DE102014116338A1

DE102014116338A1 - Verfahren und vorrichtungen zum bestimmen von intermodulationsverzerrungen

Info

Publication number: DE102014116338A1
Application number: DE102014116338.9A
Authority: DE
Inventors: Grigory Itkin
Original assignee: Intel IP Corp
Current assignee: Intel IP Corp
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-12
Also published as: CN105591665B; CN105591665A; TWI590598B; TW201628344A; US9608743B2; US20160134311A1

Abstract

Verfahren (300) zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe, das Folgendes enthält: Treiben (301) eines Signaleingangs der Mischstufe basierend auf einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektieren (302) an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Bestimmen (303) der Intermodulationsverzerrungen basierend auf dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal.

Description

GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum internen Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen und basierend darauf Kalibrieren einer Mischstufe. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Funkempfänger, die solche Verfahren und Vorrichtungen verwenden.
HINTERGRUND
Signale, die zwischen Komponenten eines drahtlosen Kommunikationsnetzes übertragen werden, können unterschiedliche Arten unerwünschter Komponenten enthalten, die dann, wenn sie in eine nichtlineare Einheit eingegeben werden, die Empfängerleistung stören können (Intermodulationsverzerrungen), insbesondere Intermodulationen zweiter Ordnung, die erzeugt werden, wenn zwei Funkfrequenzkomponenten am Eingang des Mischstufe des Funkempfängers auftreten. Verfahren und Vorrichtungen, die in drahtlosen Kommunikationsnetzen eingesetzt werden, müssen ständig verbessert werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, Intermodulationsverzerrungen zu messen und den Funkempfänger durch Verwenden der gemessenen Intermodulationsverzerrungsprodukte zu kalibrieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen sind aufgenommen, um weiteres Verständnis der Aspekte bereitzustellen, und sind in diese Beschreibung integriert und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen stellen Aspekte dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien von Aspekten zu erläutern. Andere Aspekte und viele der vorgesehenen Vorteile von Aspekten werden einfacher zu würdigen, da sie durch Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 ist eine schematische Darstellung einer Funkkommunikation 100, die Intermodulationsverzerrungen 105 innerhalb eines Mischers eines Funkempfängers des Anwendergeräts 120 darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsspektrums 200 an dem Funkfrequenzeingang (RF-Eingang) eines abwärtsumsetzenden Mischers eines Funkempfängers, die Intermodulationsprodukte zweiter Ordnung 202 darstellen.
3a ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 300 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe.
3b ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 310 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Abstimmen einer Mischstufe.
4 ist eine schematische Darstellung einer Kalibrierungsvorrichtung 400 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Kalibrieren einer Mischstufe des Empfängers 401, der einen Signaleingang 420 und einen Signalausgang 408a, 408b umfasst.
5 ist eine schematische Darstellung eines Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Signaltreibers 503 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung eines Signaldetektors 505a des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
8 ist eine schematische Darstellung einer Synchronisationseinheit 501 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
9a, 9b und 9c sind schematische Darstellungen, die beispielhafte Signale 900 an einem Signaleingang und einem Signalausgang der Mischstufe 401 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellen.
10 ist eine schematische Darstellung 1000, die beispielhafte Zeitdiagramme 1000 der Synchronisationseinheit 501 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
11 ist eine schematische Darstellung 1100, die beispielhafte Simulationsergebnisse der Leistung eines Verfahrens 300, wie es in 3 zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen abgebildet ist, in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, und in denen spezifische Aspekte, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann, durch Darstellung gezeigt sind. Es ist zu verstehen, dass andere Aspekte benutzt werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinn zu sehen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche definiert.
Die Verfahren und Vorrichtungen, die hier beschrieben sind, können auf Intermodulationsverzerrungen, Intermodulationsprodukten, insbesondere auf Intermodulationsprodukten zweiter Ordnung, basieren. Es ist zu verstehen, dass Anmerkungen, die im Zusammenhang mit einem beschriebenen Verfahren gemacht werden, auch für eine entsprechende Vorrichtung, die konfiguriert ist, das Verfahren auszuführen, zutreffen können, und umgekehrt. Falls beispielsweise ein spezifischer Verfahrensschritt beschrieben ist, kann eine entsprechende Vorrichtung eine Einheit enthalten, um den beschriebenen Verfahrensschritt auszuführen, selbst dann, wenn eine solche Einheit nicht ausdrücklich beschrieben oder in den Figuren dargestellt ist. Ferner ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaften Aspekte, die hier beschrieben sind, miteinander kombiniert sein können, wenn nicht spezifisch anders angegeben.
Die Verfahren und Vorrichtungen, die hier beschrieben sind, können in drahtlosen Kommunikationsnetzen implementiert sein, insbesondere in Kommunikationsnetzen basierend auf CDMA, WCDMA, einem LTE- und/oder OFDM-Standard oder basierend auf einem WiFi-Standard und in speziellen MIMO-Kommunikationssystemen. Die Verfahren und Vorrichtungen, die nachstehend beschrieben sind, können ferner in einer Basisstation (NodeB, eNodeB) oder einer mobilen Vorrichtung (oder Mobilstation oder Anwendergerät (UE)) implementiert sein. Die beschriebenen Vorrichtungen können integrierte Schaltungen und/oder passive Schaltungen enthalten und können in Übereinstimmung mit verschiedenen Technologien hergestellt sein. Beispielsweise können die Schaltungen als logische integrierte Schaltungen, analoge integrierte Schaltungen, integrierte Schaltungen für Mischsignale, optische Schaltungen, Speicherschaltungen und/oder integrierte passive Schaltungen konstruiert sein.
Die Verfahren und Vorrichtungen, die hier beschrieben sind, können konfiguriert sein, Funksignale zu senden und/oder zu empfangen. Funksignale können Funkfrequenzsignale sein oder enthalten, die durch eine Funksendevorrichtung (oder Funksender oder Sender) mit einer Funkfrequenz ausgestrahlt werden, die in einem Bereich von etwa 3 Hz bis etwa 300 GHz liegen. Der Frequenzbereich kann Frequenzen elektrischer Wechselstromsignale entsprechen, die verwendet werden, um Funkwellen zu erzeugen und zu detektieren.
Im Folgenden sind Intermodulationsverzerrungen beschrieben. Intermodulation oder Intermodulationsverzerrung (IMD) kann als die unerwünschte Amplitudenmodulation von Signalen, die zwei oder mehr unterschiedliche Frequenzen enthalten, in einem System mit Nichtlinearitäten beschrieben werden. Die Intermodulation zwischen jeder Frequenzkomponente bildet zusätzliche Signale an Frequenzen, die nicht nur bei harmonischen Frequenzen sind, d.h. ganzzahlige Vielfache voneinander, sondern auch an den Summen- und Differenzfrequenzen der ursprünglichen Frequenzen und Vielfachen jeder Summen- und Differenzfrequenzen. Intermodulation kann durch nichtlineares Verhalten der Signalverarbeitungseinheiten, die verwendet werden, wie z.B. Mischern in dem Funkempfänger, verursacht sein. Eine aus sehr kritischen Intermodulationsverzerrungen sind Intermodulationsprodukte zweiter Ordnung, wie in 2 abgebildet ist.
Im Folgenden sind Mischstufen und Mischer beschrieben. Eine Mischstufe, die einen Mischer oder Frequenzmischer enthält, ist eine nichtlineare elektrische Schaltung, die neue Frequenzen aus zwei Signalen, die an sie angelegt sind, erzeugt.
Wenn zwei Signale an Frequenzen f₁ und f₂ an einen Mischer einer Mischstufe angelegt sind, produziert er neue Signale an der Summe f₁ + f₂ und Differenz f₁ – f₂ der ursprünglichen Frequenzen. Weitere Frequenzkomponenten können ebenfalls in einem praktischen Frequenzmischer erzeugt werden. Eine Mischstufe kann in einem Funkempfänger und/oder einem Funksender enthalten sein.
Verfahren und Vorrichtungen, die im Folgenden beschrieben sind, können mit komplexen Mischstufen basierend auf Sinusund Kosinus-Mischsignalen angewandt werden. Solche Verfahren und Vorrichtungen können jedoch auch mit komplexen Mischstufen basierend auf anderen orthogonalen Signalpaaren, z.B. Rechtecksignalpaaren, die mehrere Harmonische enthalten, angewandt werden.
1 ist eine schematische Darstellung einer Funkkommunikation 100, die Intermodulationsverzerrungsprodukte 105 an einem Mischerausgang eines Funkempfängers des Anwendergeräts 120 darstellt. In einer Funkkommunikation 100 zwischen einer Basisstation 110 und einem UE 120 kann ein starkes Sendesignal 103, das durch das UE 120 gesendet wird, mit einem schwachen Empfangssignal 101, das von der Basisstation 110 empfangen wird, interferieren. Insbesondere Intermodulationsverzerrungen an dem Mischerausgang des Funkempfängers des UE 120 können die Kommunikation zwischen beiden Vorrichtungen verzerren.
2 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsspektrums 200 an dem RF-Eingang eines abwärtsumsetzenden Mischers eines Funkempfängers, das Intermodulationsprodukte zweiter Ordnung 202 darstellt. Das Leistungsspektrum 200 bildet die Signalleistung P in dB über der Frequenz f in Hz ab.
Wenn zwei RF-Komponenten ω₁ und ω₂ in dem RF-Eingang eines abwärtsumsetzenden Mischers erscheinen, kann eine Niederfrequenzkomponente ω₂ – ω₁ vorhanden sein, die an dem Mischerausgang wegen Intermodulationsverzerrungen erzeugt wird. Der Pegel der Intermodulationsverzerrungen (IM), insbesondere Intermodulationsverzerrungen zweiter Ordnung (IM2), kann von unterschiedlichen Mischerarbeitsparametern wie beispielsweise Gleichspannung, Biasstrom, Mischerschwellenwerten, seiner Symmetrie, usw. abhängen.
Der IM2-Produktpegel kann direkt durch Verwenden eines Zweiton-RF-Eingangssignals oder indirekt durch Messen unterschiedlicher Gleichspannungsparameter gemessen werden. Indirekte Messungen können auf theoretischen Annahmen basieren, dass der IM2-Pegel mehr oder weniger mit Gleichspannungssteuerparametern unterschiedlicher Mischer, wie z.B. Differenz-Gleichspannungen an jedem Mischerausgangspaar oder -quartett verbunden ist. Direkte Messungen können spezielle RF-Signale erfordern, die von außerhalb mit dem Eingang des Mischers verbunden sein können oder die innerhalb des Sender/Empfänger-Chips erzeugt sein können.
Direkte Messungen können während werksseitiger Kalibrierung ausgeführt werden.
Indirekte Messungen können mit Hilfe von Sendesignalen (TX), die innerhalb des RF-Teils des Chips geleitet werden, oder außerhalb des Chips durch Verwenden von zusätzlichem Leiterplattenraum (PCB) realisiert sein. Das Leiten von TX-Signalen durch den Empfangsabschnitt (RX) eines Chips kann wegen nicht erwünschten Übersprechens zwischen den TX- und RX-Signalleitungen gefährlich sein. Die Schaltungsanordnung zusätzlicher TX-Signale auf einer PCB kann eine Menge zusätzlichen PCB-Platz erfordern und kann unerwünschte Kreuzkopplungen zwischen TX- und RX-Signalen hervorbringen. Zusätzlich kann es wegen Differenzen in den TX- und RX-Betriebszeitachsen nicht immer möglich sein, den TX-Signalweg und/oder seinen lokalen Oszillator (LO) für IM2-Kalibrierungen zu verwenden.
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können auf beide Szenarien, sowohl werksseitige Messungen und/oder Kalibrierung als auch Feldmessungen und/oder -kalibrierungen angewandt werden. Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können direkte IM2-Messungen ohne die Notwendigkeit des Verwendens von TX-Signalwegen oder ihrer lokalen Oszillatoren implementieren. Durch Anwenden solcher Verfahren und Vorrichtungen kann viel Chip-Fläche eingespart werden, weil keine analogen Blöcke wie beispielsweise für Digital/Analog-Umsetzer (DACs) und Amplitudenmodulations-Modulatoren (AM) erforderlich sind. Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können basieren auf dem Verwenden eines zweiten lokalen RX-Oszillators (LO2), der normalerweise in modernen Kommunikationsvorrichtungen vorhanden ist, der auf TX-Frequenzen abgestimmt sind (oder möglichst nahe daran), und eines Niederfrequenzimpulsmodulationsgenerators, um ein RF-Eingangssignal mit veränderlicher Höhe zu emulieren, wie nachstehend mit Bezug auf die 3 bis 11 beschrieben ist.
3a ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 300 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe, z.B. einer Mischstufe 401, die nachstehend mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben ist.
Das Verfahren 300 kann einen Vorgang des Treibens 301 eines Signaleingangs der Mischstufe basierend auf einem Eingangssignal enthalten, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals, insbesondere viel kleiner als eine Frequenz des Eingangssignals. Nachstehend bedeutet, dass eine Schaltfrequenz der Amplitude viel kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals, dass sich eine Einschwingzeit des Tiefpassfilters der Mischstufe innerhalb einer Zeitspanne des ersten Pegels oder des zweiten Pegels befindet, d.h. der Ausgang der Mischstufe hat einen stabilen Zustand erreicht, z.B. gemäß der nachstehenden Beschreibung mit Bezug auf die 9 und 10. Das Verfahren 300 kann einen Vorgang des Detektierens 302 an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal enthalten, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist. Das Verfahren 300 kann einen Vorgang des Bestimmens 303 der Intermodulationsverzerrungen basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal enthalten.
Der Pegel der Intermodulationsverzerrung kann basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal bestimmt werden. Betriebsparameter der Mischstufe können zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten werden, wie nachstehend beschrieben und nachstehend mit Bezug auf 10 gezeigt ist. Die Betriebsparameter der Mischstufe können modifiziert werden, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird, wie nachstehend beschrieben und nachstehend mit Bezug auf 10 gezeigt ist. Die Betriebsparameter der Mischstufe können eine Gleichspannung, einen Biasstrom, einen Mischstufenschwellenwert und/oder einen Mischstufensymmetrieparameter und weitere enthalten.
Ein Zeitintervall zum Schalten der Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel oder auf den zweiten Pegel soll größer sein als eine Tiefpassfilter-Einschwingzeit der Mischstufe, wie nachstehend mit Bezug auf 10 gezeigt ist.
3b ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 310 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Abstimmen einer Mischstufe, z.B. einer Mischstufe 401, die nachstehend mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben ist.
Das Verfahren 310 kann einen Vorgang des Treibens 311 eines Signaleingangs der Mischstufe mit einem Eingangssignal enthalten, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals. Das Verfahren 310 kann einen Vorgang des Detektierens 312 an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal enthalten, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist. Das Verfahren 310 kann einen Vorgang des Abstimmens 313 von Steuereinstellungen umfassen, insbesondere wenigstens eines Betriebsparameters der Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium in Bezug auf die Differenzen zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal.
Wenigstens ein Betriebsparameter der Mischstufe kann zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten werden und modifiziert werden, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird, wie nachstehend mit Bezug auf 10 beschrieben ist.
Das Optimierungskriterium kann auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basieren. Das Verfahren 310 kann ferner das Schalten der Mischstufe auf eine Kalibrierungsbetriebsart, in der die Mischstufe für das Empfangen irgendwelcher Eingangskommunikationssignale gesperrt ist, wenn das Abstimmen der Mischstufe ausgeführt wird, umfassen. Das Verfahren 310 kann ferner das Kalibrieren der Mischstufe mit Betriebsparametern, die das Optimierungskriterium erfüllen, wenn die Mischstufe zum Empfangen von Eingangskommunikationssignalen freigegeben wird, umfassen.
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können auf der Tatsache basieren, dass Intermodulationsprodukte zweiter Ordnung (IP2) proportional zur Höhe beider Eingangskomponenten A₁ von ω₁ und A₂ von ω₂ gemäß der folgenden Beziehung sind: IP2 = C·A₁·A₂·cos(ω₁ – ω₂)
Durch Verwenden von ω₁ = ω₂ und A₁ = A₂ ist der IP2-Pegel proportional zu A = A₁ = A₂ gemäß: IP2 = C·A².
Wenn sich die Höhe A des Ausgangssignals mit Niederfrequenzmanipulation ändert, wird das IP2-Produkt an dem Mischerausgang eine gepulste Antwort proportional seines Koeffizienten C der Störungen erhalten. Messungen von Gleichspannungspegeln an dem Mischerausgang während der HIGH- und LOW-Phase der Eingangs-RF-Höhe können als relative Angabe des C-Koeffizienten während Suchprozeduren nach besten IM2-Mischereinstellungen verwendet werden.
Um ein Eingangssignal mit Pulsmodulation zu erzeugen, kann ein zweiter lokaler RX-Oszillator (LO2) verwendet werden. Der zweite lokale Oszillator LO2 ist normalerweise ein Teil moderner Kommunikationssysteme. Der Oszillator LO2 soll auf die gewünschte TX-Frequenz in dem FDD-Kommunikationssystem, d.h. die Trägerfrequenz des Sendesignals oder möglich nahe daran, abgestimmt sein. Eine Amplitudenmanipulation kann durch Verwenden eines schaltbaren Signaldämpfers erzeugt werden, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist. Unterschiedliche hohe und niedrige Pegel für Messintervalle können unter Verwendung des variablen Dämpfers 603 und der Pegelsteuereinheit 605 ausgewählt werden, wie nachstehend in 6 gezeigt ist.
4 ist eine schematische Darstellung einer Kalibrierungsvorrichtung 400 in Übereinstimmung mit der Erfindung zum Kalibrieren einer Mischstufe 401, die einen Signaleingang 420 und einen Signalausgang 408a, 408b umfasst.
Die Mischstufe 401 kann einen In-Phase-Kanalmischer (I) 403a und einen Quadratur-Phase-Kanalmischer 403b (Q) zum Mischen eines Eingangssignals 402, das an dem Eingang 420 empfangen wird, mit einem lokalen Oszillator 419 (LO1) enthalten. Der I-Kanalmischer 403a kann ein I-Kanalmischerausgangssignal 404a an seinem Ausgang bereitstellen, das durch einen I-Kanal-Analog/Digital-Umsetzer (ADC) 405a in ein digitales Signal umgesetzt werden kann und durch eine I-Kanal-RX-Signalkette 407a, die ein Tiefpassfilter 409a, ein Verstärkungselement 411a und eine digitale Funkfrequenzstufe 413a enthält, durchgeleitet werden kann, um ein I-Kanal-RF-Signal 410a bereitzustellen. Der Q-Kanalmischer 403b kann ein Q-Kanalmischerausgangssignal 404b an seinem Ausgang bereitstellen, das durch einen Q-Kanal-ADC 405b in ein digitales Signal umgesetzt werden kann und durch eine Q-Kanal-RX-Signalkette 407b, die ein Tiefpassfilter 409b, ein Verstärkungselement 411b und eine digitale Funkfrequenzstufe 413b enthält, durchgeleitet werden kann, um ein Q-Kanal-RF-Signal 410b bereitzustellen.
Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann einen Signaltreiber 403, einen I-Kanal-Abstimmer 407a, einen Q-Kanal-Abstimmer 407b, einen I-Kanal-Signaldetektor 405a und einen Q-Kanal-Signaldetektor 405b enthalten. Ein rauscharmer Verstärker (LNA) 417 kann zwischen den Signaltreiber 403 und den Eingang 420 der Mischstufe 401 geschaltet sein.
Der I-Kanal-Abstimmer 407a kann verwendet werden, um Betriebsparameter des I-Kanal-Mischers 403a abzustimmen, wie z.B. Gleichspannung, Biasstrom, Mischerschwellenwerte, seine Symmetrie usw. Der Q-Kanal-Abstimmer 407b kann verwendet werden, um Betriebsparameter des Q-Kanal-Mischers 403b abzustimmen, wie z.B. Gleichspannung, Biasstrom, Mischerschwellenwerte, seine Symmetrie usw.
Der I-Kanal-Signaldetektor 405a kann ein I-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a an dem Ausgang 408a des Verstärkungselements 411a der I-Kanal-RX-Signalkette 407a detektieren. Der Q-Kanal-Signaldetektor 405b kann ein Q-Kanal-RX-Ausgangssignal 406b an dem Ausgang 408b des Verstärkungselements 411b der Q-Kanal-RX-Signalkette 407b detektieren.
Der I-Kanal-Signaldetektor 405a kann ein digitales RX-Taktgebersignal RX_dig_clk verwenden, um sich mit der I-Kanal-RX-Signalkette 407a der Mischstufe 401 zu synchronisieren. Der Q-Kanal-Signaldetektor 405b kann das digitale RX-Taktgebersignal RX_dig_clk verwenden, um sich mit der Q-Kanal-RX-Signalkette 407b der Mischstufe 401 zu synchronisieren.
Der I-Kanal-Signaldetektor 405a und der Q-Kanal-Signaldetektor 405b können sich mit dem Signaltreiber 403 und dem I- und dem Q-Kanal-Abstimmer 407a, 407b synchronisieren, um das I- und das Q-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a, 406b zu detektieren. Eine beispielhafte Synchronisation ist nachstehend mit Bezug auf die 5 bis 10 beschrieben.
Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann zum Kalibrieren einer Mischstufe 401, die einen Signaleingang 420 und einen Signalausgang 408a, 408b umfasst, verwendet werden. Der Signaltreiber 403 kann mit dem Signaleingang 420 verbindbar sein. Der Signaltreiber 403 kann konfiguriert sein, den Signaleingang 420 mit einem Eingangssignal 402 zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals 402 zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals 402.
Der Signaldetektor 405a, 405b kann mit dem Mischstufenausgang 408a, 408b verbindbar sein. Der Signaldetektor 405a, 405b kann konfiguriert sein, an dem Signalausgang (408a, 408b) ein erstes Ausgangssignal 406a, 406b in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs 420 mit dem Eingangssignal 402, wobei die Amplitude des Eingangssignals 402 auf den ersten Pegel geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal 406a, 406b in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs 420 mit dem Eingangssignal 402, wobei die Amplitude des Eingangssignals 402 auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu detektieren.
Der Abstimmer 407a, 407b kann konfiguriert sein, wenigstens einen Betriebsparameter des Mischers 403a, 403b in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf die Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal 406a, 406b abzustimmen.
Das Optimierungskriterium kann auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal 406a, 406b basieren. Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann einen Schalter (in 4 nicht abgebildet) enthalten, der konfiguriert ist, den Signaleingang 420 der Mischstufe 401 auf den Signaltreiber 403 zu schalten, wenn sich die Mischstufe 401 in einer Kalibrierungsbetriebsart befindet, und den Signaleingang 420 der Mischstufe 401 auf einen Empfangsanschluss zu schalten, der konfiguriert ist, Kommunikationssignale zu empfangen, wenn sich die Mischstufe 401 nicht in der Kalibrierungsbetriebsart befindet.
Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann mit der Mischstufe 401 auf einem Chip integriert sein, oder sie kann eine externe Einheit sein, die mit der Mischstufe 401 verbindbar ist. Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann eine Synchronisationseinheit enthalten, z.B. eine Synchronisationseinheit 501, wie in den 5 und 8 abgebildet, die konfiguriert ist, den Signaltreiber 403 zwischen dem Treiben des Signaleingangs 420 mit dem Eingangssignal 402, wobei die Amplitude des Eingangssignals 402 auf den ersten Pegel geschaltet ist, und dem Treiben des Signaleingangs 420 mit dem Eingangssignal 402, wobei die Amplitude des Eingangssignals 402 auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu synchronisieren.
Die Synchronisationseinheit 501 kann einen Synchronisationstaktgeber enthalten, z.B. einen Taktgeber 825 wie nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben ist, wobei das Synchronisieren des Signaltreibers 403 auf dem Synchronisationstaktgeber basieren kann. Eine Frequenz des Synchronisationstaktgebers 825 soll kleiner, insbesondere viel kleiner, sein als eine Frequenz eines lokalen Oszillators LO1 419 und LO2 der Mischstufe 400.
Der Signaltreiber 403 kann einen variablen Dämpfer enthalten, z.B. einen variablen Dämpfer 603, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, der konfiguriert sein kann, das Eingangssignal 402 in Übereinstimmung mit einem Dämpfungspegel zu dämpfen. Der Signaltreiber 403 kann eine Pegelsteuereinheit 605 enthalten, die konfiguriert sein kann, den Dämpfungspegel des variablen Dämpfers 603 zu steuern.
Ein erster Dämpfungspegel kann dem ersten Pegel der Amplitude des Eingangssignals 402 entsprechen. Ein zweiter Dämpfungspegel kann dem zweiten Pegel der Amplitude des Eingangssignals 402 entsprechen.
Die Kalibrierungsvorrichtung 400 kann ferner einen Integrator enthalten, z.B. einen Integrator 505a, 505b wie nachstehend mit Bezug auf die 5 und 7 beschrieben ist. Der Integrator 505a, 505b kann konfiguriert sein, das erste Ausgangssignal 406a, 406b und das zweite Ausgangssignal 406a, 406b zu integrieren. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgangssignale 406a, 406b das I-Kanal-Ausgangssignal 406a und das Q-Kanal-Ausgangssignal 406b repräsentieren. Das erste Ausgangssignal entspricht einem ersten Zeitintervall der Ausgangssignale 406a, 406b, in dem ein erster Signalpegel, z.B. ein hoher Pegel Code_H, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist. Das zweite Ausgangssignal entspricht einem zweiten Zeitintervall der Ausgangssignale 406a, 406b, in dem ein zweiter Signalpegel, z.B. ein niedriger Pegel Code_L, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist.
Die Synchronisationseinheit 501 kann konfiguriert sein, die Integration des ersten Ausgangssignals mit der Integration des zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Synchronisationstaktgeber 825 zu synchronisieren.
5 ist eine schematische Darstellung eines Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Der Funkempfänger 500 kann eine Mischstufe 401, die z.B. der Mischstufe 401, die vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist, entspricht, einen Signaltreiber 503, der z.B. dem Signaltreiber 403, der vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist, entspricht, I- und Q-Kanalabstimmer 407a, 407b, die z.B. den I- und Q-Kanalabstimmern 407a, 407b, die vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben sind, entsprechen, I- und Q-Kanalintegratoren 505a, 505b, die z.B. den I- und Q-Kanal-Signaldetektoren 405a, 405b oder ersten und zweiten Signaldetektoren 405a, 405b, die vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben sind, entsprechen, und eine Synchronisationseinheit 501 enthalten.
Der Signaltreiber 503, die I- und Q-Kanalabstimmer 407a, 407b, I- und Q-Kanalintegratoren 505a, 505b und die Synchronisationseinheit 501 können eine Kalibrierungsvorrichtung bilden, um den Funkempfänger 500 zu kalibrieren.
Der Signaltreiber 503, die I- und Q-Kanalabstimmer 407a, 407b, I- und Q-Kanalintegratoren 505a, 505b, die auch als I- und Q-Kanal-Signaldetektoren bezeichnet sind, können mit der Mischstufe 401, die vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist, gekoppelt sein.
Die Synchronisationseinheit 501 kann ein erstes Synchronisationssignal S zum Synchronisieren des Signaltreibers 503 und ein zweites A, drittes B, viertes C und fünftes D Synchronisationssignal zum Synchronisieren der I- und Q-Kanalintegratoren 505a, 505b bereitstellen.
Die Mischstufe 401 kann eine komplexe Mischstufe enthalten, die einen I-Kanal und eine Q-Kanal enthält, wie vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist. Die komplexe Mischstufe 401 kann einen lokalen Oszillator LO1 419 enthalten. Die komplexe Mischstufe 401 kann konfiguriert sein, ein Eingangssignal 402 an einem Mischstufeneingang 420 zu mischen, um ein in Phase gemischtes Signal 406a an einem Ausgang 408a eines ersten Kanals und ein quadratur-gemischtes Signal 406b an einem Ausgang 408b eines zweiten Kanals bereitzustellen.
Der Signaltreiber 503 kann mit dem Mischstufeneingang 420 gekoppelt sein. Der Signaltreiber 503 kann konfiguriert sein, den Mischstufeneingang 420 mit einem Eingangssignal 402 zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals 402 zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel, z.B. einem ersten Pegel Code_H 607a und einem zweiten Pegel Code_L 607b, geschaltet werden kann, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist. Eine Schaltfrequenz der Amplitude kann kleiner, insbesondere viel kleiner, sein als eine Trägerfrequenz des Eingangssignals 402.
Der erste Signaldetektor 505a kann mit dem Ausgang 408a des ersten Kanals gekoppelt sein. Der erste Signaldetektor 505a kann konfiguriert sein, an dem Ausgang 408a des ersten Kanals ein erstes Ausgangssignal 406a des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs 420 mit dem Eingangssignal 402 zu detektieren, wobei die Amplitude des Ausgangssignals 402 auf den ersten Pegel Code_H 607a geschaltet ist. Der erste Signaldetektor 505a kann konfiguriert sein, an dem Ausgang 408a des ersten Kanals ein zweites Ausgangssignal 406a des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs 420 mit dem Eingangssignal 402 zu detektieren, wobei die Amplitude des Ausgangssignals 402 auf den zweiten Pegel Code_L 607b geschaltet ist.
Der zweite Signaldetektor 405b kann mit dem Ausgang 408b des zweiten Kanals gekoppelt sein. Der zweite Signaldetektor 405b kann konfiguriert sein, an dem Ausgang 408b des zweiten Kanals ein erstes Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs 420 mit dem Eingangssignal 420 zu detektieren, wobei die Amplitude des Eingangssignals 420 auf den ersten Pegel Code_H 607a geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs 420 mit dem Eingangssignal 402 zu detektieren, wobei die Amplitude des Eingangssignals 402 auf den zweiten Pegel Code_L 607b geschaltet ist.
Der Abstimmer 407a, 407b kann konfiguriert sein, wenigstens einen Betriebsparameter der Mischer 403a, 403b der komplexen Mischstufe 401 in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium in Bezug auf das erste Ausgangssignal 406a des ersten Kanals, das zweite Ausgangssignal 406a des ersten Kanals, das erste Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals und das zweite Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals abzustimmen.
Es wird darauf hingewiesen, dass das erste Ausgangssignal 406a des ersten Kanals, das zweite Ausgangssignal 406a des ersten Kanals, das erste Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals und das zweite Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals das I-Kanal-Ausgangssignal 406a und das Q-Kanal-Ausgangssignal 406b repräsentieren. Das erste Ausgangssignal des ersten Kanals entspricht einem ersten Zeitintervall des I-Kanal-Ausgangssignals 406a, in dem ein erster Signalpegel, z.B. ein hoher Pegel Code_H, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist. Das zweite Ausgangssignal des ersten Kanals entspricht einem zweiten Zeitintervall des I-Kanal-Ausgangssignals 406a, in dem ein zweiter Signalpegel, z.B. ein niedriger Pegel Code_L, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist.
Ähnlich entspricht das erste Ausgangssignal des zweiten Kanals einem ersten Zeitintervall des Q-Kanal-Ausgangssignals 406b, in dem ein erster Signalpegel, z.B. ein hoher Pegel Code_H, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist. Das zweite Ausgangssignal des zweiten Kanals entspricht einem zweiten Zeitintervall des Q-Kanal-Ausgangssignals 406b, in dem ein zweiter Signalpegel, z.B. ein niedriger Pegel Code_L, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, durch den Signaltreiber 403 für den Eingang 420 der Mischstufe 401 bereitgestellt ist.
Das Optimierungskriterium kann auf einem Minimum der Summe der Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal 406a des ersten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal 406a des ersten Kanals und der Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal 406b des zweiten Kanals basieren.
Der Funkempfänger 500 kann einen Schalter enthalten, der konfiguriert sein kann, den Mischstufeneingang 420 zwischen dem Signaltreiber 503 und einem Empfangsanschluss, der mit einer Empfangsantenne verbindbar ist, zu schalten.
Der Funkempfänger 500 kann ferner einen zweiten lokalen Oszillator enthalten, z.B. einen lokalen Oszillator LO2 601, wie nachstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, der auf eine Senderfrequenz abgestimmt sein kann, wobei das Eingangssignal 402 basierend auf einer Frequenz des zweiten lokalen Oszillators LO2 601 erzeugt werden kann. Der Funkempfänger 500 kann ferner einen Niederfrequenztaktgeber enthalten, z.B. einen Taktgeber 825, wie nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben ist, zum Synchronisieren des Signaltreibers 503, der die Amplitude des Eingangssignals 402 zwischen dem ersten Pegel Code_H 607a und dem zweiten Pegel Code_L 607b schaltet.
6 ist eine schematische Darstellung eines Signaltreibers 503 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Der Signaltreiber 503 kann einen (zweiten) lokalen Oszillator LO2 601, einen variablen Dämpfer 603 und eine Pegelsteuereinheit 605 enthalten. Der rauscharme Verstärker 417, wie vorstehend mit Bezug auf 4 beschrieben ist, kann innerhalb des Signaltreibers 503 oder zwischen dem Signaltreiber 503 und dem Mischstufeneingang 420 implementiert sein, oder er kann ein Teil der Mischstufe 420 sein.
Der lokale Oszillator LO2 601 kann von dem lokalen Oszillator LO1 419 der Mischstufe 401 verschieden sein. Der lokale Oszillator LO2 601 kann mit einer Frequenz, die einer Frequenz des Sender-Trägersignals (TX) entspricht oder wenigstens nahe dieser Frequenz ist, oszillieren.
Die Pegelsteuereinheit 605 kann einen Multiplexer 609 enthalten, um ein erstes Codewort Code_H 607a mit einem zweiten Codewort Code_L 607b zu multiplexen, um ein Pegelsignal 602 zu erzeugen, das für den variablen Dämpfer 603 bereitgestellt werden kann. Das Multiplexen soll auf dem Synchronisationssignal S basieren, das von der Synchronisationseinheit 501 empfangen wird, wie vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben ist.
Der variable Dämpfer 603 kann das Pegelsignal 602, das von der Pegelsteuereinheit 605 empfangen wird, durch eine variable Dämpfung 613 dämpfen, um ein Ausgangssignal 402 bereitzustellen, das direkt oder über den rauscharmen Verstärker 417 mit dem Eingang 420 der Mischstufe 401 gekoppelt sein kann. Die variable Dämpfung 613 kann beispielsweise durch einen Widerstand oder irgendeine Dämpfungstechnikstufe 611 gesteuert durch den lokalen Oszillator LO2 601 angepasst sein.
Im Folgenden ist eine beispielhafte Funktion des Signaltreibers 503 beschrieben. Um ein Eingangssignal 402 mit Pulsmodulation zu erzeugen, kann ein zweiter lokaler RX-Oszillator (LO2) 601 verwendet werden. Der Oszillator LO2 601 kann auf die gewünschte TX-Frequenz, d.h. die Trägerfrequenz des Sendesignals oder möglich nahe daran, abgestimmt sein. Eine Amplitudenmanipulation kann durch Verwenden eines schaltbaren Signaldämpfers 603 erzeugt werden. Unterschiedliche hohe 607a und niedrige 607b Pegel für Messintervalle können unter Verwendung des variablen Dämpfers 603 und der Pegelsteuereinheit 605 ausgewählt werden.
Das Verwenden unterschiedlicher Pegel des Eingangssignals 402 erlaubt die Auswahl bestmöglicher Pegel für jeden Mischer 403a, 403b während IM2-Messungen. Eine veränderliche Höhe des Eingangssignals 402 treibt zu veränderlichem IM2-Produkt. Dieses IM2-Produkt kann als Gleichspannungsstufen an den Ausgängen 408a, 408b des Differentialmischers betrachtet werden. Die Gleichspannungsstufen können als Leistung seines Haupttons gemessen werden, z.B. unter Verwendung einer FFT-Einheit oder einfacher durch Messen der Differenz zwischen Gleichspannungspegeln während hoher und niedriger Teile des Eingangssignals 402, wie in den 9 und 10, die nachstehend beschrieben sind, gezeigt ist.
7 ist eine schematische Darstellung eines Signaldetektors 505a des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Der Signaldetektor 505a, auch als Integrator bezeichnet, kann dem Signaldetektor 505a und/oder dem Signaldetektor 405a entsprechen, wie vorstehend mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben ist. Obwohl der in 7 abgebildete Signaldetektor 505a ein I-Kanal-Signaldetektor ist, kann ein Q-Kanal-Signaldetektor die gleiche Struktur aufweisen.
Der Signaldetektor 505a kann einen ersten Eingang enthalten, der mit dem Ausgang 408a des Verstärkungselements 411a der I-Kanal-RX-Signalkette 407a gekoppelt ist, um das I-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a zu empfangen. Der Signaldetektor 505a kann einen zweiten Eingang enthalten, um das digitale RX-Taktgebersignal RX_dig_clk zu empfangen. Der Signaldetektor 505a kann einen dritten, vierten, fünften und sechsten Eingang enthalten, um die Synchronisationssignale B, D, A und C von der Synchronisationseinheit 501 zu empfangen. Der Signaldetektor 505a kann einen siebten Eingang enthalten, um ein Rücksetzsignal zu empfangen.
Der Signaldetektor 505a kann ein erstes Register (SUM) 703, ein zweites Register (HOLD) 705 und ein drittes Register (DIF) 709 und eine erste 701 und eine zweite 707 Addiereinheit enthalten. Die erste Addiereinheit 701 kann das I-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a und ein Ausgangssignal des ersten Registers 703 basierend auf dem digitalen Taktgebersignal RX_dig_clk addieren, um ein Addiersignal für das erste Register 703 bereitzustellen. Das SUM-Register 703 kann das Addiersignal (integrierte Signal) bei jedem Ansteigen oder Abfallen des RX_dig_clk-Signals an seinem Dateneingang, der durch das Synchronisationssignal B, wie es durch die Synchronisationseinheit 501 bereitgestellt ist, zurückgesetzt ist, summieren und ein Summensignal (Integrationssignal) für das HOLD-Register 705 bereitstellen. Das HOLD-Register 705 kann das Summensignal (Integrationssignal) halten, das durch die Synchronisationssignale D ausgelöst und mit dem Signal A zurückgesetzt ist, wie sie durch die Synchronisationseinheit 501 bereitgestellt sind. Die zweite Addiereinheit 707 kann das Ausgangssignal des HOLD-Registers 705 von dem Ausgangssignal des SUM-Registers 703 subtrahieren und ein Differenzsignal für das DIF-Register 709 bereitstellen. Das DIF-Register kann das Differenzsignal ausgelöst durch das Synchronisationssignal C, wie es durch die Synchronisationseinheit 501 bereitgestellt ist und mit einem Rücksetzsignal zurückgesetzt ist, bereitstellen. Das DIF-Signal kann an einem Ausgang des Signaldetektors 505a bereitgestellt sein und kann zum Detektieren eines In-Phase-Teils von Intermodulationsprodukten zweiter Ordnung IM2_I verwendet werden.
Im Folgenden ist eine beispielhafte Funktion des Signaldetektors 505a beschrieben. Signalproben des RX-Signals 406a nach der Niederfrequenzfiltration (durch die erste Addiereinheit 701) können in dem SUM-Register 703 während der ersten (hohen) Hälfte der RF-Manipulation integriert werden. Wenn die RF-Höhe auf niedrig geändert wird, kann der integrierte Gleichspannungswert in das HOLD-Register 705 gespeichert werden. Die während der zweiten (niedrigen) Hälfte der RF-Manipulation integrierte SUM kann von dem gespeicherten Halte-Wert subtrahiert werden. Wenn die zweite Hälfte der RF-Manipulation beendet ist, kann die Differenz zwischen der hohen und der niedrigen integrierten Summe in das DIF-Register 709 gespeichert werden, um zum Suchen nach der besten IM2-Einstellung verwendet zu werden.
Die Tiefpassfilter (409a, 409b, wie in 4 gezeigt) in der Signalkette (407a, 707b, wie in 4 gezeigt) können eine lange Einschwingzeit aufweisen. Während dieser Zeit kann Integration verhindert werden, um den Fehler zu minimieren. Das Verhindern der Integration kann durch die Synchronisationseinheit 501 gesteuert werden, wie nachstehend in den 8 bis 10 gezeigt ist. Um die Signal-Rausch-Verhältnisse während Gleichspannungsmessungen zu erhöhen, kann ein Mittelwert oder eine Integration von Gleichspannungspegeln verwendet werden, wie in 10 gezeigt ist.
8 ist eine schematische Darstellung einer Synchronisationseinheit 501 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Die Synchronisationseinheit 501 enthält zwei in Reihe gekoppelte Flip-Flops 801, 803, die durch ein Taktgebersignal 825 ausgelöst werden. Der ersten Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 803 stellt das erste Synchronisationssignal S bereit, das für den Signaltreiber 503 bereitgestellt werden kann, wie in 5 abgebildet ist. Eine kombinatorische Logik eines dritten 805, vierten 807 und fünften 809 Flip-Flops, eines ersten 811, zweiten 813, dritten 815 und vierten 817 AND-Gatters, eines Inverters 821 und eines OR-Gatters 819 können das zweite, dritte, vierte und fünfte Synchronisationssignal A, B, C, D bereitstellen basierend auf den zwei Ausgaben Q und Q des zweiten Flip-Flops 803 und dem Taktgebersignal 825. Die Synchronisationssignale A, B, C, D können für die Signaldetektoren 505a, 505b bereitgestellt werden, wie in 5 abgebildet ist.
Die 9a, 9b und 9c sind schematische Darstellungen, die beispielhafte Signale 900 an einem Signaleingang und einem Signalausgang des Mischers 403a, 403b der Mischstufe 401 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellen.
9a zeigt das pulsmodulierte Eingangssignal 901 des Mischers 403a, 403b, das dem Eingangssignal 402 an dem Eingang 420 der Mischstufe 401 entsprechen kann, und das Mischerausgangssignal 902, das dem I-Kanalmischer-Ausgangssignal 404a oder dem Q-Kanalmischer-Ausgangssignal 404b oder einer Kombination beider Mischerausgangssignale 404a, 404b entsprechen kann.
9b zeigt eine FFT (Fast Fourier Transformation) Repräsentation des Niederfrequenzteils des Mischerausgangssignals 902. 9c zeigt Gleichspannungspegel an dem Mischerausgang 408a, 408b, die dem I-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a oder dem Q-Kanal-RX-Ausgangssignal 406b entsprechen können. Ein erster Gleichspannungspegel V₁ kann erhalten werden in Reaktion auf ein Eingangssignal 402 der Mischstufe 401 mit einer Amplitude eines ersten Pegels (z. B. hohen Amplitude) basierend auf einem ersten Codewort Code_H (hohes Codewort) 607a getrieben durch den Signaltreiber 503 während eines ersten Zeitintervalls Δt₁. Ein zweiter Gleichspannungspegel V₂ kann erhalten werden in Reaktion auf ein Eingangssignal 402 der Mischstufe 401 mit einer Amplitude eines zweiten Pegels (z.B. niedrigen Amplitude) basierend auf einem zweiten Codewort Code_L (niedriges Codewort) 607b getrieben durch den Signaltreiber 503 während eines zweiten Zeitintervalls Δt₂.
Zwischen dem ersten Gleichspannungspegel V₁ und dem zweiten Gleichspannungspegel V₂ und umgekehrt können in 9c Übergangseffekte zu sehen sein, die hauptsächlich durch die Tiefpassfilter 409a, 409b in den I- und Q-Kanal-RX-Signalketten 407a, 407b verursacht sein können. Wenn die zwei Gleichspannungspegel V₁ und V₂ gemessen werden, kann die Synchronisationseinheit 501 verwendet werden, um die Übergangseffekte zu berücksichtigen durch Steuern der Signaldetektoren 505a, 505b, Maßnahmen zu ergreifen, nachdem die Übergangseffekte beendet sind. Eine beispielhafte Implementierung der Synchronisationseinheit 501 und der erzeugten Synchronisationssignale A, B, C, D, S ist nachstehend mit Bezug auf 10 beschrieben.
10 ist eine schematische Darstellung 1000, die beispielhafte Zeitdiagramme 1000 der Synchronisationseinheit 501 des in 5 abgebildeten Funkempfängers 500 in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
Ein erstes Signal X1 kann dem I-Kanal-RX-Ausgangssignal 406a oder dem Q-Kanal-RX-Ausgangssignal 406b entsprechen, in dem ein erster Gleichspannungspegel V₁ erreicht wird, nach einer Übergangszeit 1002 während des ersten Zeitintervalls Δt₁ und ein zweiter Gleichspannungspegel V₂ erreicht wird nach einer Übergangszeit 1004 während des zweiten Zeitintervalls Δt₂. Die Übergangszeitintervalle und die Gleichspannungspegel können den Übergangszeitintervallen und den Gleichspannungspegeln, wie vorstehend mit Bezug auf 9 beschrieben ist, entsprechen. Die Übergangszeit 1002 während des ersten Zeitintervalls Δt₁ kann auch als erste LPF-Einschwingzeit 1002 bezeichnet werden. Die Übergangszeit 1004 während des zweiten Zeitintervalls Δt₂ kann auch als zweite LPF-Einschwingzeit 1004 bezeichnet werden.
Das Synchronisationssignal D kann basierend auf dem Taktgebersignal CLK erzeugt werden, z.B. zum Zählen einer Anzahl von Taktgeberperioden. Das Synchronisationssignal D kann verwendet werden, um das erste Zeitintervall Δt₁ und/oder das zweite Zeitintervall Δt₂ anzugeben.
Das Synchronisationssignal A kann basierend auf dem Synchronisationssignal D, z.B. der ansteigenden Flanke des Signals D, und dem Taktgebersignal CLK oder CLK/4 erzeugt werden. Das Synchronisationssignal A kann verwendet werden, um die erste LPF-Einschwingzeit INT_Rst 1002 während des ersten Zeitintervalls Δt₁ anzugeben.
Das Synchronisationssignal B kann basierend auf dem Synchronisationssignal D, z.B. der abfallenden Flanke des Signals D, und dem Taktgebersignal CLK oder CLK/4 erzeugt werden. Das Synchronisationssignal B kann verwendet werden, um die zweite LPF-Einschwingzeit INT_Rst 1004 während des zweiten Zeitintervalls Δt₂ anzugeben. Das Synchronisationssignal B kann verwendet werden, um die Auslösezeit 1006 zum Sichern des Integrationswerts SUM_high des ersten Gleichspannungspegels V₁ über dem ersten Zeitintervall Δt₁ anzugeben, z.B. die Auslösezeit zum Auslösen, dass das SUM-Register 703 der Integratoren 505a, 505b, die in 7 abgebildet sind, das Ergebnis für das HOLD-Register 705 bereitstellt und ein Rücksetzen ausführt. Während der ersten LPF-Einschwingzeit INT_Rst 1002 und der zweiten LPF-Einschwingzeit INT_Rst 1004 können die Integratoren 505a, 505b zurückgesetzt werden, um den Integrationsprozess vom Nullstartpunkt zu beginnen.
Das Synchronisationssignal C kann basierend auf dem Synchronisationssignal D und dem Taktgebersignal CLK oder CLK/4 erzeugt werden. Das Synchronisationssignal C kann verwendet werden, um die Auslösezeit zum Sichern des Integrationswerts SUM_low des zweiten Gleichspannungspegels V₂ über dem zweiten Zeitintervalls Δt₂ anzugeben, z.B. die Auslösezeit zum Auslösen, dass das SUM-Register 703 der Integratoren 505a, 505b, die in 7 abgebildet sind, das Ergebnis für das HOLD-Register 705 bereitstellt und ein Rücksetzen ausführt. Das Synchronisationssignal C kann ferner verwendet werden, um die Auslösezeit 1008 anzugeben, um die Differenz DIFF zwischen dem ersten Gleichspannungspegel V₁ und dem zweiten Gleichspannungspegel V₂ zu berechnen, z. B. die Auslösezeit zum Auslösen des DIF-Registers 709 der Integratoren 505a, 505b, die in 7 abgebildet sind. Beispielhafte Werte der Differenz DIFF für unterschiedliche Betriebsparameter der Mischer 403a, 403b sind in der nachstehend gezeigten 11 dargestellt.
IM2-Messungen können für beide I- und Q-Mischer 403a, 403b parallel, um Kalibrierungszeit zu sparen, oder als zweidimensionale komplexe Messung unter Verwendung der Quadratsumme von I- und Q-Mischer-Ausgangssignalen ausgeführt werden. Deshalb können zwei getrennte Integratoren oder Signaldetektoren 505a, 505b für I- und Q-Kanäle vorhanden sein. Die Synchronisationseinheit kann für beide Kanäle gemeinsam sein.
11 ist eine schematische Darstellung 1100, die beispielhafte Simulationsergebnisse der Leistung eines Verfahrens 300, wie es in 3 abgebildet ist, zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
Spezielle Simulationen wurden unter Verwendung eines realen Mischermodells ausgeführt. Simulationsergebnisse (IM2-Pegel gegen Mischerschwellenwertablenkung), die konventionelle Zweitonmessungen 1101 verwenden, und Messungen 1102, 1103, die das vorstehend mit Bezug auf 3 beschriebene Verfahren 300 verwenden, sind in 11 gezeigt.
Die erste Kurve 1101 stellt IM2-Ablenkung unter Verwendung herkömmlicher Zweitonmessungen dar. Messungen werden als FFT-Pegel des Haupttons angegeben. Die zweite Kurve 1102 stellt IM2-Ablenkung unter Verwendung des Verfahrens 300 dar, wenn Messungen als FFT-Pegel des Haupttons des differentiellen Gleichspannungssignals angegeben werden. Die dritte Kurve 1103 stellt IM2-Ablenkung unter Verwendung des Verfahrens 300 dar, wenn Messungen als Spannungsdifferenz zwischen Gleichspannungspegeln während der zwei Teile (Δt₁ und Δt₂, wie vorstehend mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben ist) des manipulierten RF-Signals angegeben werden.
Das Implementieren von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung ermöglicht IM2-Messung, ohne dass es erforderlich ist, externe TX-Signale zu verwenden oder eigene TX-Signale in den RX-Bereich zu leiten (Isolationsprobleme). Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung erfordern minimale zusätzliche analoge Teilblöcke. Es kann nur ein variabler Dämpfer erforderlich sein, z.B. ein variabler Dämpfer 603, wie vorstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist. Alle anderen Blöcke können einfache digitale Niederfrequenzeinheiten sein und können unter Verwendung einer vernachlässigbaren Menge zusätzlicher Chipfläche implementiert sein. Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können keine komplizierten analogen Einheiten erfordern, wie beispielsweise Modulations-DAC, analoge Modulatoren (um ein eigenes Zweitonsignal zu erzeugen) usw.
Eine Implementierung von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung kann durch Überprüfen, ob irgendeine Art von Echtzeit-IM2-Kompensation/Kalibrierung implementiert ist, und durch Überprüfen, ob ein RX-LO mit höhenmanipulierten Signalen für IM2-Messungen verwendet wird, detektiert werden.
IM2-Messung und Kalibrierung sind ein wichtiges RX-Merkmal für Empfänger mit direkter Abwärtsumsetzung. Durch Anwenden von Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung können alternative Lösungen wie z.B. werkseitige Kalibrierung von IM2-Produkten, Verwenden von TX-Signalen für Echtzeit-IM2-Messungen und Verwenden von komplizierten analogen Modulationseinheiten, um Zweitonsignale on-Board zu erzeugen, vermieden werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen. Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Treiben eines Signaleingangs der Mischstufe basierend auf einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektieren an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Bestimmen der Intermodulationsverzerrungen basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 optional enthalten, dass die Intermodulationsverzerrungen basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal bestimmt werden.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–2 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten werden.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand von Beispiel 3 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe modifiziert werden, wenn die Amplitude des Eingangssignal von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand eines der Beispiele 3–4 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe eine Gleichspannung und/oder einen Biasstrom und/oder einen Mischstufenschwellenwert und/oder einen Mischstufensymmetrieparameter umfassen.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–5 optional enthalten, dass ein Zeitintervall zum Schalten der Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel oder auf den zweiten Pegel größer ist als eine Tiefpassfilter-Einschwingzeit der Mischstufe.
Beispiel 7 ist ein Verfahren zum Abstimmen einer Mischstufe, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Treiben eines Signaleingangs der Mischstufe mit einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektieren an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Abstimmen wenigstens eines Betriebsparameters der Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand von Beispiel 7 optional enthalten, dass der wenigstens eine Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten wird und modifiziert wird, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der Beispiele 7–8 optional enthalten, dass das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basiert.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand eines der Beispiele 7–9 optional das Schalten der Mischstufe in eine Kalibrierungsbetriebsart, in der die Mischstufe für das Empfangen von Nutzdatensignalen gesperrt ist, wenn das Abstimmen der Mischstufe ausgeführt wird, enthalten.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines der Beispiele 7–10 optional das Kalibrieren der Mischstufe mit Betriebsparametern, die das Optimierungskriterium erfüllen, wenn die Mischstufe für das Empfangen von Nutzdatensignalen freigegeben wird, enthalten.
Beispiel 12 ist eine Kalibrierungsvorrichtung zum Kalibrieren einer Mischstufe, die einen Signaleingang und einen Signalausgang umfasst, wobei die Kalibrierungsvorrichtung Folgendes umfasst: einen Signaltreiber, der mit dem Signaleingang verbindbar ist, wobei der Signaltreiber konfiguriert ist, den Signaleingang mit einem Eingangssignal zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; einen Signaldetektor, der mit dem Mischstufenausgang verbindbar ist, wobei der Signaldetektor konfiguriert ist, an dem Signalausgang der Mischstufe ein erstes Ausgangssignal in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eine zweites Ausgangssignal in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu detektieren; und einen Abstimmer, der konfiguriert ist, wenigstens einen Betriebsparameter der Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal abzustimmen.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand des Beispiels 12 optional enthalten, dass das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basiert.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand eines der Beispiele 12–13 optional einen Schalter enthalten, der konfiguriert ist, einen Signaleingang der Mischstufe zu dem Signaltreiber zu schalten, wenn sich die Mischstufe in einer Kalibrierungsbetriebsart befindet, und den Signaleingang der Mischstufe zu einem Empfangsanschluss, der konfiguriert ist, Kommunikationssignale zu empfangen, zu schalten, wenn sich die Mischstufe nicht in der Kalibrierungsbetriebsart befindet.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand eines der Beispiele 12–14 optional enthalten, dass die Kalibrierungsvorrichtung mit der Mischstufe auf einem Chip integriert ist; oder dass die Kalibrierungsvorrichtung eine externe Einheit ist, die mit der Mischstufe verbindbar ist.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand eines der Beispiele 12–15 optional eine Synchronisationseinheit enthalten, die konfiguriert ist, den Signaltreiber zwischen dem Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet wird, und dem Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet wird, zu synchronisieren.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand von Beispiel 16 optional enthalten, dass die Synchronisationseinheit einen Synchronisationstaktgeber umfasst, wobei das Synchronisieren des Signaltreibers auf dem Synchronisationstaktgeber basiert, und dass eine Frequenz des Synchronisationstaktgebers kleiner ist als eine Frequenz des lokalen Oszillators der Mischstufe.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand von Beispiel 17 optional einen variablen Dämpfer enthalten, der konfiguriert ist, das Eingangssignal in Übereinstimmung mit einem Dämpfungspegel zu dämpfen; und eine Pegelsteuereinheit, die konfiguriert ist, den Dämpfungspegel des variablen Dämpfers zu steuern.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand von Beispiel 18 optional enthalten, dass ein erster Dämpfungspegel dem ersten Pegel der Amplitude des Eingangssignals entspricht; und dass ein zweiter Dämpfungspegel dem zweiten Pegel der Amplitude des Eingangssignals entspricht.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand eines der Beispiele 17–19 optional einen Integrator enthalten, der konfiguriert ist, das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal zu integrieren.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand von Beispiel 20 optional enthalten, dass die Synchronisationseinheit konfiguriert ist, die Integration des ersten Ausgangssignals mit der Integration des zweiten Ausgangssignal basierend auf dem Synchronisationstaktgeber zu synchronisieren.
Beispiel 22 ist ein Funkempfänger, umfassend: eine komplexe Mischstufe, die einen lokalen Oszillator umfasst, wobei die komplexe Mischstufe konfiguriert ist, ein Eingangssignal an einem Mischstufeneingang zu mischen, um ein in Phase gemischtes Signal an einem Ausgang eines ersten Kanals und ein quadratur-gemischtes Signal an einem Ausgang eines zweiten Kanals bereitzustellen; einen Signaltreiber, der mit dem Mischstufeneingang gekoppelt ist, wobei der Signaltreiber konfiguriert ist, den Mischstufeneingang mit einem Eingangssignal zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; einen ersten Signaldetektor, der mit dem Ausgang des ersten Kanals gekoppelt ist, wobei der erste Signaldetektor konfiguriert ist, an dem Ausgang des ersten Kanals ein erstes Ausgangssignal des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu detektieren; einen zweiten Signaldetektor, der mit dem Ausgang des zweiten Kanals gekoppelt ist, wobei der zweite Signaldetektor konfiguriert ist, an dem Ausgang des zweiten Kanals ein erstes Ausgangssignal des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu detektieren; und einen Abstimmer, der konfiguriert ist, wenigstens einen Betriebsparameter der komplexen Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal des ersten Kanals, das zweite Ausgangssignal des ersten Kanals, das erste Ausgangssignal des zweiten Kanals und das zweite Ausgangssignal des zweiten Kanals abzustimmen.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand von Beispiel 22 optional enthalten, dass das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal des ersten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal des ersten Kanals basiert und ferner auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal des zweiten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal des zweiten Kanals basiert.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand eines der Beispiele 22–23 einen Schalter enthalten, der konfiguriert ist, den Mischstufeneingang zwischen dem Signaltreiber und einem Empfangsanschluss, der mit einer Empfangsantenne verbindbar ist, zu schalten.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand eines der Beispiele 22–24 optional einen zweiten lokalen Oszillator enthalten, der auf eine Senderfrequenz abgestimmt ist, wobei das Eingangssignal basierend auf einer Frequenz des zweiten lokalen Oszillators erzeugt wird; und einen Niederfrequenztaktgeber, der den Signaltreiber synchronisiert, der die Amplitude des Eingangssignals zwischen dem ersten Pegel und dem zweiten Pegel schaltet.
Beispiel 26 ist ein computerlesbares Medium, auf dem Computeranweisungen gespeichert sind, die dann, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 11 ausführt.
Beispiel 27 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Treibermittel zum Treiben eines Signaleingangs der Mischstufe basierend auf einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektionsmittel zum Detektieren an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Intermodulationsverzerrungen basierend auf dem ersten Ausgangssignal und dem Ausgangssignal.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand von Beispiel 27 optional enthalten, dass die Intermodulationsverzerrungen basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal bestimmt werden.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand eines der Beispiele 27–28 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten werden.
In Beispiel 30 kann der Gegenstand von Beispiel 29 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe modifiziert werden, wenn die Amplitude des Eingangssignal von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand eines der Beispiele 29–30 optional enthalten, dass die Betriebsparameter der Mischstufe eine Gleichspannung und/oder einen Biasstrom und/oder einen Mischstufenschwellenwert und/oder einen Mischstufensymmetrieparameter umfassen.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand eines der Beispiele 27–31 optional enthalten, dass ein Zeitintervall zum Schalten der Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel oder auf den zweiten Pegel größer ist als eine Tiefpassfilter-Einschwingzeit der Mischstufe.
Beispiel 33 ist eine Vorrichtung zum Abstimmen einer Mischstufe, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Treibermittel zum Treiben eines Signaleingangs der Mischstufe mit einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Bestimmungsmittel zum Detektieren an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Abstimmungsmittel zum Abstimmen wenigstens eines Betriebsparameters der Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal.
In Beispiel 34 kann der Gegenstand von Beispiel 33 optional enthalten, dass der wenigstens eine Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten wird und modifiziert wird, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand eines der Beispiele 33–34 optional enthalten, dass das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basiert.
In Beispiel 36 kann der Gegenstand eines der Beispiele 33–35 optional Schaltmittel zum Schalten der Mischstufe in eine Kalibrierungsbetriebsart, in der die Mischstufe für das Empfangen von Nutzdatensignalen gesperrt ist, wenn das Abstimmen der Mischstufe ausgeführt wird, enthalten.
In Beispiel 37 kann der Gegenstand eines der Beispiele 33–36 optional Kalibrierungsmittel zum Kalibrieren der Mischstufe mit Betriebsparametern, die das Optimierungskriterium erfüllen, wenn die Mischstufe für das Empfangen von Kommunikationssignalen freigegeben wird, enthalten.
Beispiel 38 ist ein Übertragungssystem, das Folgendes umfasst: einen Funksender und einen Funkempfänger, wobei der Funkempfänger eine Kalibrierungsvorrichtung nach einem der Beispiele 12–21 umfasst.
In Beispiel 39 kann der Gegenstand von Beispiel 38 optional enthalten, dass der Funkempfänger konfiguriert ist, ein Empfangssignal zu verarbeitet, das an einem Empfangsanschluss in Reaktion auf ein Sendesignal, das an dem Funksender gesendet wird, empfangen wird.
Beispiel 40 ist ein Empfänger mit direkter Abwärtsumsetzung, der Folgendes umfasst: eine Kalibrierungsvorrichtung nach einem der Beispiele 12–21.
In Beispiel 41 kann der Gegenstand von Beispiel 40 optional enthalten, dass der Empfänger mit direkter Abwärtsumsetzung konfiguriert ist, die Kalibrierungsvorrichtung zu aktivieren, wenn der Empfänger mit direkter Abwärtsumsetzung einen Testzustand angibt.
Zusätzlich, obwohl ein spezielles Merkmal oder ein spezieller Aspekt der Erfindung mit Bezug nur auf eine oder mehrere Implementierungen offenbart worden ist, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert sein, wie es für jede gegebene oder spezielle Anwendung gewünscht oder vorteilhaft sein kann. Darüber hinaus, soweit Begriffe "enthalten", "aufweisen", "mit" oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, ist beabsichtigt, dass solche Begriffe auf eine Art einschließend sein sollen, die dem Begriff "umfassen" ähnlich sind. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass Aspekte der Erfindung in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder voll integrierten Schaltungen oder Programmierungsmitteln implementiert sein können. Außerdem sind die Begriffe "beispielhaft", "beispielsweise", und "z.B." lediglich als Beispiele gemeint und nicht als das Beste oder Optimale.
Obwohl spezifische Aspekte hier dargestellt und beschrieben worden sind, ist durch Fachleute zu verstehen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Aspekte ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass die Anmeldung alle Anpassungen oder Variationen der spezifischen Aspekte, die hier diskutiert sind, abdeckt.

Claims

Verfahren (300) zum Bestimmen von Intermodulationsverzerrungen einer Mischstufe, wobei das Verfahren umfasst: Treiben (301) eines Signaleingangs der Mischstufe basierend auf einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektieren (302) an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Bestimmen (303) der Intermodulationsverzerrungsprodukte basierend auf dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal.
Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei die Intermodulationsverzerrungsprodukte basierend auf einer Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal bestimmt werden.
Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten werden.
Verfahren (300) nach Anspruch 3, wobei die Betriebsparameter der Mischstufe modifiziert werden, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Betriebsparameter der Mischstufe eine Gleichspannung und/oder einen Biasstrom und/oder einen Mischstufenschwellenwert und/oder einen Mischstufensymmetrieparameter umfassen.
Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zeitintervall zum Schalten der Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel oder auf den zweiten Pegel größer ist als eine Tiefpassfilter-Einschwingzeit der Mischstufe.
Verfahren (310) zum Abstimmen einer Mischstufe, wobei das Verfahren umfasst: Treiben (311) eines Signaleingangs der Mischstufe mit einem Eingangssignal, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel geschaltet wird und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Detektieren (312) an einem Signalausgang der Mischstufe eines ersten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und eines zweiten Ausgangssignals in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs mit dem Eingangssignal, wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist; und Abstimmen (313) wenigstens eines Betriebsparameters der Mischstufe in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal.
Verfahren (310) nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter der Mischstufe zwischen aufeinanderfolgenden ersten Pegeln und zweiten Pegeln der Amplitude des Eingangssignals gehalten wird und modifiziert wird, wenn die Amplitude des Eingangssignals von dem zweiten Pegel auf den ersten Pegel geschaltet wird.
Verfahren (310) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basiert.
Verfahren (310) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das ferner umfasst: Schalten der Mischstufe auf eine Kalibrierungsbetriebsart, in der die Mischstufe für das Empfangen von Kommunikationssignalen gesperrt ist, wenn das Abstimmen der Mischstufe ausgeführt wird.
Verfahren (310) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das ferner umfasst: Kalibrieren der Mischstufe mit Betriebsparametern, die das Optimierungskriterium erfüllen, wenn die Mischstufe für das Empfangen von Nutzdatensignalen freigegeben wird.
Kalibrierungsvorrichtung (400) zum Kalibrieren einer Mischstufe (401), die einen Signaleingang (420) und einen Signalausgang (408a, 408b) umfasst, wobei die Kalibrierungsvorrichtung umfasst: einen Signaltreiber (403), der mit dem Signaleingang verbunden werden kann, wobei der Signaltreiber dazu ausgelegt ist, den Signaleingang mit einem Eingangssignal (402) zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals (402) zwischen einem ersten Pegel (607a, V₁) und einem zweiten Pegel (607b, V₂), geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals; Signaldetektor (405a, 405b), der mit dem Mischstufensignalausgang (408a, 408b) verbunden werden kann, wobei der Signaldetektor dazu ausgelegt ist, an dem Signalausgang (408a, 408b) ein erstes Ausgangssignal (406a, 406b) in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs (420) mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals (402) auf den ersten Pegel (607a, V₁) geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal (406a, 406b) in Reaktion auf das Treiben des Signaleingangs (420) mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals (402) auf den zweiten Pegel (607b, V₂) geschaltet ist, zu detektieren; und einen Abstimmer (407a, 407b), der dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Betriebsparameter der Mischstufe (401) in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal abzustimmen.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 12, wobei das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal basiert.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 12 oder 13, die ferner umfasst: einen Schalter, der dazu ausgelegt ist, den Signaleingang (420) der Mischstufe (401) auf den Signaltreiber (403) zu schalten, wenn sich die Mischstufe (401) in einer Kalibrierungsbetriebsart befindet, und den Signaleingang (420) der Mischstufe (401) auf einen Empfangsanschluss zu schalten, der dazu ausgelegt ist, Kommunikationssignale zu empfangen, wenn sich die Mischstufe (401) nicht in der Kalibrierungsbetriebsart befindet.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Kalibrierungsvorrichtung (400) mit der Mischstufe (401) auf einem Chip integriert ist; oder die Kalibrierungsvorrichtung (400) eine externe Einheit ist, die mit der Mischstufe (401) verbunden werden kann.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, die ferner umfasst: eine Synchronisationseinheit (501), die dazu ausgelegt ist, den Signaltreiber (403, 503) zwischen dem Treiben des Signaleingangs (420) mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals (402) auf den ersten Pegel (607a, V₁) geschaltet ist, und dem Treiben des Signaleingangs (420) mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals (402) auf den zweiten Pegel (607b, V₂) geschaltet ist, zu synchronisieren.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 16, wobei die Synchronisationseinheit (501) einen Synchronisationstaktgeber (825) umfasst, wobei das Synchronisieren des Signaltreibers (503) auf dem Synchronisationstaktgeber (825) basiert, und wobei eine Frequenz des Synchronisationstaktgebers (825) kleiner ist als eine Frequenz eines lokalen Oszillators (419) der Mischstufe (401).
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 17, wobei der Signaltreiber (403, 503) umfasst: einen variablen Dämpfer (603) der dazu ausgelegt ist, das Eingangssignal (402) in Übereinstimmung mit einem Dämpfungspegel zu dämpfen; und eine Pegelsteuereinheit (605), die dazu ausgelegt ist, den Dämpfungspegel des variablen Dämpfers (603) zu steuern.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 18, wobei ein erster Dämpfungspegel dem ersten Pegel (607a, V₁) der Amplitude des Eingangssignals (402) entspricht; und ein zweiter Dämpfungspegel dem zweiten Pegel (607b, V₂) der Amplitude des Eingangssignals (402) entspricht.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, die ferner umfasst: einen Integrator (405a, 405b), der dazu ausgelegt ist, das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal zu integrieren.
Kalibrierungsvorrichtung (400) nach Anspruch 20, wobei die Synchronisationseinheit (501) dazu ausgelegt ist, die Integration des ersten Ausgangssignals mit der Integration des zweiten Ausgangssignals basierend auf dem Synchronisationstaktgeber (825) zu synchronisieren.
Funkempfänger (500), umfassend: eine komplexe Mischstufe (401), die einen lokalen Oszillator (419) umfasst, wobei die komplexe Mischstufe dazu ausgelegt ist, ein Eingangssignal (402) an einem Mischstufeneingang (420) zu mischen, um ein in Phase gemischtes Signal (406a) an einem Ausgang (408a) eines ersten Kanals und ein quadratur-gemischtes Signal (406b) an einem Ausgang (408b) eines zweiten Kanals bereitzustellen; einen Signaltreiber (503), der mit dem Mischstufeneingang (420) gekoppelt ist, wobei der Signaltreiber dazu ausgelegt ist, den Mischstufeneingang (420) mit einem Eingangssignal (402) zu treiben, wobei eine Amplitude des Eingangssignals zwischen einem ersten Pegel (607a, V₁) und einem zweiten Pegel (607b, V₂) geschaltet wird, und wobei eine Schaltfrequenz der Amplitude kleiner ist als eine Frequenz des Eingangssignals (402); einen ersten Signaldetektor (405a, 505a), der mit dem Ausgang (408a) des ersten Kanals gekoppelt ist, wobei der erste Signaldetektor dazu ausgelegt ist, an dem Ausgang (408a) des ersten Kanals ein erstes Ausgangssignal des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal des ersten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel geschaltet ist, zu detektieren; einen zweiten Signaldetektor (405a, 505a), der mit dem Ausgang des zweiten Kanals gekoppelt ist, wobei der zweite Signaldetektor dazu ausgelegt ist, an dem Ausgang (408b) des zweiten Kanals ein erstes Ausgangssignal des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs (420) mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den ersten Pegel (V₁) geschaltet ist, und ein zweites Ausgangssignal des zweiten Kanals in Reaktion auf das Treiben des Mischstufeneingangs mit dem Eingangssignal (402), wobei die Amplitude des Eingangssignals auf den zweiten Pegel (V₂) geschaltet ist, zu detektieren; und einen Abstimmer (407a, 407b), der dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Betriebsparameter der komplexen Mischstufe (401) in Übereinstimmung mit einem Optimierungskriterium mit Bezug auf das erste Ausgangssignal des ersten Kanals, das zweite Ausgangssignal des ersten Kanals, das erste Ausgangssignal des zweiten Kanals und das zweite Ausgangssignal des zweiten Kanals abzustimmen.
Funkempfänger (500) nach Anspruch 22, wobei das Optimierungskriterium auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal des ersten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal des ersten Kanals basiert und ferner auf einer minimalen Differenz zwischen dem ersten Ausgangssignal des zweiten Kanals und dem zweiten Ausgangssignal des zweiten Kanals basiert.
Funkempfänger (500) nach Anspruch 22 oder 23, der ferner umfasst: einen Schalter, der dazu ausgelegt ist, den Mischstufeneingang zwischen dem Signaltreiber und einem Empfangsanschluss, der mit einer Empfangsantenne verbunden werden kann, zu schalten.
Funkempfänger (500) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, der ferner umfasst: einen zweiten lokalen Oszillator (601), der auf eine Senderfrequenz abgestimmt ist, wobei das Eingangssignal (402) basierend auf einer Frequenz des zweiten lokalen Oszillators (601) erzeugt wird; und einen Niederfrequenztaktgeber (825), der den Signaltreiber (503) synchronisiert, der die Amplitude des Eingangssignals (402) zwischen dem ersten Pegel (V₁) und dem zweiten Pegel (V₂) schaltet.