DE102018120967A1

DE102018120967A1 - Vorrichtungen und Verfahren zum Kompensieren von Hochfrequenzsendern bezüglich der Lokalszillatorleckage

Info

Publication number: DE102018120967A1
Application number: DE102018120967.3A
Authority: DE
Inventors: Ahmed Mohammad Ashry Othman
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US10135472B1; CN109428616B; CN109428616A

Abstract

Hier werden Vorrichtungen und Verfahren zum Kompensieren von Hochfrequenzsendern (HF-Sendern) bezüglich der Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage) bereitgestellt. In bestimmten Konfigurationen erzeugt hier ein Sender ein HF-Sendesignal basierend auf dem Mischen eines Eingangssignals mit einem LO-Signal. Zusätzlich wird der Sender geeicht, um die LO-Leckage zu kompensieren, was eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, einschließlich geringerer Pegel der unerwünschten Emissionen von dem Sender.

Description

Gebiet der Offenbarung
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme und insbesondere auf die Hochfrequenzelektronik.
HINTERGRUND
Sender/Empfänger werden in Hochfrequenz-Kommunikationssystemen (HF-Kommunikationssystemen) verwendet, um Signale zu senden und zu empfangen, die einer umfassenden Vielfalt von Kommunikationstechniken, wie z. B. den Kommunikationen zellenbasierter Netzwerke und/oder drahtloser lokaler Netze (WLAN), zugeordnet sind.
Die Beispiele der HF-Kommunikationssysteme mit einem oder mehreren Sender/Empfängern weisen Basisstationen, Mobilvorrichtungen (z. B. Smartphones oder Handgeräte), Laptop-Computer, Tablets und tragbare Elektronik auf, sind aber nicht auf diese eingeschränkt.
Um die Leistung eines Sender/Empfängers zu verbessern, kann der Sender/Empfänger geeicht werden, um die Beeinträchtigungen zu kompensieren. Das Eichen des Sender/Empfängers in dieser Weise kann eine Fehlervektorgröße (EVM) verringern, die Außerbandemissionen verringern und/oder die Leistung des Sender/Empfängers anderweitig verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Hier werden Vorrichtungen und Verfahren zum Kompensieren von Hochfrequenzsendern (HF-Sendern) bezüglich der Leckage des Lokaloszillators (local oscillator) bzw. Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage) bereitgestellt. In bestimmten Konfigurationen erzeugt hier ein Sender ein HF-Sendesignal basierend auf dem Mischen eines Eingangssignals mit einem LO-Signal. Zusätzlich wird der Sender geeicht, um die LO-Leckage zu kompensieren, was eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, einschließlich geringerer Pegel der unerwünschten Emissionen von dem Sender.
In einem Aspekt wird ein Hochfrequenzsender (HF-Sender) mit einer Kompensation der Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage) bereitgestellt. Der HF-Sender weist einen Mischer auf, der einen Signaleingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu empfangen, einen Takteingang, der dazu ausgebildet ist, ein LO-Signal zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgebildet ist, ein HF-Ausgangssignal zu erzeugen, aufweist. Der HF-Sender weist ferner eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung auf, die dazu ausgebildet ist, einen ersten Hüllkurvemesswert (envelope measurement), der eine Signalhüllkurve (signal envelope) am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der die Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
In einigen Ausführungsformen einschließlich jener eines HF-Kommunikationssystems, die hier beschrieben sind, weist das erste DC-Eingangssignal einen ersten DC-Eingangsstrom auf oder ist das erste DC-Eingangssignal ein erster DC-Eingangsstrom und/oder weist das zweite DC-Eingangssignal einen zweiten DC-Eingangsstrom auf oder ist das zweite DC-Eingangssignal ein zweiter DC-Eingangsstrom. In einigen Ausführungsformen einschließlich jener eines HF-Kommunikationssystems, die hier beschrieben sind, ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung dazu ausgebildet, einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangsstroms in den Signaleingang zu erhalten und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangsstroms in den Signaleingang zu erhalten, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf wenigstens dem ersten Hüllkurvemesswert, dem zweiten Hüllkurvemesswert und einem Betrag des ersten DC-Eingangsstroms zu detektieren. Die Offenbarung bezüglich des ersten DC-Eingangssignals und des zweiten DC-Eingangssignals gilt für den ersten DC-Eingangsstrom bzw. den zweiten DC-Eingangsstrom.
In einigen Ausführungsformen weisen das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität auf. In bestimmten Implementierungen sind das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal DC-Eingangsströme.
In verschiedenen Ausführungsformen sind sowohl der erste Hüllkurvemesswert als auch der zweite Hüllkurvemesswert ein DC-Messwert.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren und eine Kompensation der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied bereitzustellen.
In mehreren Ausführungsformen ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts und dem iterativen Einstellen einer Größe des ersten DC-Eingangssignals und des zweiten DC-Eingangssignals basierend auf dem Vergleich, bis der erste Hüllkurvemesswert und der zweite Hüllkurvemesswert im Wesentlichen gleich sind, zu detektieren.
Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Hüllkurvedetektor, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert zu erhalten, und einen ADC, der dazu ausgebildet ist, eine digitale Darstellung des ersten Hüllkurvemesswerts und eine digitale Darstellung des zweiten Hüllkurvemesswerts zu erzeugen, auf.
In einigen Ausführungsformen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner einen digitalen Subtrahierer auf, der dazu ausgebildet ist, einen Unterschied zwischen der digitalen Darstellung des ersten Hüllkurvemesswerts und der digitalen Darstellung des zweiten Hüllkurvemesswerts zu berechnen.
In Übereinstimmung mit mehreren Ausführungsformen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner einen digitalen Komparator auf, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert zu vergleichen und einen Eingangsversatz in den Mischer basierend auf dem Vergleich zu steuern.
In einer Anzahl von Ausführungsformen weist der HF-Sender ferner einen HF-Verstärker auf, der elektrisch zwischen den Ausgang des Mischers und einen Eingang des Hüllkurvedetektors geschaltet ist.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Kompensieren eines Senders bezüglich der LO-Leckage bereitgestellt. Das Verfahren weist das Empfangen eines LO-Signals als eine Takteingabe in einen Mischer, das Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in einen Signaleingang des Mischers, das Erhalten eines ersten Hüllkurvemesswerts, der eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal, das Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang des Mischers, das Erhalten eines zweiten Hüllkurvemesswerts, der die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal und das Detektieren eines Betrags der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert auf.
In einigen Ausführungsformen weist das erste DC-Eingangssignal einen ersten DC-Eingangsstrom auf oder ist das erste DC-Eingangssignal ein erster DC-Eingangsstrom und/oder weist das zweite DC-Eingangssignal einen zweiten DC-Eingangsstrom auf oder ist das zweite DC-Eingangssignal ein zweiter DC-Eingangsstrom. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren zum Kompensieren eines Senders bezüglich einer Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage) die folgenden Schritte auf: Empfangen eines LO-Signals als eine Takteingabe in einen Mischer; Einspeisen eines ersten DC-Eingangsstroms in einen Signaleingang des Mischers; Erhalten eines ersten Hüllkurvemesswerts, der eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf den ersten DC-Eingangsstrom; Einspeisen eines zweiten DC-Eingangsstroms in den Signaleingang des Mischers; Erhalten eines zweiten Hüllkurvemesswerts, der die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf den zweiten DC-Eingangsstrom; und Detektieren eines Betrags der LO-Leckage des Mischers basierend auf wenigstens dem ersten Hüllkurvemesswert, dem zweiten Hüllkurvemesswert und einem Betrag des ersten DC-Eingangsstroms. Die auf das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal bezogene Offenbarung gilt für den ersten DC-Eingangsstrom bzw. den zweiten DC-Eingangsstrom.
In mehreren Ausführungsformen weisen das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität auf.
In einer Anzahl von Ausführungsformen weist das Detektieren des Betrags der LO-Leckage ferner das Bestimmen des Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert und das Bereitstellen einer Kompensation der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied auf.
In einigen Ausführungsformen weist das Detektieren des Betrags der LO-Leckage ferner das Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts und das iterative Einstellen einer Größe des ersten DC-Eingangssignals und des zweiten DC-Eingangssignals basierend auf dem Vergleich, bis der erste Hüllkurvemesswert und der zweite Hüllkurvemesswert im Wesentlichen gleich sind, auf.
In einem weiteren Aspekt wird ein HF-Kommunikationssystem bereitgestellt. Das HF-Kommunikationssystem weist einen Leistungsverstärker, der dazu ausgebildet ist, die Verstärkung eines HF-Signals bereitzustellen, und einen Sender/Empfänger-Rohchip (transceiver die), der dazu ausgebildet ist, das HF-Signal zu erzeugen, auf. Der Sender/Empfänger-Rohchip weist einen LO, der dazu ausgebildet ist, ein LO-Signal zu erzeugen, einen Mischer und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung auf. Der Mischer weist einen Signaleingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu empfangen, einen Takteingang, der dazu ausgebildet ist, das LO-Signal zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgebildet ist, das HF-Signal zu steuern, auf. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ist dazu ausgebildet, einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang des Mischers angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der die Signalhüllkurve am Ausgang des Mischers angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ist ferner dazu ausgebildet, einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
In verschiedenen Ausführungsformen weisen das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität auf.
In einer Anzahl von Ausführungsformen ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
In mehreren Ausführungsformen ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts mit dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
In Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet, die LO-Leckage durch das Steuern eines Eingangsversatzes in den Mischer basierend auf dem detektierten Betrag der LO-Leckage zu kompensieren.
In einigen Ausführungsformen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Hüllkurvedetektor auf, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert als DC-Messwerte auszugeben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen DAC auf, der dazu ausgebildet ist, das erste DC-Eingangssignal einzuspeisen und das zweite DC-Eingangssignal einzuspeisen.
Figurenliste

1A ist eine schematische graphische Darstellung einer Ausführungsform eines Hochfrequenzsystems (HF-Systems) mit einer Kompensation der Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage).
1B ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit einer Kompensation der LO-Leckage.
2A ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens der Steuerungs-LO-Leckage-Kompensation gemäß einer Ausführungsform.
2B ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens der Regelungs-LO-Leckage-Kompensation gemäß einer Ausführungsform.
3A-3C veranschaulichen simulierte Signalformen für ein Beispiel der Kompensation der LO-Leckage.
4A ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
4B ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
4C ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
4D ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
4E ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
4F ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
5A ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
5B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms des HF-Systems nach 5A.
6 ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems mit Kompensation der LO-Leckage.
7 ist eine schematische graphische Darstellung eines HF-Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens zur Kompensation der LO-Leckage gemäß einer weiteren Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen der spezifischen Ausführungsformen der Erfindung dar. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen völlig gleiche oder funktional ähnliche Elemente angeben können. Es ist selbstverständlich, dass die in den Figuren veranschaulichten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Überdies ist es selbstverständlich, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente, als in der Zeichnung veranschaulicht sind, und/oder eine Teilmenge der in der Zeichnung veranschaulichten Elemente aufweisen können. Ferner können einige Ausführungsformen irgendeine geeignete Kombination der Merkmale aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
Ein Sender/Empfänger weist einen Sender zum Senden von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen) und einen Empfänger zum Empfangen von HF-Signalen auf. Zusätzlich kann der Sender des Sender/Empfängers geeicht sein, um Sendebeeinträchtigungen zu kompensieren.
Eine derartige Senderbeeinträchtigung ist eine Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage), bei der ein Anteil eines LO-Signals, das zum Mischen verwendet wird, am Ausgang des Senders erscheint. Die LO-Leckage kann sich aus einer endlichen Trennung zwischen einem Taktanschluss eines Mischers und einem Signalanschluss des Mischers ergeben. Bei fehlender Korrektur oder Eichung kann die LO-Leckage zu einem Fehlschlag der Tests führen, die bezüglich unerwünschter Emissionen überwachen.
Die LO-Leckage kann z. B. bei Frequenzen vorhanden sein, die vorgegebene Grenzen an unerwünschte Emissionen von dem Sender aufweisen. Folglich kann die LO-Leckage die Senderleistung in den Anwendungen, die relativ strenge Emissionsspezifikationen aufweisen, begrenzen.
Um derartige unerwünschte Emissionen zu begrenzen, kann der Sender geeicht werden, um den Pegel der LO-Leckage zu verringern.
Hier werden Vorrichtungen und Verfahren zum Kompensieren von HF-Sendern bezüglich der LO-Leckage bereitgestellt. In bestimmten Konfigurationen weist ein HF-Kommunikationssystem einen Mischer auf, der einen Signaleingang, der ein Eingangssignal empfängt, einen Takteingang, der ein LO-Signal empfängt, und einen Ausgang, der ein HF-Ausgangssignal erzeugt, aufweist. Das HF-Kommunikationssystem weist ferner eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung auf, die einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in den Signaleingang erhält und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang erhält. Zusätzlich detektiert die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert. In bestimmten Implementierungen wird der detektierte Betrag der LO-Leckage basierend auf einem Unterschied zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert bestimmt.
Entsprechend kann die LO-Leckage des Mischers eines Senders basierend auf dem Einspeisen von DC-Eingangssignalen mit unterschiedlichen Werten, dem Erhalten der Messwerte der entsprechenden Ausgangssignalhüllkurven und dem Detektieren des Betrags der LO-Leckage basierend auf den Hüllkurvemesswerten detektiert werden. Zusätzlich kann der Sender basierend auf dem detektierten Betrag der LO-Leckage geeicht werden, wie z. B. durch das Hinzufügen eines geeigneten DC-Versatzes zu dem Eingangssignal, um dadurch ein Eliminieren oder Aufheben der LO-Leckage zu erreichen.
In bestimmten Implementierungen entsprechen die eingespeisten DC-Eingangssignale eingespeisten DC-Eingangsströmen, wie z. B. einem Paar von DC-Eingangsströmen mit einer etwa gleichen Größe, aber mit entgegengesetzten Polaritäten. Zusätzlich kann die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen oder mehrere DACs oder eine andere Schaltungsanordnung, die zum Einspeisen der DC-Eingangssignale in den Signaleingang des Mischers geeignet ist, aufweisen. In einer Ausführungsform speist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung eine Rechteckwelle in den Signaleingang des Mischers ein, wobei die Rechteckwelle zwischen einem ersten Eingangssignalpegel und einem zweiten Eingangssignalpegel, bei denen die Hüllkurvemesswerte erhalten werden, hin- und herschaltet.
Unter Verwendung von DC-Eingangssignalen zum Detektieren der LO-Leckage kann bezüglich einer Konfiguration, in der die LO-Leckage basierend auf dem Einspeisen einer sinusförmigen Welle detektiert wird, eine verringerte Schaltungskomplexität erreicht werden.
In bestimmten Implementierungen weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Hüllkurvedetektor auf, der eine DC-Ausgabe erzeugt, die die gemessene Ausgangssignalhüllkurve angibt. In derartigen Implementierungen kann die LO-Leckage-Detektion basierend auf einem Unterschied zwischen den DC-Messungen erreicht werden. Der Unterschied zwischen einem ersten DC-Messwert und einem zweiten DC-Messwert kann einen Versatz repräsentieren, der ausreichend ist, um eine Kompensation der LO-Leckage bereitzustellen. Folglich kann die LO-Leckage-Detektion mit weniger Fläche, Komplexität und/oder Leistungsaufnahme bezüglich der LO-Leckage-Kompensationsschemata erreicht werden, die die Fourier-Transformationen eines HF-Ausgangssignals berechnen.
Die Verwendung eines Hüllkurvedetektors kann eine verbesserte Leistung bezüglich einer Implementierung bereitstellen, in der ein HF-Ausgangssignal durch einen Mischer eines Beobachtungsempfängers abwärtsumgesetzt wird. Das Detektieren der LO-Leckage mit einem Beobachtungsempfänger kann z. B. an einer Mehrdeutigkeit zwischen der LO-Leckage, die dem Mischer in dem Sendesignalweg zugeordnet ist, und der LO-Leckage, die dem Mischer in dem Beobachtungsweg zugeordnet ist, leiden.
In bestimmten Implementierungen wählt oder sucht die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen geeigneten Korrekturpegel oder eine geeignete Korrektureinstellung zum Eliminieren der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied zwischen den Hüllkurvesignalmesswerten aus. In einer Ausführungsform kann dieselbe Schaltungsanordnung (z. B. ein oder mehrere DACs), die zum Einspeisen der DC-Eingangssignale verwendet wird, außerdem verwendet werden, um einen DC-Versatz bereitzustellen, der den HF-Sender bezüglich der LO-Leckage kompensiert. Es sind jedoch andere Implementierungen möglich. In einer weiteren Implementierung weisen die phasengleichen Basisband- und Basisband-Quadraturphasen-Wege (Basisband-I- und Basisband-Q-Wege) eines HF-Senders digitale Addierer auf, die zum Hinzufügen eines geeigneten DC-Versatzes basierend auf der detektierten LO-Leckage zu den I- und Q-Wegen des HF-Senders verwendet werden, wobei dadurch die LO-Leckage kompensiert wird.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltungen können hier einen Sender zu einer umfassenden Vielfalt von Zeiten eichen, um die LO-Leckage zu kompensieren. In einem Beispiel wird die Eichung, um die LO-Leckage zu kompensieren, auf dem Chip während eines Eichungszyklus ausgeführt. In einem weiteren Beispiel wird die Eichung während der Herstellung und des Testens ausgeführt, wobei die Eichdaten, die zum Eliminieren der LO-Leckage geeignet sind, durch Programmier-Schmelzsicherungen, einen Speicher und/oder andere geeignete Speicherelemente gespeichert sind.
1A ist eine schematische graphische Darstellung einer Ausführungsform eines HF-Systems 20 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 20 weist einen Mischer 1, einen LO 2 und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 auf. Obwohl dies in 1A nicht veranschaulicht ist, kann das HF-System 20 eine zusätzliche Schaltungsanordnung und/oder zusätzliche Strukturen aufweisen, die für die Klarheit der Figuren weggelassen worden sind. Der Mischer 1 repräsentiert z. B. einen Abschnitt des Sendesignalwegs des Senders, wobei der Sender eine umfassende Vielfalt einer zusätzlichen Schaltungsanordnung und zusätzlicher Komponenten aufweisen kann.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 weist einen Hüllkurvedetektor 11, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 12, eine Kompensationssteuerschaltung 13 und einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 14 auf. Obwohl in 1A eine Ausführungsform einer LO-Leckage-Kompensationsschaltung gezeigt ist, sind die Lehren hierin auf LO-Leckage-Kompensationsschaltungen anwendbar, die in einer umfassenden Vielfalt von Weisen implementiert sind.
Wie in 1A gezeigt ist, weist der Mischer 1 einen Takteingang auf, der ein LO-Signal von dem LO 2 empfängt. Der Mischer 1 weist ferner einen Signaleingang, der ein Eingangssignal (IN) empfängt, und einen Ausgang, der ein HF-Ausgangssignal (HF) erzeugt, auf.
Das HF-System 20 weist den LO 2 auf, der in einer umfassenden Vielfalt von Weisen implementiert sein kann. In einer Ausführungsform weist der LO 2 einen Phasenregelkreis (PLL) oder einen anderen geeigneten Frequenzsynthesizer auf.
Bei fehlender Kompensation kann die LO-Leckage die Spektralreinheit des HF-Ausgangssignals verschlechtern und/oder dazu führen, dass das HF-System 20 die Tests bezüglich unerwünschter Emissionen nicht besteht. Die LO-Leckage kann sich aus einer endlichen Trennung zwischen dem Takteingang des Mischers 1 und dem Signaleingang und/oder dem Ausgang des Mischers 1 ergeben.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 nach 1A arbeitet, um die LO-Leckage sowohl zu detektieren als auch zu korrigieren, um eine Eichung bereitzustellen, die den Mischer 1 bezüglich der LO-Leckage kompensiert. Obwohl die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 nach 1A eine Ausführungsform einer LO-Leckage-Kompensationsschaltung veranschaulicht, die die Kompensation bezüglich der LO-Leckage bereitstellt, sind die Lehren hierin auf LO-Leckage-Kompensationsschaltungen anwendbar, die in einer umfassenden Vielfalt von Weisen implementiert sind. Entsprechend sind andere Implementierungen möglich.
Wenn die Kompensationssteuerschaltung 13 bezüglich der LO-Leckage detektiert, steuert sie den DAC 14, um ein erstes DC-Eingangssignal in den Signaleingang des Mischers 1 einzuspeisen, wobei der Hüllkurvedetektor 11 einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Ausgangssignalhüllkurve des HF-Ausgangssignals angibt, in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal erzeugt. Der erste Hüllkurvemesswert wird durch den ADC 12 quantisiert und durch die Kompensationssteuerschaltung 13 verarbeitet. Zusätzlich steuert die Kompensationssteuerschaltung 13 den DAC 14, um ein zweites DC-Eingangssignal in den Signaleingang des Mischers 1 einzuspeisen, wobei der Hüllkurvedetektor 11 einen zweiten Hüllkurvemesswert, der die Ausgangssignalhüllkurve des HF-Ausgangssignals angibt, in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal erzeugt. Die Kompensationssteuerschaltung 13 detektiert einen vorhandenen Betrag der LO-Leckage basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert.
In einer Ausführungsform wird die LO-Leckage durch das Einspeisen von DC-Eingangssignalen mit unterschiedlichen Werten, das Erhalten der entsprechenden Hüllkurvemesswerte des HF-Ausgangssignals und das Detektieren des Betrags der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied zwischen den Hüllkurvemesswerten detektiert. In bestimmten Implementierungen entsprechen die eingespeisten DC-Eingangssignale den eingespeisten DC-Eingangsströmen, wie z. B. einem Paar von DC-Eingangsströmen mit einer etwa gleichen Größe, aber mit entgegengesetzter Polarität. Unter Verwendung der DC-Eingangssignale zum Detektieren der LO-Leckage kann eine verringerte Schaltungskomplexität bezüglich einer Konfiguration erreicht werden, bei der die LO-Leckage basierend auf dem Einspeisen einer sinusförmigen Welle mit einer speziellen Frequenz detektiert wird. Weiterhin vermeidet ein derartiges Messschema die Mehrdeutigkeit der Schleifenpolarität.
In bestimmten Implementierungen erzeugt der Hüllkurvedetektor 11 ein DC-Ausgangssignal, das die gemessene Hüllkurve des HF-Ausgangssignals angibt. Der DC-Hüllkurvemesswert kann eine umfassende Vielfalt von Eigenschaften der Hüllkurve des HF-Ausgangssignals, einschließlich der Spitze der Hüllkurve, des Quadrats der Hüllkurve, des quadratischen Mittelwerts (RMS-Werts) der Hüllkurveund/oder des Durchschnitts der Hüllkurve, aber nicht eingeschränkt auf diese, repräsentieren. Zusätzlich kann die Detektion der LO-Leckage basierend auf einem Unterschied zwischen den DC-Hüllkurvemesswerten erreicht werden. Die Kompensationssteuerschaltung 13 kann z. B. einen digitalen Subtrahierer aufweisen, der einen Unterschied zwischen einer digitalen Darstellung eines ersten DC-Hüllkurvemesswerts und einer digitalen Darstellung eines zweiten DC-Hüllkurvemesswerts berechnet.
Folglich kann die Detektion der LO-Leckage mit weniger Fläche, Komplexität und/oder Leistungsaufnahme bezüglich bestimmter anderer LO-Leckage-Detektionsschemata, wie z. B. jener, die die LO-Leckage durch das Berechnen der Fourier-Transformationen eines HF-Ausgangssignals detektieren, erreicht werden.
Wenn die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 bezüglich der LO-Leckage detektiert, ist sie entsprechend betreibbar, um die LO-Leckage basierend auf einem ersten Hüllkurvemesswert, der in Reaktion auf das Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals beobachtet wird, und einem zweiten Hüllkurvemesswert, der in Reaktion auf das Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals beobachtet wird, zu detektieren.
Sobald der Betrag der vorhandenen LO-Leckage detektiert worden ist, steuert die Kompensationssteuerschaltung 13 die Kompensation oder das Eliminieren der LO-Leckage, wobei sie dadurch das HF-System 20 eicht. In einem Beispiel kann die Kompensationssteuerschaltung 13 den DAC 14 basierend auf der detektierten LO-Leckage steuern, um einen DC-Versatz für das Eingangssignal bereitzustellen, um dadurch das Eliminieren der LO-Leckage zu erreichen.
In einer Ausführungsform ist das HF-Ausgangssignal des Mischers 1 vor der Kompensation z. B. etwa gleich IN × LO + LO_LK, wobei IN das Eingangssignal für den Mischer 1 ist, LO das Lokaloszillatorsignal in den Mischer 1 ist und LO_LK die LO-Leckage des Mischers 1 ist. Wenn ein DC-Versatz DC_OFF außerdem dem Eingang des Mischers 1 bereitgestellt wird, ist zusätzlich das HF-Ausgangssignal des Mischers 1 etwa gleich IN × LO + LO_LK + DC_OFF × LO. Folglich kann ein geeigneter DC-Versatz DC_OFF zum Aufheben der LO-Leckage LO_LK ausgewählt werden.
Entsprechend kann der DAC 14 sowohl für das Einspeisen des DC-Signals, um die LO-Leckage zu detektieren, als auch zum Erzeugen eines DC-Versatzes, um die Kompensation der LO-Leckage bereitzustellen, verwendet werden. Es sind jedoch andere Implementierungen möglich. In einem weiteren Beispiel weist z. B. der Basisbandsignalweg einen digitalen Addierer auf, wobei ein auf der detektierten LO-Leckage basierender geeigneter DC-Versatz digital hinzugefügt wird, um die LO-Leckage zu kompensieren.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 kann ein Eichsignal zum Einleiten der Eichung empfangen, um die LO-Leckage zu detektieren und zu korrigieren, obwohl dies in 1A nicht veranschaulicht ist. Das Eichsignal kann zu irgendeinem geeigneten Zeitpunkt, wie z. B. während eines Eichungszyklus auf dem Chip und/oder während der Herstellung oder eines Tests in der Fabrik, aktiviert werden.
1B ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 30 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 30 weist einen Mischer 1, einen LO 2, einen HF-Verstärker 3 und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 auf.
Das HF-System 30 nach 1B ist zu dem HF-System 20 nach 1A ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 30 nach 1B ferner den HF-Verstärker 3 zwischen dem Ausgang des Mischers 1 und dem Eingang des Hüllkurvedetektors 11 aufweist. Das Einbeziehen eines oder mehrerer HF-Verstärker am Ausgang des Mischers 1 kann das Bereitstellen einer geeigneten Ansteuerstärke und/oder das Erzeugen einer Ausgangssignalhüllkurve, die zur Messung oder Detektion ausreichend groß ist, unterstützen.
In bestimmten Implementierungen wählt oder sucht die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 einen geeigneten Korrekturpegel oder eine geeignete Korrektureinstellung zum Eliminieren der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied zwischen den in Reaktion auf die DC-Eingangsströme mit einer etwa gleichen Größe, aber mit entgegengesetzter Polarität detektierten Hüllkurvesignalmesswerten.
In einer Ausführungsform kann das HF-Ausgangssignal in Reaktion auf einen ersten DC-Eingangsstrom I_dc z. B. einen Wert von etwa (I_dc + I_off) × G aufweisen, wobei I_off ein Eingangsversatzstrom des Mischers 1 ist und G eine kombinierte Umsetzungsverstärkung des Mischers 1 und des HF-Verstärkers 3 ist. Zusätzlich kann in Reaktion auf einen zweiten DC-Eingangsstrom -I_dc das HF-Ausgangssignal einen Wert von etwa (-I_dc + I_off) × G aufweisen. Weiterhin kann der erste Hüllkurvemesswert in Reaktion auf den ersten DC-Eingangsstrom I_dc etwa gleich K × (I_dd + I_off)² × G² sein, wobei K eine Verstärkung des Hüllkurvedetektors 11 ist. Zusätzlich kann die Hüllkurve des HF-Ausgangssignals in Reaktion auf den zweiten DC-Eingangsstrom -I_dc etwa gleich K × (-I_dc + I_off)² × G² sein.
Folglich kann der Unterschied zwischen den Hüllkurvemesswerten ΔENV etwa gleich 4KG²I_dcI_off sein. Entsprechend kann ein geeigneter Eingangsversatzstrom I_off zum Eliminieren oder Kompensieren der LO-Leckage etwa gleich ΔENV/(4KG²I_dc) sein.
In bestimmten Implementierungen detektiert die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Skalieren des Unterschieds zwischen den Hüllkurvemesswerten, um einen DC-Versatz zu bestimmen, der zum Bereitstellen des LO-Nullstellens geeignet ist. In dem oben beschriebenen Beispiel kann der Eingangsversatzstrom I_off zum Bereitstellen des LO-Nullstellens z. B. so ausgewählt werden, dass er etwa gleich ΔENV/(4KG²I_dc) ist.
Eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung, die den Unterschied zwischen den Hüllkurvemesswerten skaliert, um einen Eingangsversatz zu bestimmen, der zum Kompensieren der LO-Leckage geeignet ist, wird hier außerdem als das Bereitstellen einer Steuerungskompensation bezeichnet. Wenn eine Steuerungskompensation für die LO-Leckage bereitgestellt wird, kann der geeignete Wert zum Skalieren in verschiedenen Weisen, wie z. B. durch das Bestimmen des geeigneten Skalars basierend auf dem Entwurf und/oder dem Messwert, erhalten werden. Durch das Bereitstellen einer Steuerungskompensation kann die Kompensation der LO-Leckage mit einem relativ kurzen Eichzeitraum erreicht werden.
In anderen Implementierungen detektiert die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 den Betrag der LO-Leckage basierend auf einem iterativen Prozess. In einem Beispiel ist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 10 betreibbar, um die Hüllkurvesignalmesswerte in Reaktion auf die DC-Eingangsströme mit einer etwa gleichen Größe, aber mit entgegengesetzter Polarität zu vergleichen, um die Größe der DC-Eingangsströme basierend auf dem Vergleich zu ändern (z. B. zu vergrößern oder zu verkleinern), und zu iterieren, bis die Hüllkurvesignalmesswerte etwa zueinander gleich sind.
Eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung, die die LO-Leckage durch einen iterativen Prozess kompensiert, wird hier als das Bereitstellen einer Regelungskompensation für die LO-Leckage bezeichnet. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltungen, die mit einer Regelungskompensation arbeiten, können das LO-Nullstellen bereitstellen, ohne den Unterschied zwischen den Hüllkurvesignalmesswerten skalieren zu müssen, wobei sie folglich ohne die Kenntnis der Werte der Schaltungsblockparameter, wie z. B. der Verstärkungen, arbeiten können.
2A ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens 50 einer Steuerungs-LO-Leckage-Kompensation gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 50 kann unter Verwendung irgendeiner der hier beschriebenen LO-Leckage-Schaltungen verwirklicht werden.
Das Verfahren 50 beginnt in einem Block 41, in dem ein LO-Signal als eine Takteingabe in einen Mischer empfangen wird.
In einem folgenden Block 42 wird ein erstes DC-Eingangssignal in einen Signaleingang des Mischers eingespeist. Das erste DC-Eingangssignal kann in verschiedenen Weisen, wie z. B. unter Verwendung eines DAC, eingespeist werden. In bestimmten Implementierungen ist das erste DC-Eingangssignal ein DC-Eingangsstrom.
Das Verfahren 50 geht zu einem Block 43 weiter, in dem ein erster DC-Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der erste DC-Hüllkurvemesswert gibt eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal an. Der DC-Hüllkurvemesswert kann eine umfassende Vielfalt von Eigenschaften der Ausgangssignalhüllkurve, wie z. B. einen Spitzenwert, einen quadratischen Wert, einen RMS-Wert, einen Durchschnittswert und/oder einen anderen geeigneten Wert der Ausgangssignalhüllkurve, angeben. Der erste Hüllkurvemesswert kann direkt am Ausgang des Mischers (z. B. 1A) oder stromabwärts des Mischers (z. B. 1B) ermittelt werden.
In einem folgenden Block 44 wird ein zweites DC-Eingangssignal in den Signaleingang des Mischers eingespeist. Das erste und das zweite DC-Eingangssignal weisen eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität auf. In bestimmten Implementierungen sind das erste und das zweite DC-Eingangssignal DC-Eingangsströme.
Das Verfahren 50 geht zu einem Block 45 weiter, in dem ein zweiter DC-Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der zweite DC-Hüllkurvemesswert gibt die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal an. Der zweite DC-Hüllkurvemesswert kann unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung erhalten werden, die verwendet wird, um den ersten DC-Hüllkurvemesswert zu erhalten.
In bestimmten Implementierungen werden der erste DC-Hüllkurvemesswert und der zweite DC-Hüllkurvemesswert unter Verwendung eines ADC umgesetzt, um digitale Darstellungen der DC-Hüllkurvemesswerte zu erzeugen. Zusätzlich werden die digitalen Darstellungen der DC-Hüllkurvemesswerte unter Verwendung einer digitalen Schaltungsanordnung, z. B. von Logik-Gattern und Speicherelementen, die zum Ausführen einer digitalen Verarbeitung geeignet sind, verarbeitet.
In einem folgenden Block 46 wird ein Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem Unterschied zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert detektiert. In bestimmten Implementierungen ist der Betrag der LO-Leckage zu dem Unterschied zwischen dem ersten DC-Hüllkurvemesswert und dem zweiten DC-Hüllkurvemesswert direkt proportional. Folglich kann der Unterschied zwischen den DC-Hüllkurvemesswerten durch einen geeigneten Faktor skaliert werden, um den Betrag der LO-Leckage zu bestimmen. In dem oben bezüglich 1B beschriebenen Beispiel kann der Eingangsversatzstrom I_off zum Bereitstellen des LO-Nullstellens gewählt werden, so dass er etwa gleich ΔENV/(4KG²I_dc) ist.
Die detektierte LO-Leckage kann verwendet werden, um einen DC-Eingangsversatz zu wählen, der die LO-Leckage zu null macht, wobei dadurch der Sender bezüglich der Beeinträchtigungen kompensiert wird. In einem Beispiel wird der DC-Eingangsversatz unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung bereitgestellt, die die DC-Eingangssignale im Block 42 und im Block 44 einspeist. In einem weiteren Beispiel wird der DC-Eingangsversatz über eine Basisbandverarbeitung digital hinzugefügt.
2B ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens 60 zur Regelungs-LO-Leckage-Kompensation gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 60 kann unter Verwendung irgendeiner der hier beschriebenen LO-Leckage-Schaltungen verwirklicht werden.
Das Verfahren 60 beginnt in einem Block 51, in dem ein LO-Signal als eine Takteingabe in einen Mischer empfangen wird.
In einem folgenden Block 52 wird ein erstes DC-Eingangssignal in einen Signaleingang des Mischers eingespeist. Das erste DC-Eingangssignal kann in verschiedenen Weisen, wie z. B. unter Verwendung eines DAC, eingespeist werden. In bestimmten Implementierungen ist das erste DC-Eingangssignal ein DC-Eingangsstrom.
Das Verfahren 60 geht zu einem Block 53 weiter, in dem ein erster DC-Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der erste DC-Hüllkurvemesswert gibt eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal an. Der DC-Hüllkurvemesswert kann eine umfassende Vielfalt von Eigenschaften der Ausgangssignalhüllkurve, wie z. B. einen Spitzenwert, einen quadratischen Wert, einen RMS-Wert, einen Durchschnittswert und/oder einen anderen geeigneten Wert der Ausgangssignalhüllkurve, angeben. Der erste Hüllkurvemesswert kann direkt am Ausgang des Mischers (z. B. 1A) oder stromabwärts des Mischers (z. B. 1B) ermittelt werden.
In einem folgenden Block 54 wird ein zweites DC-Eingangssignal in den Signaleingang des Mischers eingespeist. Das erste und das zweite DC-Eingangssignal weisen eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität auf. In bestimmten Implementierungen sind das erste und das zweite DC-Eingangssignal DC-Eingangsströme.
Das Verfahren 60 geht in einem Block 55 weiter, in dem ein zweiter DC-Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der zweite DC-Hüllkurvemesswert gibt die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal an. Der zweite DC-Hüllkurvemesswert kann unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung erhalten werden, die verwendet wird, um den ersten DC-Hüllkurvemesswert zu erhalten.
In bestimmten Implementierungen werden der erste DC-Hüllkurvemesswert und der zweite DC-Hüllkurvemesswert unter Verwendung eines ADC umgesetzt, um digitale Darstellungen der DC-Hüllkurvemesswerte zu erzeugen. Zusätzlich werden die digitalen Darstellungen der DC-Hüllkurvemesswerte unter Verwendung einer digitalen Schaltungsanordnung, z. B. Logik-Gattern und Speicherelementen, die zum Ausführen einer digitalen Verarbeitung geeignet sind, verarbeitet.
In einem folgenden Block 56 werden der erste und der zweite DC-Hüllkurvemesswert miteinander verglichen. Das Verfahren 60 geht zu einem Entscheidungsblock 57 weiter, in dem eine Bestimmung bezüglich dessen ausgeführt wird, ob der erste DC-Hüllkurvemesswert und der zweite DC-Hüllkurvemesswert etwa gleich zueinander sind oder nicht. Das Verfahren 60 endet, wenn die Messwerte etwa gleich sind.
Wenn jedoch die DC-Hüllkurvemesswerte ungleich sind, geht das Verfahren 60 zu einem Block 58 weiter, in dem die Größe des ersten und des zweiten DC-Eingangssignals basierend auf dem Vergleich eingestellt wird. In einer Implementierung, in der ein DAC das erste und das zweite DC-Eingangssignal erzeugt, kann z. B. eine Eingabe in den DAC darauf basierend inkrementiert oder dekrementiert werden, ob der erste DC-Hüllkurvemesswert oder der zweite DC-Hüllkurvemesswert größer ist. Nachdem die Größe des ersten und des zweiten DC-Eingangssignals geeignet eingestellt ist, kehrt das Verfahren 60 zum Block 52 zurück.
Entsprechend stellt das Verfahren 60 die Größe des ersten und des zweiten DC-Eingangssignals iterativ ein, bis der erste und der zweite DC-Hüllkurvemesswert etwa gleich zueinander sind. Wenn der erste und der zweite DC-Hüllkurvemesswert im Wesentlichen gleich sind, entspricht die Größe des ersten und des zweiten DC-Eingangssignals dem DC-Eingangsversatz in den Mischer 1, der zum Bereitstellen des Eliminierens der LO-Leckage geeignet ist.
Die DC-Hüllkurvemesswerte sind z. B. etwa gleich zueinander, wenn keine LO-Leckage vorhanden ist. Ein Paar von Messwerten oder Anzeigewerten von etwa 200 mV vom Ausgang eines Hüllkurvedetektors in Reaktion auf ein Paar von DC-Eingangsströmen von +100 µA und -100 µA gibt an, dass ein DC-Eingangsversatz mit einer Größe von etwa 100 µA ausreichend ist, um das LO-Nullstellen bereitzustellen. Wenn jedoch die beiden Messwerte verschieden sind, z. B. 210 mV und 190 mV, dann ist eine LO-Leckage vorhanden.
Unter Verwendung der Regelungs-LO-Leckage-Kompensation kann die Größe der eingespeisten DC-Eingangssignale iterativ eingestellt werden, bis die entsprechenden Hüllkurvemesswerte im Wesentlichen gleich zueinander sind.
Der resultierende DC-Eingangsversatz wird verwendet, um die LO-Leckage zu null zu machen, wobei dadurch der Sender bezüglich der Beeinträchtigungen kompensiert wird. In einem Beispiel wird der DC-Eingangsversatz unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung bereitgestellt, die die DC-Eingangssignale im Block 52 und im Block 54 einspeist. In einem weiteren Beispiel wird der DC-Eingangsversatz über eine Basisbandverarbeitung digital hinzugefügt.
Die 3A-3C veranschaulichen simulierte Signalformen für ein Beispiel der Kompensation der LO-Leckage. Die simulierten Signalformen entsprechenden den Simulationsergebnissen für eine Implementierung des HF-Systems 30 nach 1B. Obwohl ein Beispiel der Simulationsergebnisse in den 3A-3C gezeigt ist, können die Simulationsergebnisse basierend auf einem weiten Bereich von Faktoren, wie z. B. der Schaltungsimplementierung, der Simulationsparameter, der Modelle und/oder der Werkzeuge, variieren. Entsprechend sind andere Signalformen möglich.
3A veranschaulicht die Eingangsspannung gegen die Zeit für ein Beispiel der Kompensation der LO-Leckage. Wie in 3A gezeigt ist, entspricht die Eingangsspannung einer Rechteckwelle, die in diesem Beispiel zwischen einer ersten DC-Eingangsspannung von etwa 50 mV und einer zweiten DC-Eingangsspannung von etwa -50 mV hin- und herschaltet.
3B veranschaulicht die HF-Ausgangsspannung gegen die Zeit für ein Beispiel der Kompensation der LO-Leckage. Wie in 3B gezeigt ist, ändert sich die Hüllkurve des HF-Ausgangssignals basierend auf der DC-Eingangsspannung.
3C veranschaulicht die Hüllkurvedetektor-Ausgangsspannung gegen die Zeit für ein Beispiel der Kompensation der LO-Leckage. Wie in 3C gezeigt ist, ändert sich der Wert der gemessenen Hüllkurve basierend auf der DC-Eingangsspannung. Wenn die DC-Eingangsspannung z. B. etwa 50 mV ist, ist die gemessene Hüllkurve etwa 38 mV. Wenn die DC-Eingangsspannung etwa -50 mV ist, ist zusätzlich die gemessene Hüllkurve etwa 25 mV. Durch das Bestimmen des Unterschieds zwischen den Hüllkurvemesswerten kann der Betrag der vorhandenen LO-Leckage bestimmt werden.
4A ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 100 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 100 weist einen Mischer 1, einen LO 2, einen HF-Verstärker 3, einen Basisbandprozessor 4, einen DAC 5, ein Tiefpassfilter 6 und eine LO-Kompensationsschaltung 10 auf. Das HF-System 100 nach 4A ist zu dem HF-System 30 nach 1B ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 100 nach 4A ferner ein Beispiel einer Schaltungsanordnung aufweist, die zum Erzeugen des Eingangssignals für den Mischer 1 geeignet ist.
Wie in 4A gezeigt ist, erzeugt der Basisbandprozessor 4 ein digitales Basisbandsignal für den DAC 5. Der DAC 5 setzt das digitale Basisbandsignal in ein analoges Basisbandsignal um, das durch das Tiefpassfilter 6 gefiltert wird, um das Eingangssignal für den Mischer 1 zu erzeugen.
Das HF-System 100 veranschaulicht ein Beispiel eines Direktumsetzungssenders, der mit einer Kompensation der LO-Leckage implementiert ist, in Übereinstimmung mit den Lehren hierin. Die Lehren hierin sind jedoch auf andere Konfigurationen von Sendern anwendbar.
4B ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 110 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 110 weist einen Mischer 1, einen LO 2, einen HF-Verstärker 3, einen Basisbandprozessor 4, einen DAC 5, ein Tiefpassfilter 6, einen Basisband-zu-Zwischenfrequenz-Modulator (BB-zu-ZF-Modulator) 7 und eine LO-Kompensationsschaltung 10 auf. Das HF-System 110 nach 4B ist zu dem HF-System 100 nach 4A ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 110 nach 4B ferner den Modulator 7 aufweist.
Wie in 4B gezeigt ist, wird das durch das Tiefpassfilter 6 erzeugte gefilterte analoge Basisbandsignal durch den Modulator 7 aufwärtsumgesetzt, um das Eingangssignal für den Mischer 1 zu erzeugen. Das Eingangssignal für den Mischer 1 ist in diesem Beispiel ein ZF-Signal.
Das HF-System 110 veranschaulicht ein Beispiel eines Superheterodynsenders, der mit einer Kompensation der LO-Leckage in Übereinstimmung mit den Lehren hierin implementiert ist. Die Lehren hierin sind jedoch auf andere Implementierungen von Sendern anwendbar.
4C ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 120 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 120 nach 4C ist zu dem HF-System 20 nach 1A ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 120 bestimmte Komponenten und Signale als anders arbeitend veranschaulicht.
Der Mischer 1 nach 4C weist z. B. einen Differenzsignaleingang auf, der eine nicht invertierte Komponente IN+ und eine invertierte Komponente IN- eines Differenzeingangssignals empfängt. Zusätzlich weist der Mischer 1 ferner einen Differenztakteingang auf, der eine nicht invertierte Komponente LO+ und eine invertierte Komponente LO- eines Differenz-LO-Signals von dem LO 2 empfängt. Weiterhin weist der Mischer 1 einen Differenzsignalausgang auf, der eine nicht invertierte Komponente HF+ und eine invertierte Komponente HF- eines Differenz-HF-Ausgangssignals bereitstellt.
Die Lehren hierin sind auf HF-Systeme anwendbar, die unter Verwendung einer unsymmetrischen Signalisierung, einer Differenzsignalisierung oder einer Kombination daraus arbeiten.
4D ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 130 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 130 nach 4D ist zu dem HF-System 120 nach 4C ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 130 ferner einen HF-Verstärker 3 aufweist, der in dieser Ausführungsform anders implementiert ist.
Der Mischer 1 nach 4D weist z. B. einen Differenzsignalausgang auf, der ein Differenz-Mischerausgangssignal einem Differenzsignaleingang des HF-Verstärkers 3 bereitstellt. Der HF-Verstärker 3 verstärkt das Differenz-Mischerausgangssignal, um ein HF-Differenzausgangssignal zu erzeugen, das eine nicht invertierte Komponente HF+ und eine invertierte Komponente HF- aufweist.
4E ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 150 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 150 weist einen I-Weg-Mischer 1a, einen Q-Weg-Mischer 1b, einen LO 2, einen HF-Verstärker 3, einen Quadraturtaktsignalgenerator 8 und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung 140 auf.
Das HF-System 150 nach 4E ist zu dem HF-System 130 nach 4D ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 150 als ein Quadratursender mit einem separaten I-Weg und Q-Weg implementiert ist. Die Lehren hierin können verwendet werden, um eine Kompensation der LO-Leckage einem weiten Bereich von Sendern, einschließlich Quadratursendern, die einen I-Weg und einen Q-Weg aufweisen, aber nicht eingeschränkt auf diese, bereitzustellen.
In der veranschaulichten Ausführungsform wird der I-Weg-Mischer 1a verwendet, um das Mischen eines phasengleichen Differenzsignals, das eine nicht invertierte Komponente I+ und eine invertierte Komponente I- aufweist, bereitzustellen. Zusätzlich wird der Q-Weg-Mischer 1b verwendet, um das Mischen eines Differenz-Quadraturphasensignals, das eine nicht invertierte Komponente Q+ und eine invertierte Komponente Q- aufweist, bereitzustellen. Weiterhin werden ein Differenzausgangssignal von dem I-Weg-Mischer 1a und ein Differenzausgangssignal von dem Q-Weg-Mischer 1b kombiniert und einem Differenzeingang des HF-Verstärkers 3 bereitgestellt.
In der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet der Quadraturtaktsignalgenerator 8 ein Differenz-LO-Signal von dem LO 2, um ein Paar von Differenztaktsignalen zu erzeugen, die etwa 90 Grad voneinander phasenverschoben sind. Obwohl das veranschaulichte Beispiel einen Quadraturtaktsignalgenerator verwendet, um die geeigneten Taktsignale für den I-Weg und den Q-Weg zu erzeugen, sind die Lehren hierin außerdem auf Quadratursender anwendbar, die separate LOs für den I-Weg und den Q-Weg aufweisen.
Wie in 4E gezeigt ist, weist die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 140 einen Hüllkurvedetektor 11, einen ADC 12, eine Kompensationssteuerschaltung 13, einen I-Weg-DAC 14a und einen Q-Weg-DAC 14b auf. Das Einbeziehen des I-Weg-DAC 14a und des Q-Weg-DAC 14b erlaubt, dass die LO-Leckage in dem I-Weg und dem Q-Weg separat detektiert und kompensiert wird. Folglich kann die Eichung zum Eliminieren der LO-Leckage bereitgestellt werden, selbst wenn der Betrag der LO-Leckage im I-Weg bezüglich des Q-Wegs verschieden ist.
4F ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 160 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 160 nach 4F ist zu dem HF-System 100 nach 4A ähnlich, mit Ausnahme, dass das HF-System 160 nach 4F ferner einen digitalen Addierer 9 aufweist. Wie in 4A gezeigt ist, wird der digitale Addierer 9 verwendet, um einen DC-Eingangsversatz zu dem Signalweg hinzuzufügen.
In der veranschaulichten Ausführungsform detektiert die Kompensationssteuerschaltung 10 den Betrag der vorhandenen LO-Leckage und verwendet den detektierten Betrag der LO-Leckage, um den DC-Eingangsversatz in dem Signalweg zu steuern. Folglich wird der DC-Eingangsversatz auf einen Wert gesteuert, der zum Eliminieren der LO-Leckage geeignet ist.
Obwohl das HF-System 160 den digitalen Addierer 9 zum Hinzufügen eines DC-Eingangsversatzes zu einem Signalweg aufweist, ist der digitale Addierer 9 in einer weiteren Ausführungsform zugunsten der Verwendung des DAC 14 oder einer anderen geeigneten Schaltungsanordnung zum Steuern des DC-Eingangsversatzes in den Mischer 1 weggelassen. In einer noch weiteren Ausführungsform ist das HF-System dazu ausgebildet, separate I- und Q-Wege aufzuweisen (z. B. 4E), wobei jeder Weg einen digitalen Addierer aufweist, der zum Hinzufügen eines geeigneten DC-Versatzes basierend auf der detektierten LO-Leckage verwendet wird.
5A ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 340 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 340 weist einen Quadraturmischer 21, einen HF-Verstärker 3 und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung 310 auf. Obwohl 5A eine Implementierung mit dem Quadraturmischer 21 veranschaulicht, ist in einer weiteren Ausführungsform der Quadraturmischer 21 zugunsten der Verwendung mehrerer Mischer (z. B. des I-Weg-Mischers 1a und des Q-Weg-Mischers 1b nach 4E) weggelassen.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 310 weist einen diodenbasierten Hüllkurvedetektor 311, einen ADC mit sukzessiver Approximation (SAR-ADC) 312, eine Kompensationssteuerschaltung 313, einen I-Weg-DAC 314a und einen Q-Weg-DAC 314b auf. Die Kompensationssteuerschaltung 313 weist ein erstes Hüllkurvemesswertregister 321, ein zweites Hüllkurvemesswertregister 322, einen digitalen Subtrahierer 323, ein erstes Register 325 für die detektierte LO-Leckage, ein zweites Register 326 für die detektierte LO-Leckage und die logischen UND-Gatter 327, 328 auf.
5B ist ein Beispiel eines Zeitdiagramms für das HF-System 340 nach 5A. Das Zeitdiagramm nach 5B stellt ein Beispiel der Zeitsteuerung für die Signale clk, Cal_q+, Cal_q-, Cal_i+, Cal_i-, SAR-ADC, Reg_p, Reg_n, Reg_i und Reg_q dar. Die Zyklen des Taktsignals clk sind in 5B beginnend mit dem Zyklus 0 und endend mit dem Zyklus 42 beschriftet. Zusätzlich ist 5A beschriftet worden, um bestimmte Taktzyklen (die mit einer umkreisten Taktzyklusnummer dargestellt sind), die den Übergängen der in 5B dargestellten Signale zugeordnet sind, zu veranschaulichen. Das Signal clk entspricht einem Taktsignal, das verwendet wird, um die Zeitsteuerung der LO-Leckage-Kompensationsschaltung 310 zu steuern (z. B. zum Takten der Register und Datenumsetzer), das Signal Reg_p entspricht dem Ausgangssignal des ersten Hüllkurvemesswertregisters 321, das Signal Reg_n entspricht dem Ausgangssignal des zweiten Hüllkurvemesswertregisters 322, das Signal Reg_i entspricht dem Ausgangssignal des ersten Registers 325 für die detektierte LO-Leckage, das Signal Reg_q entspricht dem Ausgangssignal des zweiten Registers 326 für die detektierte LO-Leckage und das Signal SAR-ADC entspricht dem Ausgangssignal des SAR-ADC 312. Obwohl dies in 5A nicht gezeigt ist, ist das Signal Cal_q nach 5A aktiviert, wenn entweder Cal_q+ oder Cal_q- aktiv ist, während das Signal Cal_i aktiviert ist, wenn entweder Cal_i+ oder Cal_i- aktiviert ist.
Wenn weiterhin bezüglich der 5A und 5B das Signal Cal_q+ aktiv ist, speist der Q-Weg-DAC 314b einen DC-Eingangsstrom I_DC in den Q-Weg-Eingang in den Quadraturmischer 21 ein. Zusätzlich wird ein erster Hüllkurvemesswert in Reaktion auf den DC-Eingangsstrom I_DC in dem ersten Hüllkurvemesswertregister 321 gespeichert. Wenn zusätzlich das Signal Cal_q- aktiv ist, speist der Q-Weg-DAC 314b einen DC-Eingangsstrom -I_DC in den Q-Weg-Eingang in den Quadraturmischer 21 ein. Zusätzlich wird ein zweiter Hüllkurvemesswert in Reaktion auf den DC-Eingangsstrom -I_DC in dem ersten Hüllkurvemesswertregister 321 gespeichert, wobei der erste Hüllkurvemesswert in das zweite Hüllkurvemesswertregister 322 verschoben wird. Weiterhin bestimmt der digitale Subtrahierer 323 einen Q-Weg-Hüllkurveunterschied basierend auf dem Subtrahieren des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts, wobei der Q-Weg-Hüllkurveunterschied in dem ersten Register 325 für die detektierte LO-Leckage gespeichert wird.
Wenn in der veranschaulichten Ausführungsform das Signal Cal_i+ aktiv ist, speist der I-Weg-DAC 314a einen DC-Eingangsstrom I_DC in den I-Weg-Eingang in den Quadraturmischer 21 ein. Zusätzlich wird ein erster Hüllkurvemesswert in Reaktion auf den DC-Eingangsstrom I_DC in dem ersten Hüllkurvemesswertregister 321 gespeichert. Wenn zusätzlich das Signal Cal_i- aktiv ist, speist der I-Weg-DAC 314a einen DC-Eingangsstrom -I_DC in den I-Weg-Eingang in den Quadraturmischer 21 ein. Zusätzlich wird ein zweiter Hüllkurvemesswert in Reaktion auf den DC-Eingangsstrom -I_DC in dem ersten Hüllkurvemesswertregister 321 gespeichert, wobei der erste Hüllkurvemesswert in das zweite Hüllkurvemesswertregister 322 verschoben wird. Weiterhin bestimmt der digitale Subtrahierer 323 einen I-Weg-Hüllkurveunterschied basierend auf dem Subtrahieren des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts. Der I-Weg-Hüllkurveunterschied wird in dem ersten Register 325 für die detektierte LO-Leckage gespeichert, wobei der Q-Weg-Hüllkurveunterschied in das zweite Register 326 für die detektierte LO-Leckage verschoben wird.
Folglich arbeitet die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 310, um den Betrag der LO-Leckage zu detektieren, der in dem I-Weg und in dem Q-Weg vorhanden ist, und um digitale Daten, die die detektierten LO-Leckagen angeben, in dem ersten und dem zweiten Register 325, 326 für die detektierte LO-Leckage zu speichern. In bestimmten Implementierungen ist die Kompensationssteuerschaltung 313 ferner dazu ausgebildet, den I-Weg-Hüllkurveunterschied und den Q-Weg-Hüllkurveunterschied, wie z. B. durch das Verschieben der Bits des Registers 325, 326 für die detektierte LO-Leckage und/oder unter Verwendung einer digitalen Logik, um die Skalierung bereitzustellen, zu skalieren. Sobald der Betrag der vorhandenen LO-Leckage detektiert worden ist, arbeiten der I-Weg-DAC 314a und der Q-Weg-DAC 314b, um das Eliminieren der LO-Leckage in dem I-Weg bzw. dem Q-Weg des HF-Systems 340 bereitzustellen.
Das HF-System 340 veranschaulicht eine Ausführungsform eines HF-Systems mit einer Steuerungs-LO-Leckage-Kompensation. Die Lehren hierin sind jedoch auf andere Implementierungen der Kompensation der LO-Leckage anwendbar.
6 ist eine schematische graphische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines HF-Systems 360 mit einer Kompensation der LO-Leckage. Das HF-System 360 weist einen Quadraturmischer 21, einen HF-Verstärker 3 und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung 350 auf. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 350 weist einen diodenbasierten Hüllkurvedetektor 311, einen SAR-ADC 312, eine Kompensationssteuerschaltung 343, einen I-Weg-DAC 314a und einen Q-Weg-DAC 314b auf. Die Kompensationssteuerschaltung 343 weist ein erstes Hüllkurvemesswertregister 321, ein zweites Hüllkurvemesswertregister 322, einen digitalen Komparator 351, einen Demultiplexierer 352, einen ersten Zähler 353, einen zweiten Zähler 354, einen ersten Addierer 355, einen zweiten Addierer 356 und die logischen UND-Gatter 357, 358 auf.
Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 350 arbeitet iterativ, um eine Regelungs-LO-Leckage-Kompensation bereitzustellen. Die LO-Leckage-Kompensationsschaltung 350 arbeitet z. B., um einen ersten Hüllkurvemesswert in Reaktion auf einen ersten DC-Eingangsstrom I_DC in dem ersten Hüllkurvemesswertregister 321 zu speichern und einen zweiten Hüllkurvemesswert in Reaktion auf einen zweiten DC-Eingangsstrom -I_DC in dem zweiten Hüllkurvemesswertregister 322 zu speichern.
Zusätzlich vergleicht der Komparator 351 die Hüllkurvemesswerte miteinander. Wenn die Hüllkurvemesswerte ungleich sind, wird der Wert eines Zählers (des Zählers 353 für die I-Weg-Eichung und des Zählers 354 für die Q-Weg-Eichung) basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs inkrementiert oder dekrementiert, wie es geeignet ist, wobei dadurch die Größe des DC-Eingangsstroms für die nächste Iteration eingestellt wird. Weiterhin werden neue Hüllkurvemesswerte in Reaktion auf den eingestellten DC-Eingangsstrom erhalten, wobei der Komparator 351 danach die Hüllkurvemesswerte miteinander vergleicht. Die Einstellung des DC-Eingangsstroms wird iteriert, bis die Hüllkurvemesswerte im Wesentlichen zueinander gleich sind. Nach dem Abschließen der Eichung für jeden des I-Wegs und des Q-Wegs speichern die Werte in dem ersten Zähler 353 und dem zweiten Zähler 354 die DC-Eingangsversätze, die zum Bereitstellen des LO-Nullstellens für den I-Weg bzw. den Q-Weg geeignet sind.
Das HF-System 360 veranschaulicht eine Ausführungsform eines HF-Systems mit einer Regelungs-LO-Leckage-Kompensation. Die Lehren hierin sind jedoch auf andere Implementierungen der Kompensation der LO-Leckage anwendbar.
7 ist eine schematische graphische Darstellung eines HF-Kommunikationssystems 840 gemäß einer Ausführungsform. Das HF-Kommunikationssystem 840 weist einen Sender/Empfänger-Rohchip 800, einen Leistungsverstärker 820, einen Balun 821, einen Antennenschalter 823, einen rauscharmen Verstärker 824, einen Richtkoppler 825 und eine Antenne 830 auf.
Der veranschaulichte Sender/Empfänger-Rohchip 800 erzeugt ein Differenzsendesignal, das einem Eingang des Baluns 821 bereitgestellt wird. Der Sender/Empfänger-Rohchip 800 weist eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung auf, die in Übereinstimmung mit den Lehren hierin implementiert ist. Der Sender/Empfänger-Rohchip 800 kann z. B. irgendeines der HF-Systeme nach den 1A, 1B, 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 5A und/oder 6 darin integriert aufweisen.
Der Balun 821 setzt das Differenzsendesignal in ein unsymmetrisches Sendesignal, das für die Verstärkung durch den Leistungsverstärker 820 geeignet ist, um. Der Leistungsverstärker 820 erzeugt ein verstärktes Hochfrequenzsignal, das der Antenne 830 über den Antennenschalter 823 bereitgestellt wird.
Wie in 7 gezeigt ist, ist ein Richtkoppler 825 am Ausgang des Leistungsverstärkers 820 bereitgestellt. Das Einbeziehen des Richtkopplers 825 unterstützt das Abtasten eines Sendeleistungspegels des Leistungsverstärkers 820. In bestimmten Implementierungen wird der abgetastete Leistungspegel einem Beobachtungsempfänger des Sender/Empfänger-Rohchips 800 bereitgestellt.
Das Abtasten des Leistungspegels des Leistungsverstärkers stellt eine Anzahl von Vorteilen bereit. In einem Beispiel wird der abgetastete Leistungspegel für eine digitale Vorverzerrung (DPD) verwendet, die das Linearisieren des Leistungsverstärkers 820 für verschiedene Eingangsleistungspegel unterstützt. Die DPD kann sich z. B. auf die Verarbeitung eines Signals im digitalen Bereich beziehen, bevor das Signal in ein analoges umgesetzt, zur Hochfrequenz aufwärtsumgesetzt und durch den Leistungsverstärker 820 verstärkt wird. Die DPD kann verwendet werden, um die nichtlinearen Effekte des Leistungsverstärkers, einschließlich z. B. einer Signalkonstellationsverzerrung und/oder einer Signalspektrumstreuung, zu kompensieren. Die DPD kann nicht nur die Linearität des Leistungsverstärkers verbessern, sondern kann außerdem die Verlustleistung verringern und/oder die Sendespektralreinheit verbessern.
Der Antennenschalter 823 wird verwendet, um die Antenne 830 elektrisch an den Leistungsverstärker 820 und an den rauscharmen Verstärker 824 zu koppeln. Der Antennenschalter 823 kann nicht nur eine Schaltfunktionalität, sondern außerdem den Duplexbetrieb und/oder die Filterung der Signale bereitstellen.
Der rauscharme Verstärker 824 wird verwendet, um das von der Antenne 830 empfangene Signal zu verstärken und um das verstärkte Empfangssignal einem Empfänger des Sender/Empfänger-Rohchips 800 bereitzustellen.
Der Sender/Empfänger-Rohchip 800 ist in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Merkmalen der vorliegenden Offenbarung implementiert. Der Sender/Empfänger-Rohchip 800 kann z. B. irgendeine der hier beschriebenen LO-Leckage-Kompensationsschaltungen aufweisen. Obwohl 7 eine Ausführungsform eines HF-Kommunikationssystems veranschaulicht, können die Lehren hier in einer umfassenden Vielfalt von elektronischen Systemen verwendet werden. Die Sender mit einer Kompensation der LO-Leckage können z. B. in einer HF-Elektronik verwendet werden, die in einer umfassenden Vielfalt von Weisen implementiert ist.
8 ist eine schematische graphische Darstellung eines Verfahrens 960 zur Kompensation der LO-Leckage gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 960 kann unter Verwendung irgendeiner der hier beschriebenen LO-Leckage-Schaltungen verwirklicht werden.
Das Verfahren 960 beginnt in einem Block 951, in dem ein LO-Signal als eine Takteingabe in einen Mischer empfangen wird.
In einem folgenden Block 952 wird ein erstes DC-Eingangssignal in einen Signaleingang des Mischers eingespeist. Das erste DC-Eingangssignal kann in verschiedenen Weisen, wie z. B. unter Verwendung eines DAC, eingespeist werden. In bestimmten Implementierungen ist das erste DC-Eingangssignal ein DC-Eingangsstrom.
Das Verfahren 960 geht zu einem Block 953 weiter, in dem ein erster Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der erste Hüllkurvemesswert gibt eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal an.
In bestimmten Implementierungen entspricht der erste Hüllkurvemesswert einem durch einen Hüllkurvedetektor erhaltenen DC-Messwert. Der Hüllkurvedetektor kann z. B. verwendet werden, um einen DC-Messwert zu erzeugen, der einen Spitzenwert, einen quadratischen Wert, einen RMS-Wert, einen Durchschnittswert und/oder einen anderen geeigneten Wert der Ausgangssignalhüllkurve angibt. In bestimmten Implementierungen wird der DC-Messwert unter Verwendung eines ADC umgesetzt, um eine digitale Darstellung eines analogen Hüllkurvemesswerts zu erzeugen. Der erste Hüllkurvemesswert kann direkt am Ausgang des Mischers (z. B. 1A) oder stromabwärts des Mischers (z. B. 1B) ermittelt werden. Der erste Hüllkurvemesswert kann für die anschließende Verarbeitung unter Verwendung irgendwelcher geeigneter Speicherelemente, einschließlich Auffangregistern (z. B. Flipflops oder Registern) und/oder eines programmierbaren Speichers, aber nicht auf diese eingeschränkt, gespeichert werden.
In einem folgenden Block 954 wird ein zweites DC-Eingangssignal in den Signaleingang des Mischers eingespeist. Das zweite DC-Eingangssignal weist einen anderen Wert als das erste DC-Eingangssignal auf. In bestimmten Implementierungen sind das erste und das zweite DC-Eingangssignal DC-Eingangsströme mit einer etwa gleichen Größe, aber mit entgegengesetzter Polarität.
Das Verfahren 960 geht in einem Block 955 weiter, in dem ein zweiter Hüllkurvemesswert erhalten wird. Der zweite Hüllkurvemesswert gibt die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal an. Der zweite Hüllkurvemesswert kann unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung erhalten werden, die verwendet wird, um den ersten Hüllkurvemesswert zu erhalten.
In einem folgenden Block 956 wird ein Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert detektiert. In bestimmten Implementierungen ist der Betrag der LO-Leckage durch den Unterschied zwischen den Hüllkurvemesswerten bestimmt.
Der im Block 956 detektierte Betrag der LO-Leckage kann anschließend zum Bereitstellen der Kompensation der LO-Leckage verwendet werden, obwohl dies in 8 nicht veranschaulicht ist. Die detektierte LO-Leckage kann z. B. verwendet werden, um einen DC-Eingangsversatz auszuwählen, der die LO-Leckage zu null macht, wobei dadurch der Sender bezüglich der Beeinträchtigungen kompensiert wird. In einem Beispiel wird der DC-Eingangsversatz unter Verwendung derselben Schaltungsanordnung bereitgestellt, die die DC-Eingangssignale im Block 952 und im Block 954 einspeist. In einem weiteren Beispiel wird der DC-Eingangsversatz über eine Basisbandverarbeitung digital hinzugefügt.
In bestimmten Ausführungsformen wird das Verfahren 960 iterativ ausgeführt. Nach dem Eichen des HF-Systems, um den im Block 956 detektierten Betrag der LO-Leckage zu kompensieren, kann das Verfahren zum Block 951 zurückkehren, um einen Restbetrag der LO-Leckage zu bestimmen, der verbleibt. Derartige iterative Einstellungen können ein- oder mehrmals ausgeführt werden, um die Genauigkeit der Kompensation der LO-Leckage zu verbessern.
Anwendungen
Die Vorrichtungen, die die oben beschriebenen Schemata verwenden, können in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen implementiert sein. Beispiele der elektronischen Vorrichtungen weisen Verbraucherelektronikprodukte, Teile von Verbraucherelektronikprodukten, elektronische Testgeräte, Kommunikationsinfrastruktur usw. auf, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Der Sender mit einer Kompensation der LO-Leckage kann z. B. in einem umfassenden Bereich von HF-Systemen verwendet werden, einschließlich Basisstationen, Mobilvorrichtungen (z. B. Smartphones und Handgeräte), Laptop-Computern, Tablets und tragbarer Elektronik, aber nicht eingeschränkt auf diese. Die Lehren hierin sind auf HF-Systeme anwendbar, die über einen weiten Bereich von Frequenzen und Bändern arbeiten, einschließlich jener unter Verwendung des Zeitduplexverfahrens (TDD) und/oder des Frequenzduplexverfahrens (FDD). Ein umfassender Bereich von Verbraucherelektronikprodukten kann außerdem einen Sender/Empfänger für Anwendungen des Internets der Dinge (IOT) aufweisen und/oder dem Produkt eine drahtlose Verbindbarkeit bereitstellen. Ein Kraftfahrzeug, ein Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicher-Chip, eine Waschmaschine, ein Trockner, ein Waschtrockner, ein Kopiergerät, ein Faxgerät, ein Scanner, eine Multifunktions-Peripherievorrichtung oder ein umfassender Bereich anderer Verbraucherelektronikprodukte kann z. B. einen Sender/Empfänger mit einer Kompensation der LO-Leckage aufweisen. Weiterhin können die elektronischen Vorrichtungen unfertige Produkte einschließlich jener für industrielle, medizinische und Kraftfahrzeuganwendungen aufweisen.
Schlussfolgerung
Die vorhergehende Beschreibung kann sich auf Elemente oder Merkmale beziehen, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. Wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, bedeutet „verbunden“, wie es hier verwendet wird, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem weiteren Element/Merkmal verbunden ist. Gleichermaßen bedeutet „gekoppelt“, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt und nicht notwendigerweise mechanisch an ein weiteres Element/Merkmal gekoppelt ist. Obwohl die in den Figuren gezeigten verschiedenen Schemata beispielhafte Anordnungen der Elemente und Komponenten darstellen, können folglich zusätzliche dazwischenliegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform (in der Annahme, dass die Funktionalität der dargestellten Schaltungen nicht nachteilig beeinflusst ist) vorhanden sein.
Obwohl diese Erfindung hinsichtlich bestimmter Ausführungsformen beschrieben worden ist, befinden sich andere Ausführungsformen, die für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind, einschließlich der Ausführungsformen, die nicht alle der hier dargelegten Merkmale und Vorteile bereitstellen, außerdem innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung. Überdies können die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen. Zusätzlich können die im Kontext einer Ausführungsform gezeigten bestimmte Merkmale ebenso in andere Ausführungsformen aufgenommen sein. Entsprechend ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche definiert.
Hier sind Vorrichtungen und Verfahren zum Kompensieren von Hochfrequenzsendern (HF-Sendern) bezüglich der Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage) bereitgestellt. In bestimmten Konfigurationen erzeugt hier ein Sender ein HF-Sendesignal basierend auf dem Mischen eines Eingangssignals mit einem LO-Signal. Zusätzlich ist der Sender geeicht, um die LO-Leckage zu kompensieren, was eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, einschließlich geringerer Pegel der unerwünschten Emissionen von dem Sender.

Claims

Hochfrequenzsender (HF-Sender) mit einer Kompensation der Lokaloszillator(LO)-Leckage, wobei der HF-Sender Folgendes aufweist: einen Mischer, der einen Signaleingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu empfangen, einen Takteingang, der dazu ausgebildet ist, ein LO-Signal zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgebildet ist, ein HF-Ausgangssignal zu erzeugen, aufweist; und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der die Signalhüllkurve am Ausgang angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
HF-Sender nach Anspruch 1, wobei das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.
HF-Sender nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei sowohl der erste Hüllkurvemesswert als auch der zweite Hüllkurvemesswert ein DC-Messwert sind.
HF-Sender nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren und eine Kompensation der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied bereitzustellen.
HF-Sender nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts und dem iterativen Einstellen einer Größe des ersten DC-Eingangssignals und des zweiten DC-Eingangssignals basierend auf dem Vergleich, bis der erste Hüllkurvemesswert und der zweite Hüllkurvemesswert im Wesentlichen gleich sind, zu detektieren.
HF-Sender nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Hüllkurvedetektor, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert zu erhalten, und einen ADC, der dazu ausgebildet ist, eine digitale Darstellung des ersten Hüllkurvemesswerts und eine digitale Darstellung des zweiten Hüllkurvemesswerts zu erzeugen, aufweist.
HF-Sender nach Anspruch 6, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner einen digitalen Subtrahierer aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Unterschied zwischen der digitalen Darstellung des ersten Hüllkurvemesswerts und der digitalen Darstellung des zweiten Hüllkurvemesswerts zu berechnen.
HF-Sender nach Anspruch 6 oder 7, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner einen digitalen Komparator aufweist, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert zu vergleichen und um einen Eingangsversatz des Mischers basierend auf dem Vergleich zu steuern.
HF-Sender nach einem der Ansprüche 6 bis 8, der ferner einen HF-Verstärker aufweist, der elektrisch zwischen den Ausgang des Mischers und einen Eingang des Hüllkurvedetektors geschaltet ist.
Verfahren zum Kompensieren eines Senders bezüglich der Lokaloszillatorleckage (LO-Leckage), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen eines LO-Signals als eine Takteingabe in einen Mischer; Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in einen Signaleingang des Mischers; Erhalten eines ersten Hüllkurvemesswerts, der eine Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf das erste DC-Eingangssignal; Einspeisen eines zweiten DC-Signals in den Signaleingang des Mischers; Erhalten eines zweiten Hüllkurvemesswerts, der die Ausgangssignalhüllkurve des Mischers angibt, in Reaktion auf das zweite DC-Eingangssignal; und Detektieren eines Betrags der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Detektieren des Betrags der LO-Leckage ferner das Bestimmen des Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert und das Bereitstellen einer Kompensation der LO-Leckage basierend auf dem Unterschied aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Detektieren des Betrags der LO-Leckage ferner das Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts und des zweiten Hüllkurvemesswerts und das iterative Einstellen einer Größe des ersten DC-Eingangssignals und des zweiten DC-Eingangssignals basierend auf dem Vergleich, bis der erste Hüllkurvemesswert und der zweite Hüllkurvemesswert im Wesentlichen gleich sind, aufweist.
HF-Kommunikationssystem, das Folgendes aufweist: einen Leistungsverstärker, der dazu ausgebildet ist, die Verstärkung eines HF-Signals bereitzustellen; und einen Sender/Empfänger-Rohchip, der dazu ausgebildet ist, das HF-Signal zu erzeugen, wobei der Sender/Empfänger-Rohchip Folgendes aufweist: einen Lokaloszillator (LO), der dazu ausgebildet ist, ein LO-Signal zu erzeugen; einen Mischer, der einen Signaleingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu empfangen, einen Takteingang, der dazu ausgebildet ist, das LO-Signal zu empfangen, und einen Ausgang, der dazu ausgebildet ist, das HF-Signal zu steuern, aufweist; und eine LO-Leckage-Kompensationsschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen ersten Hüllkurvemesswert, der eine Signalhüllkurve am Ausgang des Mischers angibt, basierend auf dem Einspeisen eines ersten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten und einen zweiten Hüllkurvemesswert, der die Signalhüllkurve am Ausgang des Mischers angibt, basierend auf dem Einspeisen eines zweiten DC-Eingangssignals in den Signaleingang zu erhalten, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, einen Betrag der LO-Leckage des Mischers basierend auf dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
HF-Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei das erste DC-Eingangssignal und das zweite DC-Eingangssignal eine etwa gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.
HF-Kommunikationssystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Bestimmen eines Unterschieds zwischen dem ersten Hüllkurvemesswert und dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
HF-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, den Betrag der LO-Leckage basierend auf dem Vergleichen des ersten Hüllkurvemesswerts mit dem zweiten Hüllkurvemesswert zu detektieren.
HF-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, die LO-Leckage durch das Steuern eines Eingangsversatzes in dem Mischer basierend auf dem detektierten Betrag der LO-Leckage zu kompensieren.
HF-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen Hüllkurvedetektor aufweist, der dazu ausgebildet ist, den ersten Hüllkurvemesswert und den zweiten Hüllkurvemesswert als DC-Messwerte auszugeben.
HF-Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die LO-Leckage-Kompensationsschaltung einen DAC aufweist, der dazu ausgebildet ist, das erste DC-Eingangssignal einzuspeisen und das zweite DC-Eingangssignal einzuspeisen.