/IOT通信等)，使用通常的锁相环电路进行频率综合会恶化系统性能。
为了解决上述问题，两点调制电路应运而生，两点调制电路通过在普通锁相环中增加一路信号对压控振荡器(VCO)进行调制的方式，来解决传统锁相环频率综合器电路的带宽限制问题(一般为小于1MHz)。在两点调制电路的两路信号中，一路是通过锁相环的鉴相频器(PFD)的输入支路加入并经过电荷泵和滤波器后对压控振荡器(VCO)进行调制(通常称之为通路1)，第二路是直接通过压控振荡器(VCO)的输入支路加入(通常称之为通路2)。可以从系统上推导证明，两点调制电路使得第二通路的信号经过一个高通通路，而使得经过第一通路的信号经过一个高通通路，高通通路和低通通路合在一起则可以形成信号全通通路，从而使得发射机可以突破传统锁相环频率综合器的带宽限制而传输很大带宽的信号(理论上不受锁相环频率综合器带宽的限制)。
图1是使用两点调制的频率综合器发射机电路图，图中输入数据经过频率生成器生成频率数据后分成两路，一路经过锁相环的SD(Sigma-delta)调制器加到分频器，分频器为整数分频器或者多模分频器(也可能不经过分频器)，另一路则加到压控振荡器上(可以经过数/模转换器和滤波器，如果频率信号本身是模拟信号则不需要数模转换器)。锁相环频率综合器还包括相位频率鉴别器和电流泵等。两点调制的输出被送给功率放大器模块和天线模块进而发射出无线电波。
然而，在使用两点调制的无线发射机(包括但不限于收发机芯片)中，通路1和通路2的增益和时延各不相同，而且这种增益和时延在芯片中会因为工艺处理、电压，温度(PVT)的差别而产生芯片之间的个体差异，这样会造成发送信号经过两条通路并在压控振荡器(VCO)汇合以后无法得到信号的频谱全通通路，造成VCO输出的信号失真，增加了系统误码率，破坏信号的期望频谱，恶化系统性能(包括误码率增加，信号频谱展宽等)，使得通信系统无法通过相关的专业标准(包括但不限于3GPP标准，IEEE标准，蓝牙Bluetooth 标准，中国国家标准等等)要求，甚至导致通信传输失败。
为此，对于两点调制无线发射机的校准显得尤为重要，目前关于两点调制校准的专利文献中也给出了一些可行的方案，例如申请公布号为CN 107968687 A，名称为一种两点调制发射机校准电路及校准方法的发明专利申请中，提供了一种可行的校准电路及方法方案，再例如申请公布号为CN 105553441 A，名称为两点调制器及其延迟失配校准电路及相位顺序校准模块的发明专利申请中，也提供了一种可行的方案。
但是，上述专利文献中给出的方案存在如下问题：幅度与时延校准技术多数比较复杂，并且电路开销比较大。例如，方案中要抵消激励信号与输出信号之间的相位偏移，校验回路滤波器输出信号的极性，或者要加入自动频率校准(AFC)模块并且要求校准过程中锁相环(PLL)锁定，或者要使用相位旋转器等等，这些都增加了校准的复杂度和成本。
因此，如何提供一种简单便捷、成本低的两点调制无线发射机的校准方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种两点调制无线通信发射机的校准方法，该方法使用两点调制的无线通信发射机的增益和延时校准，使得收发机的工作不受锁相环频率综合器带宽的影响，支持业界最新的高数码率、高带宽通信，解决了现有的两点调制无线发射机的校准方案相对复杂、耗费成本的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种两点调制无线通信发射机的校准方法，该方法包括：
增益校准：分别测量并计算两点调制无线通信发射机的低通通路增益和高通通路增益，并调整低通通路增益与高通通路增益的比例关系，使其达到预设的目标值，完成增益校准；
时延校准：预先获得高通通路或者低通通路的最佳延时值，将得到的最佳时延值添加至高通通路或者低通通路中，完成时延校准。
进一步地，所述增益校准的过程，具体包括：
步骤1：根据系统仿真以及产品测试得到高通通路与低通通路之间的增益最佳比值；
步骤2：从输入信号和锁相环回路的设计参数中获得从输入数据频率到相位频率鉴别器的增益，得到低通通路增益；
步骤3：在正常工作模式下，闭合单刀双掷模式开关使得低通通路的输出连接至压控振荡器，设定工作频道，在输入数据的频率为0的情况下使发射机锁定，测试低通通路的滤波器输出口的电压V1；
步骤4：闭合单刀双掷模式开关使压控振荡器连接至电压V1，进入校准模式；
步骤5：在校准模式下，控制数模转换器输入不同的数字，测量对应的压控振荡器的输出频率，并计算压控振荡器输出频率与控制数模转换器的输入数字之间的关系，得到高通通路增益；
步骤6：比较低通通路增益和高通通路增益，根据低通通路增益和高通通路增益之间的比例关系调整数模转换器的增益，使低通通路增益和高通通路增益之间的比例关系达到增益最佳比值，完成增益校准。
进一步地，高通通路增益与低通通路增益的比值理论上应该为1，但是因为除开锁相环之外的整个发射接收机通路在信号频道内的频谱响应多数情况下并不平坦，所以这个比值在实际中可以设为一个不等于1的实数，可以大于1或者小于1。
进一步地，高通通路增益与数模转换器的增益之间的关系为：
K2＝KDAC×Kvco
其中，Kvco为压控振荡器的电压与频率的转换比例值，KDAC为数模转换器的增益，K2为高通通路增益。
进一步地，所述步骤5中，测量压控振荡器的输出频率的频率计量方法包括：
a.使用外接设备获得压控振荡器的输出频率；
b.使用计数器电路进行计数以获得压控振荡器的输出频率；
c.将发射机压控振荡器的输出接入接收机电路并下变频至中频频率或基带频率并通过数字电路计算所需的数值和比例；
以上三种方法中的任一种或者多种。
具体地，所述外接设备为频谱分析仪或频率计数器。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种两点调制无线通信发射机的校准方法，该方法使用两点调制的无线通信发射机的增益和延时校准，使得收发机的工作不受锁相环频率综合器带宽的影响，支持业界最新的高数码率、高带宽通信，校准过程简单便捷，有利于同时提高性能和降低成本，更适合推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为使用两点调制的频率综合器发射机的电路结构架构示意图；
图2为本发明提供的一种两点调制无线通信发射机的校准方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中一种两点调制无线通信发射机的校准方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图2，本发明实施例公开了一种两点调制无线通信发射机的校准方法，该方法包括：
增益校准：分别测量并计算两点调制无线通信发射机的低通通路增益和高通通路增益，并调整低通通路增益与高通通路增益的比例关系，使其达到预设的目标值，完成增益校准；
时延校准：预先获得高通通路或者低通通路的最佳延时值，将得到的最佳时延值添加至高通通路或者低通通路中，完成时延校准。
参见附图3，在一个具体的实施例中，增益校准的过程，具体包括：
步骤1：根据系统设计包括仿真以及产品测试得到高通通路与低通通路之间增益的最佳比例关系M。理论上M的数值应该为1，但是因为除开锁相环之外的整个发射接收机通路在信号频道内的频谱响应多数情况下并不平坦，所以M可以设为一个不等于1的实数，可以大于1，也可以小于1。
步骤2：从输入信号和锁相环回路的设计参数获得从输入数据频率到相位频率鉴别器的增益K1，这就是低通通路的增益；
步骤3：在正常工作模式下，闭合单刀双掷模式开关使得电荷泵支路(第一通也即低通通路)的输出连接至压控振荡器，选择一个正常工作的频道 (Ch1)，在输入数据的频率为0的情况下使发射机锁定。测试电荷泵支路(第一通路也即低通通路)滤波器输出口的电压，标记其为V1；
步骤4：闭合单刀双掷模式开关使得压控振荡器连接至电压V1(由电源提供)，进入校准模式；
步骤5：在校准模式下，控制数模转换器(DAC)输入不同的数字，测量对应的压控振荡器(VCO)的输出频率；算出压控振荡器(VCO)输出频率与控制数模转换器(DAC)的输入数字之间的关系，得到数值K2，这就是高通通路的增益；
步骤6：比较数值低通通路的增益K1和高通通路的增益K2，根据K1和K2之间的比例关系调整数模转换器(DAC)的增益KDAC，使得K1和K2之间的比例关系达到目标值M，以获得最佳系统性能。
在一个具体的实施例中，高通通路增益与数模转换器的增益之间的关系为：
K2＝KDAC×Kvco
其中，Kvco为压控振荡器的电压与频率的转换比例值，KDAC为数模转换器的增益，K2为高通通路增益。
在一个具体的实施例中，步骤5中，测量压控振荡器输出频率的频率计量方法可以是以下三种方法中的任一种或多种：
1、使用外接设备获得压控振荡器的输出频率；
2、使用计数器电路进行计数以获得压控振荡器的输出频率；
3、将发射机压控振荡器的输出接入接收机电路并下变频至中频频率或基带频率并通过数字电路计算所需的数值和比例方式。
具体地，外接设备为频谱分析仪或频率计数器等。
实际操作中要结合方法1和方法2，或者结合方法1和方法3，以使收发机芯片的校准过程更简单，结果更可靠。也就是说，在芯片设计阶段使用频率计量方法1，确定高通通路的增益K2的大致范围，这样可以使得设计者得以预设数模转换器(DAC)的增益到接近最终校准值的数值，缩短校准过程并增加校准准确度。
在本实施例中，时延校准方法如下：
步骤1：根据系统设计和仿真及测试得到高通通路或者低通通路的最佳延时值；
步骤2：在两点调制电路的高通通路或者低通通路中添加延时模块以获得最佳系统性能。
综上所述，本发明实施例提供的两点调制无线通信发射机的校准方法，与现有技术相比，具有如下优点：
该方法使用两点调制的无线通信发射机的增益和延时校准，使得收发机的工作不受锁相环频率综合器带宽的影响，支持业界最新的高数码率、高带宽通信，校准过程简单便捷，成本低，更适合推广应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，包括：
增益校准：分别测量并计算两点调制无线通信发射机的低通通路增益和高通通路增益，并调整低通通路增益与高通通路增益的比例关系，使其达到预设的目标值，完成增益校准；
时延校准：预先获得高通通路或者低通通路的最佳延时值，将得到的最佳时延值添加至高通通路或者低通通路中，完成时延校准。
2.根据权利要求1所述的一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，所述增益校准的过程，具体包括：
步骤1：根据系统仿真以及产品测试得到高通通路与低通通路之间的增益最佳比值；
步骤2：从输入信号和锁相环回路的设计参数中获得从输入数据频率到相位频率鉴别器的增益，得到低通通路增益；
步骤3：在正常工作模式下，闭合单刀双掷模式开关使得低通通路的输出连接至压控振荡器，设定工作频道，在输入数据的频率为0的情况下使发射机锁定，测试低通通路的滤波器输出口的电压V1；
步骤4：闭合单刀双掷模式开关使压控振荡器连接至电压V1，进入校准模式；
步骤5：在校准模式下，控制数模转换器输入不同的数字，测量对应的压控振荡器的输出频率，并计算压控振荡器输出频率与控制数模转换器的输入数字之间的关系，得到高通通路增益；
步骤6：比较低通通路增益和高通通路增益，根据低通通路增益和高通通路增益之间的比例关系调整数模转换器的增益，使低通通路增益和高通通路增益之间的比例关系达到增益最佳比值，完成增益校准。
3.根据权利要求2所述的一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，所述高通通路增益与低通通路增益的比值为1或者不等于1的实数。
4.根据权利要求2所述的一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，高通通路增益与数模转换器的增益之间的关系为：
K2＝KDAC×Kvco
其中，Kvco为压控振荡器的电压与频率的转换比例值，KDAC为数模转换器的增益，K2为高通通路增益。
5.根据权利要求2所述的一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，所述步骤5中，测量压控振荡器的输出频率的频率计量方法包括：
a.使用外接设备获得压控振荡器的输出频率；
b.使用计数器电路进行计数以获得压控振荡器的输出频率；
c.将发射机压控振荡器的输出接入接收机电路并下变频至中频频率或基带频率并通过数字电路计算所需的数值和比例；
以上三种方法中的任一种或多种。
6.根据权利要求4所述的一种两点调制无线通信发射机的校准方法，其特征在于，所述外接设备为频谱分析仪或频率计数器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111865340A (zh) * 2020-07-23 2020-10-30 锐迪科创微电子（北京）有限公司 信号发射方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111862267A (zh) * 2020-07-24 2020-10-30 北京和德宇航技术有限公司 一种全域频谱温度地图构建方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515553B1 (en) * 1999-09-10 2003-02-04 Conexant Systems Inc. Delta-sigma based dual-port modulation scheme and calibration techniques for similar modulation schemes
CN103427839A (zh) * 2013-08-28 2013-12-04 贵州中科汉天下电子有限公司 用于两点调制的数/模转换器的校准方法及两点调制电路
CN104767575A (zh) * 2015-04-22 2015-07-08 清华大学 两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法
EP3168983A1 (fr) * 2015-11-13 2017-05-17 The Swatch Group Research and Development Ltd. Procédé de calibration d'un synthétiseur de fréquence à modulation fsk à deux points
CN107968687A (zh) * 2016-10-20 2018-04-27 国民技术股份有限公司 一种两点调制发射机校准电路及校准方法
CN110474639A (zh) * 2019-08-07 2019-11-19 上海东软载波微电子有限公司 两点调制器及其控制方法、dac增益校准方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515553B1 (en) * 1999-09-10 2003-02-04 Conexant Systems Inc. Delta-sigma based dual-port modulation scheme and calibration techniques for similar modulation schemes
CN103427839A (zh) * 2013-08-28 2013-12-04 贵州中科汉天下电子有限公司 用于两点调制的数/模转换器的校准方法及两点调制电路
CN104767575A (zh) * 2015-04-22 2015-07-08 清华大学 两点调制发射机中高通通路数模转换器的增益校准方法
EP3168983A1 (fr) * 2015-11-13 2017-05-17 The Swatch Group Research and Development Ltd. Procédé de calibration d'un synthétiseur de fréquence à modulation fsk à deux points
CN107968687A (zh) * 2016-10-20 2018-04-27 国民技术股份有限公司 一种两点调制发射机校准电路及校准方法
CN110474639A (zh) * 2019-08-07 2019-11-19 上海东软载波微电子有限公司 两点调制器及其控制方法、dac增益校准方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111865340A (zh) * 2020-07-23 2020-10-30 锐迪科创微电子（北京）有限公司 信号发射方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111862267A (zh) * 2020-07-24 2020-10-30 北京和德宇航技术有限公司 一种全域频谱温度地图构建方法及系统

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