TWI619355B - 可依據外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正的接收電路 - Google Patents

可依據外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正的接收電路 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種接收電路，其包含：第一接收端，用於接收射頻信號；第二接收端，用於接收外部振盪電路所產生的外部振盪信號；低雜訊放大器，耦接於第一接收端與第二接收端，用於產生輸出信號；第一開關元件，設置於第二接收端與低雜訊放大器之間；同相信號處理電路，用於依據輸出信號產生同相偵測信號；正交相信號處理電路，用於依據輸出信號產生正交相偵測信號；以及校正電路，用於控制第一開關元件，並能夠在第一開關元件導通時依據同相偵測信號與正交相偵測信號進行同相/正交相不匹配校正運作。

Description

可依據外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正的接收電路
本發明有關接收電路，尤指一種可依據外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正的接收電路。
在許多無線通信裝置的接收電路中，同相信號(in-phase signal，簡稱I信號)與正交相信號(quadrature signal，簡稱Q信號)兩者間常會存在增益不匹配(gain mismatch)和/或相位不匹配(phase mismatch)的情況，也就是所謂的同相/正交相不匹配(I/Q mismatch)。
同相/正交相不匹配的情況會產生鏡像頻率干擾(mirror frequency interference)，導致接收電路的訊噪比(signal-to-noise ratio，SNR)下降，進而降低整體系統的資料傳輸量(throughput)。
有鑑於此，如何減輕或消除接收電路中的同相/正交相不匹配的情況，實為業界有待解決的問題。
本說明書提供一種接收電路的實施例，用於處理一外部天線傳來的一射頻信號，並能夠依據一外部振盪器所產生的一外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正。該接收電路包含：一第一接收端，用於耦接該外部天線，以接收該射頻信號；一第二接收端，用於耦接該外部振盪器的一輸出端，以接收該外部振盪信號；一低雜訊放大器，耦接於該第一接收端與該第二接收端，用於依據一輸入信號產生一輸出信號；一第一開關元件，設置於該第二接收端與該低雜訊 放大器之間的該信號路徑上；一同相信號處理電路，耦接於該低雜訊放大器的一輸出端，用於依據該輸出信號產生一同相偵測信號；一正交相信號處理電路，耦接於該低雜訊放大器的該輸出端，用於依據該輸出信號產生一正交相偵測信號；以及一校正電路，耦接於該第一開關元件、該同相信號處理電路、以及該正交相信號處理電路，用於控制該第一開關元件，並能夠在該第一開關元件導通時依據該同相偵測信號與該正交相偵測信號進行一同相/正交相不匹配校正運作。
上述實施例的優點之一，是接收電路能夠在第一開關元件關斷時利用外部振盪器產生的外部振盪信號進行同相/正交相不匹配校正運作，無須依賴任何傳送電路傳來的信號，所以無需在接收電路與相關的傳送電路之間設置額外的信號傳遞電路，可簡化電路設計的複雜度。
上述實施例的另一優點，是接收電路的架構可應用在沒有設置傳送電路的通信裝置中，所以應用範圍相當廣泛。
本發明的其他優點將搭配以下的說明和圖式進行更詳細的解說。
100‧‧‧接收電路
102‧‧‧外部天線
104‧‧‧外部振盪器
112‧‧‧第一接收端
114‧‧‧第二接收端
120‧‧‧低雜訊放大器
130‧‧‧帶通濾波器
320‧‧‧放大器
142‧‧‧第一開關元件
144‧‧‧第二開關元件
150‧‧‧本地振盪器
160‧‧‧相位調整電路
170‧‧‧同相信號處理電路
180‧‧‧正交相信號處理電路
190‧‧‧校正電路
圖1為本發明第一實施例的接收電路簡化後的功能方塊圖。
圖2為本發明第二實施例的接收電路簡化後的功能方塊圖。
圖3為本發明第三實施例的接收電路簡化後的功能方塊圖。
圖4為本發明第四實施例的接收電路簡化後的功能方塊圖。
圖5為本發明第五實施例的接收電路簡化後的功能方塊圖。
以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。
圖1為本發明一實施例的接收電路100簡化後的功能方塊圖。接收電路100用於處理外部天線102傳來的射頻信號RF，並能夠依據外部振 盪器104所產生的外部振盪信號ES進行同相/正交相不匹配校正(IQ mismatch calibration)。外部振盪器104可用接收電路100所屬的通信裝置中現有的各種架構的振盪電路來實現。
在圖1的實施例中，接收電路100包含第一接收端112、第二接收端114、低雜訊放大器120、帶通濾波器130、第一開關元件142、第二開關元件144、本地振盪器150、相位調整電路160、同相信號處理電路170、正交相信號處理電路180、以及校正電路190。
第一接收端112用於耦接外部天線102，以接收射頻信號RF。第二接收端114用於耦接外部振盪器104的輸出端，以接收外部振盪信號ES。
低雜訊放大器120的輸入端耦接於第一接收端112與第二接收端114，用於依據接收到的輸入信號產生雜訊較低的輸出信號SA。
帶通濾波器130設置於第二接收端114與低雜訊放大器120之間的一信號路徑上，用於依據外部振盪信號ES產生一校正信號CS。例如，在射頻信號RF的理想中心頻率與外部振盪信號ES的第N倍頻諧波(Nth harmonic)信號的頻率相同或接近的實施例中，帶通濾波器130可輸出外部振盪信號ES的第N倍頻諧波信號作為校正信號CS。
第一開關元件142設置於第二接收端114與低雜訊放大器120之間的信號路徑上，且受控於校正電路190。例如，可將第一開關元件142設置於第二接收端114與帶通濾波器130之間的信號路徑上，如圖1所示。
第二開關元件144設置於第一接收端112與低雜訊放大器120之間的信號路徑上，且受控於校正電路190。
本地振盪器150耦接於同相信號處理電路170，用於產生並輸出一本地振盪信號LS至同相信號處理電路170。
相位調整電路160耦接於本地振盪器150與正交相信號處理電路180，用於產生與本地振盪信號LS之間具有一預定相位差(例如90度)的一相位調整信號PA，並將相位調整信號PA輸出至正交相信號處理電 路180。實作上，相位調整電路160可用延遲電路、緩衝電路、鎖相迴路等各種能調整信號相位的現有電路架構來實現。
同相信號處理電路170耦接於低雜訊放大器120的輸出端，用於依據本地振盪信號LS及低雜訊放大器120產生的輸出信號SA產生同相偵測信號DI。
正交相信號處理電路180耦接於低雜訊放大器120的輸出端，具有與同相信號處理電路170基本上相同的電路架構，用於依據相位調整信號PA及低雜訊放大器120產生的輸出信號SA產生正交相偵測信號DQ。
在圖1的實施例中，校正電路190耦接於第一開關元件142、第二開關元件144、同相信號處理電路170、以及正交相信號處理電路180。校正電路190用於控制第一開關元件142和第二開關元件144的運作。例如，校正電路190可在導通第一開關元件142時關斷第二開關元件144，並可在導通第二開關元件144時關斷第一開關元件142。
當接收電路100要進行同相/正交相不匹配校正時，校正電路190可導通第一開關元件142並關斷第二開關元件144。在此情況下，低雜訊放大器120的輸入端所接收到的信號，是帶通濾波器130依據外部振盪信號ES所產生的校正信號CS，而不是外部天線102傳來的射頻信號RF。
此時，前述的輸出信號SA、同相偵測信號DI、以及正交相偵測信號DQ，都會與帶通濾波器130產生的校正信號CS相對應。因此，校正電路190可依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ進行一同相/正交相不匹配校正運作。例如，校正電路190可依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ，計算出因同相/正交相不匹配所造成的鏡像頻率成分(image frequency component)的功率大小，並執行各種現有的校正演算法來調整校正電路190中的相關補償係數和/或低雜訊放大器120的增益值，以將前述的鏡像頻率成分的功率極小化。
當校正電路190將前述的鏡像頻率成分的功率降到極小值時，便完成同相/正交相不匹配校正，並可將此時獲得的補償係數和/或低雜訊放大器120的增益值，儲存在適當的儲存電路(圖1中未繪示)中，以供後續運作時使用。
接著，接收電路100可進行正常的信號接收運作。此時，校正電路190可導通第二開關元件144並關斷第一開關元件142，使得低雜訊放大器120的輸入端所接收到的信號是外部天線102傳來的射頻信號RF，而非校正信號CS。
實作上，校正電路190可用具有運算能力的各種數位處理電路來實現。
另外，可將接收電路100中的所有功能方塊整合在一單一接收器晶片(receiver IC)中。在此情況下，可以將前述的外部天線102與外部振盪器104設置在與該接收器晶片相連接的電路板上。
前述接收電路100的架構可應用許多領域中，例如，採用WiMAX、GSM、UMTS、HSPA、LTE、LTE-Advanced、或其他的3GPP無線存取技術的無線通信裝置，採用IEEE 802.11系列技術標準或藍牙通信標準的無線通信裝置，或全球衛星定位系統(Global Positioning System，GPS)接收器、北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)接收器、輔助衛星定位系統(Assisted GPS，AGPS)接收器、室內GPS(indoor GPS)接收器等各種應用中。
實作上，亦可將前述接收電路100中的第一開關元件142改設置於帶通濾波器130與低雜訊放大器120之間的信號路徑上，如圖2所示。
圖3為本發明另一實施例的接收電路100簡化後的功能方塊圖。如圖3所示，亦可在前述的接收電路100中額外設置一放大器320，以放大外部振盪器104所產生的外部振盪信號ES，進而提升校正電路190校正同相/正交相不匹配時的準確度。
例如，可將放大器320設置於第一開關元件142與帶通濾波器130之 間，如圖3所示。
或者，亦可將放大器320改設置於第二接收端114與第一開關元件142之間，如圖4所示。
或者，亦可將放大器320改設置於第二接收端114與帶通濾波器130之間，如圖5所示。
前述有關圖1中的其他元件的連接關係、實施方式、運作方式、以及相關優點等說明，亦適用於圖2至圖5的實施例。為簡潔起見，在此不重複敘述。
請注意，前述接收電路100的架構只是一示範性的實施例，並非侷限本發明的實際實施方式。例如，在前述的全球衛星定位系統接收器、北斗衛星導航系統接收器等某些應用中，射頻信號RF的信號強度通常都遠低於外部振盪信號ES的信號強度，所以即使射頻信號RF與外部振盪信號ES同時被耦接到低雜訊放大器120的輸入端，也不會對校正電路190校正同相/正交相不匹配的運作造成嚴重影響。在此情況下，可將前述接收電路100中的第二開關元件144省略，使得第一接收端112與低雜訊放大器120之間的信號路徑上沒有任何開關元件存在，進而簡化接收電路100的電路架構並降低校正電路190的控制複雜度。
又例如，在某些實施例中可將前述的帶通濾波器130省略，以簡化電路架構。
由前述說明可知，接收電路100能夠在第一開關元件142關斷時依據外部振盪器104產生的外部振盪信號ES來進行同相/正交相不匹配校正運作，而無須依賴任何傳送電路產生的信號，所以無需在接收電路100與相關的傳送電路(圖1中未繪示)之間設置額外的信號傳遞電路，可簡化通信裝置的電路架構與設計複雜度。
由於外部振盪器104可利用接收電路100所屬的通信裝置中現有的各種架構的振盪電路來實現，所以也無需為接收電路100設置額外的 專用振盪器電路。
另外，在外部天線102無法接收到射頻信號RF的環境或時段中，接收電路100同樣能進行前述的同相/正交相不匹配校正運作，而不會侷限於外部天線102當時的信號接收狀況。
再者，由於前述接收電路100無須依賴任何傳送電路產生的信號便能進行同相/正交相不匹配校正運作，因此，接收電路100的架構可應用在許多沒有設置傳送電路的通信裝置中，例如，前述的全球衛星定位系統接收器、北斗衛星導航系統接收器等等。
以上僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明請求項所做的等效變化與修改，皆應屬本發明的涵蓋範圍。

Claims (8)

  1. 一種接收電路(100)，用於處理一外部天線(102)傳來的一射頻信號(RF)，並能夠依據一外部振盪器(104)所產生的一外部振盪信號(ES)進行同相/正交相不匹配校正，該接收電路(100)包含：一第一接收端(112)，用於耦接該外部天線(102)，以接收該射頻信號(RF)；一第二接收端(114)，用於耦接該外部振盪器(104)的一輸出端，以接收該外部振盪信號(ES)；一低雜訊放大器(120)，耦接於該第一接收端(112)與該第二接收端(114)，用於依據一輸入信號產生一輸出信號(SA)；一第一開關元件(142)，設置於該第二接收端(114)與該低雜訊放大器(120)之間的一信號路徑上；一帶通濾波器(130)，設置於該第二接收端(114)與該低雜訊放大器(120)之間的該信號路徑上，用於依據該外部振盪信號(ES)產生一校正信號(CS)；一同相信號處理電路(170)，耦接於該低雜訊放大器(120)的一輸出端，用於依據該輸出信號(SA)產生一同相偵測信號(DI)；一正交相信號處理電路(180)，耦接於該低雜訊放大器(120)的該輸出端，用於依據該輸出信號(SA)產生一正交相偵測信號(DQ)；一校正電路(190)，耦接於該第一開關元件(142)、該同相信號處理電路(170)、以及該正交相信號處理電路(180)，用於控制該第一開關元件(142)，並能夠在該第一開關元件(142)導通時依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ)進行一同相/正交相不匹配校正運作；以及一第二開關元件(144)，設置於該第一接收端(112)與該低雜訊放大器(120)之間的一信號路徑上，且受控於該校正電路(190)； 其中，該校正電路(190)能夠在導通該第一開關元件(142)時，關斷該第二開關元件(144)。
  2. 如請求項1所述的接收電路(100)，其另包含：一本地振盪器(150)，耦接於該同相信號處理電路(170)，用於產生並輸出一本地振盪信號(LS)至該同相信號處理電路(170)；以及一相位調整電路(160)，耦接於該本地振盪器(150)與該正交相信號處理電路(180)，用於產生與該本地振盪信號(LS)之間具有一預定相位差的一相位調整信號(PA)，並將該相位調整信號(PA)輸出至該正交相信號處理電路(180)。
  3. 如請求項1所述的接收電路(100)，其中，該第一開關元件(142)設置於該第二接收端(114)與該帶通濾波器(130)之間的一信號路徑上。
  4. 如請求項3所述的接收電路(100)，其另包含：一放大器(320)，設置於該第一開關元件(142)與該帶通濾波器(130)之間，用於放大該外部振盪信號(ES)。
  5. 如請求項3所述的接收電路(100)，其另包含：一放大器(320)，設置於該第二接收端(114)與該第一開關元件(142)之間，用於放大該外部振盪信號(ES)。
  6. 如請求項1所述的接收電路(100)，其中，該第一開關元件(142)設置於該帶通濾波器(130)與該低雜訊放大器(120)之間的一信號路徑上。
  7. 如請求項6所述的接收電路(100)，其另包含：一放大器(320)，設置於該第二接收端(114)與該帶通濾波器(130)之間，用於放大該外部振盪信號(ES)。
  8. 請求項1至7其中之一所述的接收電路(100)，其中，在該第一接收端(112)與該低雜訊放大器(120)之間的一信號路徑上並未設置任何開關元件。
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