CN115395967A - 发射器及其校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露了一种发射器及其校正方法，其中该发射器包括了一功率放大器、一转换器、一调整电路及一耦合电路，其中该功率放大器接收一输入信号以产生一放大后输入信号，该转换器接收该放大后输入信号以产生一输出信号，该调整电路对该放大后输入信号的一共模信号进行相位与振幅的调整以产生一第一信号，以及该耦合电路用以根据该第一信号以产生一耦合信号至该输出信号。此外，校正方法包括：依次控制该调整电路具有多种组合；计算出在每一种组合下该输出信号的二阶谐波成分强度；以及根据计算出的多个二阶谐波成分强度以决定出一特定组合。

Description

发射器及其校正方法
技术领域
本发明关于设置于无线通信芯片内的发射器。
背景技术
在无线通信芯片的发射器(transmitter)中，会具有一功率放大器以将一信号进行放大操作以产生输出信号，再通过天线传送出去。然而，当功率放大器操作在非线性区时会造成输出信号中出现二阶谐波或更高阶的谐波，而影响到信号质量。另一方面，在目前的发射器中并没有相关的电路或参数可供调整二阶谐波的强度，因此，功率放大器所产生的二阶谐波的强度取决于本身的电路特性，故若是功率放大器所产生的二阶谐波的强度过高，则需要降低输出信号的传输功率，但如此一来会影响到输出信号的传送。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提出一种可以有效消除功率放大器所产生的二阶谐波的电路及方法，以解决先前技术中所述的问题。
在本发明的一个实施例中，揭露了一种发射器，其包括有一功率放大器、一转换器、一第一调整电路、一耦合电路、一控制电路以及一谐波强度计算电路。该功率放大器，用以接收一输入信号以产生一放大后输入信号，其中该放大后输入信号为一差动信号；该转换器用以接收该放大后输入信号以产生一输出信号；该第一调整电路用以对该放大后输入信号的一共模信号进行相位与振幅的调整以产生一第一信号；该耦合电路用以根据该第一信号以产生一耦合信号至该输出信号；该控制电路用以依次控制该第一调整电路具有多种组合，其中该多种组合包括不完全相同的相位与振幅的调整量；以及该谐波强度计算电路用以在该第一调整电路具有每一种组合的情形下，计算出该输出信号的二阶谐波成分强度；其中该控制电路另外根据谐波强度计算电路在该第一调整电路具有该多种组合所分别计算出的多个二阶谐波成分强度，以决定出一特定组合。
在本发明的另一个实施例中，揭露了一种发射器的校正方法，其中该发射器包括有一功率放大器、一转换器、一第一调整电路及一耦合电路，其中该功率放大器用以接收一输入信号以产生一放大后输入信号，其中该放大后输入信号为一差动信号；该转换器用以接收该放大后输入信号以产生一输出信号；该第一调整电路用以对该放大后输入信号的一共模信号进行相位与振幅的调整以产生一第一信号；该耦合电路用以根据该第一信号以产生一耦合信号至该输出信号；以及该校正方法包括有以下步骤：依次控制该第一调整电路具有多种组合，其中该多种组合包括不完全相同的相位与振幅的调整量；在该第一调整电路具有每一种组合的情形下，计算出该输出信号的二阶谐波成分强度；以及根据在该第一调整电路具有该多种组合所分别计算出的多个二阶谐波成分强度，以决定出一特定组合。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的发射器的示意图。
图2为功率频谱密度的示意图。
图3为根据本发明一实施例的发射器的第一调整电路与第二调整电路的校正方法的流程图。
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的发射器100的示意图。如图1所示，发射器100包括了一功率放大器110、一转换器120、一第一调整电路130、一第二调整电路140、一耦合电路150、一谐波强度计算电路160、一控制电路170及两个电容C3、C4。转换器120以一平衡至非平衡(balanced to unbalanced，BALUN)转换器来实现，且转换器120可以包括了电感L1、L2，其中电感L1的中心抽头(center tap)连接至一参考电压Vref，而电感L2的一端作为发射器100的输出端点，而另一端则连接至接地电压。第一调整电路130包括了一相位调整电路以及一振幅调整电路，其中该相位调整电路由一电阻R1及一电容C1来实现，而该振幅调整电路由增益可调整的一放大器132来实现，且该电容C1为一可变电容。第二调整电路140包括了一相位调整电路以及一振幅调整电路，其中该相位调整电路由一电阻R2及一电容C2来实现，而该振幅调整电路由增益可调整的一放大器142来实现，且该电容C2为一可变电容。耦合电路150包括了一电感L3以及一电容C5。谐波强度计算电路160包括了一带通滤波器162、一频率合成器164、一混波器166、一模拟数字转换器168及一计算单元169。在本实施例中，发射器100可以被应用至任何无线通信芯片中，例如2.4GHz频带的无线通信芯片，亦即无线通信芯片可以使用频率范围介于2.412GHz～2.484GHz内的信道进行信号的传送与接收。
在发射器100的操作中，功率放大器110用来接收输入信号Vin1、Vin2以产生放大后输入信号Vin1’、Vin2’，接着，转换器120将作为差动信号的放大后输入信号Vin1’、Vin2’转换为单端的输出信号Vout，其中输出信号Vout通过一天线发送出去。如先前技术中所述，由于放大后输入信号Vin1’、Vin2’会包括二阶谐波的成分，故输出信号Vout也会包括二阶谐波，因而影响到其信号质量。
由于放大后输入信号Vin1’、Vin2’的二阶谐波主要是由共模信号的成分而来的，因此，为了消除输出信号Vout中的二阶谐波，电容C3、C4作为一分压电路以取得放大后输入信号Vin1’、Vin2’的共模信号Vcm。在本实施例中，电容C3、C4具有相同的电容值。第一调整电路130调整共模信号Vcm的相位及振幅以产生一第一信号V1至耦合电路150中电感L3的一端，而第二调整电路140调整共模信号Vcm的相位及振幅以产生一第二信号V2至耦合电路150中电感L3的另一端。此时，电感L3与电感L2两者亦可视为一个平衡至非平衡转换器，而来自电感L3的信号用来一耦合信号至输出信号Vout，以供消除输出信号Vout中的二阶谐波。
此外，在电路的实作上，耦合电路150中电感L3的端点可以通过一开关以选择性地连接至参考电压Vref，以控制耦合电路150中的电流方向；且第一调整电路130可以通过一开关以选择性地连接至耦合电路150，以供用户或设计者可以开启或关闭耦合电路150所提供的二阶谐波消除的功能。
另一方面，为了更有效地消除输出信号Vout中的二阶谐波，发射器100另外设计了谐波强度计算电路160与控制电路170，以决定出第一调整电路130与第二调整电路140的最佳相位调整量与振幅调整量，亦即决定出电容C1、C2的最适合电容值与放大器132、142的最佳增益值。具体来说，在发射器100的测试阶段，或是发射器100在刚上电的初始化阶段，控制电路170可以通过使用控制信号Vc1、Vc2来控制电容C1、C2具有不同的电容值、且控制放大器132、142具有不同的增益值，以使得第一调整电路130与第二调整电路140具有不同的相位与振幅调整量的多种组合，而谐波强度计算电路160会针对每一种组合来计算出输出信号Vout中二阶谐波的强度。最后，在决定出每一种组合的二阶谐波的强度之后，控制电路170会选择二阶谐波强度最低的组合以作为一特定组合，并使用该特定组合所包括的电容C1、C2的电容值与放大器132、142的增益值，以作为发射器100后续操作时电容C1、C2的电容值与放大器132、142的增益值。
就谐波强度计算电路160的细节来做说明，针对上述电容C1、C2的电容值与放大器132、142的增益值的任一种组合，假设发射器100是应用在2.4GHz频带的无线通信芯片，而输出信号Vout的频率范围介于2.412GHz～2.484GHz之间，则此时带通滤波器162可以对输出信号Vout进行滤波操作以产生包括二阶谐波成分的滤波后信号Vout’，亦即带通滤波器162的通带包括了4.8GHz附近的频带，而输出信号Vout中的其他频率成分(例如2.4GHz)将被滤除。接着，频率合成器164产生一射频信号LO1，其中射频信号LO1的频率接近于二阶谐波的频率，亦即射频信号LO1的频率可以介于4.8GHz～5GHz之间。混波器166将滤波后信号Vout’与射频信号LO1进行混波操作，以产生一混波后信号Vmix，其中混波器166的目的是将滤波后信号Vout’：降频至基频频率。接着，模拟数字转换器168将混波后信号Vmix进行模拟数字转换以产生一数字信号，而计算单元169对该数字信号进行计算以得到一强度值，其中该强度值可用来表示输出信号Vout中二阶谐波成分的强度。举例来说，计算单元169可以对上述数字信号进行运算以得到如第2图所示的一功率频谱密度(power spectral density，PSD)，其中功率频谱密度中对应到频率为“x”的能量便是输出信号Vout中二阶谐波成分的强度，其中“x”的数值根据射频信号LO1与二阶谐波的频率来决定，若是射频信号LO1的频率刚好等于二阶谐波的频率(亦即，约4.8GHz)，则“x”很接近0Hz；若是射频信号LO1的频率为5GHz，则“x”约为200MHz。计算单元169可以对功率频谱密度中对应到频率为“x”的能量做积分，以得到二阶谐波成分的强度，并将此二阶谐波成分的强度传送至控制电路170。
综上所述，通过图1所示的发射器100中可以用来消除输出信号Vout中二阶谐波成分的第一调整电路130、第二调整电路140与耦合电路150，再加上可以决定出第一调整电路130与第二调整电路140的最适合的相位与振幅调整量的控制电路170与谐波强度计算电路160，可以让发射器100所产生的输出信号具有最低强度的二阶谐波，以有效地改善电磁干扰(electromagnetic interference)并提升信号质量。
图3为根据本发明一实施例的发射器100的第一调整电路130与第二调整电路140的校正方法的流程图。同时参考以上实施例所述的内容，校正方法的流程如下所述。
步骤300：流程开始。
步骤302：启动校正机制。
步骤304：选择一种相位与振幅调整量的组合，以控制第一调整电路与第二调整电路的相位与振幅调整量。
步骤306：计算出输出信号的二阶谐波成分的强度。
步骤308：判断是否是最后一种相位与振幅调整量的组合，若是，流程进入步骤310；若否，流程回到步骤304以选择下一种相位与振幅调整量的组合。
步骤310：使用具有最低二阶谐波成分强度的组合，以作为后续发射器操作时第一调整电路与第二调整电路的相位与振幅调整量。
步骤312：完成校正程序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
100：发射器
110：功率放大器
120：转换器
130：第一调整电路
132：放大器
140：第二调整电路
142：放大器
150：耦合电路
160：谐波强度计算电路
162：带通滤波器
164：频率合成器
166：混波器
168：模拟数字转换器
169：计算单元
170：控制电路
300～312：步骤
C1～C5：电容
LO1：射频信号
L1～L3：电感
R1、R2：电阻
V1：第一信号
V2：第二信号
Vc1、Vc2：控制信号
Vcm：共模信号
Vin1、Vin2：输入信号
Vin1’、Vin2’：放大后输入信号
Vmix：混波后信号
Vout：输出信号
Vout’：滤波后信号
Vref：参考电压

Claims (10)

1.一种发射器，包括有：
功率放大器，用以接收输入信号以产生放大后输入信号，其中该放大后输入信号为差动信号；
转换器，用以接收该放大后输入信号以产生输出信号；
第一调整电路，用以对该放大后输入信号的共模信号进行相位与振幅的调整以产生第一信号；
耦合电路，用以根据该第一信号以产生耦合信号至该输出信号；
控制电路，用以依次控制该第一调整电路具有多种组合，其中该多种组合包括不完全相同的相位与振幅的调整量；以及
谐波强度计算电路，用以在该第一调整电路具有每一种组合的情形下，计算出该输出信号的二阶谐波成分强度；
其中该控制电路另外根据谐波强度计算电路在该第一调整电路具有该多种组合所分别计算出的多个二阶谐波成分强度，以决定出特定组合。
2.如权利要求1所述的发射器，另包括有：
第二调整电路，用以对该放大后输入信号的该共模信号进行相位与振幅的调整以产生第二信号；
其中该耦合电路根据该第一信号与该第二信号以产生该耦合信号至该输出信号。
3.如权利要求1所述的发射器，其中该控制电路选择对应至该多个二阶谐波成分强度中最低二阶谐波成分强度的组合来作为该特定组合，以供决定出该第一调整电路的相位及振幅的调整量。
4.如权利要求1所述的发射器，其中该谐波强度计算电路包括有：
带通滤波器，用以对该输出信号进行带通滤波以产生滤波后信号，其中该滤波后信号包括了该输出信号的二阶谐波成分；
混波器，用以将该滤波后信号与射频信号进行混波操作，以产生混波后信号；以及
计算单元，用以根据该混波后信号以计算出该输出信号的二阶谐波成分强度。
5.如权利要求4所述的发射器，其中该谐波强度计算电路另包括有：
模拟数字转换器，耦接于该混波器与该计算单元之间，用以对该混波后信号进行模拟数字转换操作，以产生数字信号；
其中该计算单元根据该数字信号以计算出该输出信号的二阶谐波成分强度。
6.如权利要求4所述的发射器，其中该计算单元根据该混波后信号以得到功率频谱密度，并根据该混波后信号与该射频信号的频率差异以对该功率频谱密度的特定频率范围进行积分，以产生该输出信号的二阶谐波成分强度。
7.如权利要求4所述的发射器，其中该输出信号位于2.4GHz的频带，该输出信号的二阶谐波成分位于4.8GHz的频带，而该射频信号的频率介于4.8GHz～5GHz之间。
8.一种发射器的校正方法，其中该发射器包括有：
功率放大器，用以接收输入信号以产生放大后输入信号，其中该放大后输入信号为差动信号；
转换器，用以接收该放大后输入信号以产生输出信号；
第一调整电路，用以对该放大后输入信号的共模信号进行相位与振幅的调整以产生第一信号；以及
耦合电路，用以根据该第一信号以产生耦合信号至该输出信号；以及
该校正方法包括有以下步骤：
依次控制该第一调整电路具有多种组合，其中该多种组合包括不完全相同的相位与振幅的调整量；
在该第一调整电路具有每一种组合的情形下，计算出该输出信号的二阶谐波成分强度；以及
根据在该第一调整电路具有该多种组合所分别计算出的多个二阶谐波成分强度，以决定出特定组合。
9.如权利要求8所述的校正方法，其中根据在该第一调整电路具有该多种组合所分别计算出的多个二阶谐波成分强度，以决定出该特定组合的步骤包括有：
选择对应至该多个二阶谐波成分强度中最低二阶谐波成分强度的组合来作为该特定组合，以供决定出该第一调整电路的相位及振幅的调整量。
10.如权利要求8所述的校正方法，其中计算出该输出信号的二阶谐波成分强度的步骤包括有：
对该输出信号进行带通滤波以产生滤波后信号，其中该滤波后信号包括了该输出信号的二阶谐波成分；
将该滤波后信号与射频信号进行混波操作，以产生混波后信号；以及
根据该混波后信号以计算出该输出信号的二阶谐波成分强度。
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