TWI625946B

TWI625946B - 傳收電路以及接收電路控制方法

Info

Publication number: TWI625946B
Application number: TW105126524A
Authority: TW
Inventors: 高子銘
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-06-01
Also published as: US10135485B2; US20180054230A1; TW201807969A

Abstract

本案提供一種傳收電路。傳收電路包含傳送電路、接收電路、頻域分析電路及直流偏壓產生電路，接收電路包含混頻器。傳送電路傳送測試訊號，接收電路的混頻器接收多個預定直流偏壓組，在混頻器操作於預定直流偏壓組時，接收電路用以根據測試訊號形成多個輸出訊號。頻域分析電路轉換輸出訊號成多個頻域訊號。直流偏壓產生電路根據該些頻域訊號及預定直流偏壓組產生一函數，並用以根據該函數產生一第一直流偏壓組給該混頻器。

Description

傳收電路以及接收電路控制方法

本案有關於傳收電路以及接收電路控制方法，特別有關於可降低雜訊的傳收電路以及接收電路控制方法。

習知的傳收電路中，傳送電路傳送的訊號可能會對接收電路造成雜訊。其中有些雜訊原本是在頻外(out band)，但因為接收電路的二階非線性效應，使得頻外雜訊耦合至頻內(in band)，造成頻內雜訊。

因此，相關技術提出了一些方法來解決此問題。舉例來說，可藉由調整傳收電路中混頻器的直流偏壓來改善前述問題，然而，傳統作法通常是二分搜尋法來逐步計算出適合之混頻器的直流偏壓，均未提供快速計算混頻器之直流偏壓的機制，故需要大量的運算時間和成本計算適合的直流偏壓。

本案一目的為提供傳收電路及接收電路控制方法，其可以簡單步驟計算出理想之混頻器的直流偏壓。

本案一實施例揭露一種傳收電路，包含傳送電路、接收電路、頻域分析電路及直流偏壓產生電路，接收電路包含混頻器。傳送電路傳送測試訊號，混頻器接收多個預定直流偏壓組。其中，在混頻器操作於預定直流偏壓組時，接收電路根據測試訊號形成多個輸出訊號。頻域分析電路轉換輸出訊號成多個頻域訊號。直流偏壓產生電路根據頻域訊號及預定直流偏壓組產生函數，並根據函數產生第一直流偏壓組給混頻器。

本案另一實施例揭露一種接收電路控制方法，應用在傳收電路上，傳收電路包含傳送電路及接收電路。接收電路包含混頻器。接收電路控制方法包含下列步驟：以傳送電路傳送測試訊號；以混頻器接收多個預定直流偏壓組，其中，在混頻器操作於預定直流偏壓組時，接收電路根據測試訊號形成多個輸出訊號；以轉換輸出訊號成多個頻域訊號；以及根據頻域訊號及預定直流偏壓組產生函數，並根據函數產生第一直流偏壓組給混頻器。

根據前述實施例，可以簡單的計算步驟計算出理想的混頻器直流偏壓，得以改善習知技術中需要大量計算來得到理想的混頻器直流偏壓的問題。

第1圖係根據本案實施例所繪示之傳收電路100的方塊圖。傳收電路100包含傳送電路101、接收電路103、頻域分析電路107、直流偏壓產生電路109、雙工器203及天線204，接收電路103包含混頻器105。傳送電路101耦接雙工器203，接收電路103耦接雙工器203、頻域分析電路107及直流偏壓產生電路109，頻域分析電路107耦接直流偏壓電路109，雙工器203耦接天線204。傳送電路101傳送測試訊號TS至雙工器203。

接收電路103接收雙工器203輸出的轉送訊號。在本實施例中，轉送訊號為傳送電路101傳送測試訊號TS時所導致的傳送泄漏訊號（tx leakage signal），由於接收電路103具有二階非線性效應，因此，即便傳送泄漏訊號為頻外（out band）訊號，接收電路103仍基於傳送泄漏訊號產生輸出訊號OS。

混頻器105基於直流偏壓組V_DBG1降頻轉送訊號或放大後的轉送訊號，舉例來說，接收電路103另包含放大器（未繪示），放大器用以放大轉送訊號，混頻器105基於直流偏壓組V_DBG1降頻放大器的輸出，接著，接收電路103將根據混頻器105的輸出產生輸出訊號OS。在一些實施例中，直流偏壓組V_DBG1可包含至少一直流偏壓。

頻域分析電路107轉換輸出訊號OS成頻域訊號FS，頻域分析電路107可由任何能將時域訊號轉變為頻域訊號的電路來實現。舉例來說，頻域分析電路107可為快速傅立葉轉換電路。值得注意的是，頻域分析電路107輸出的頻域訊號FS之能量與混頻器105接收的直流偏壓組V_DBG1為二次式函數關係 (quadratic function)。因此，在混頻器105操作於多個預定直流偏壓組時，頻域分析電路107可產生對應於測試訊號TS的多個頻域訊號FS。

直流偏壓產生電路109根據頻域訊號FS產生理想直流偏壓組，藉以使混頻器105可基於理想直流偏壓組降頻雙工器203輸出的轉送訊號或放大後的轉送訊號。雙工器203切換天線204與傳送電路101間之路徑及天線204與接收電路103間之路徑。

更進一步來說，參照第2圖，第2圖繪示第1圖中傳收電路100的一實施方式，即傳收電路100a。傳送電路101包含放大器201，請留意傳送電路101的其他元件並未繪示於此。接收電路103包含放大器205、混頻器105，放大器207、213、濾波器209、215、增益控制器211、217及類比數位轉換器219、211。混頻器105包含混頻器Mix_i和Mix_q。在一些實施例中，放大器205為低雜訊放大器。

混頻器Mix_i、放大器207、濾波器209、增益控制器211及類比數位轉換器219形成I路徑。類似地，混頻器Mix_q、放大器213、濾波器215、增益控制器217及類比數位轉換器221形成Q路徑。頻域分析電路107包含傅立葉轉換器227。I路徑和Q路徑的輸出訊號OS會由傅立葉轉換器227進行轉換。然請留意，第2圖所示的電路僅用以舉例，並非用以限定本發明。在一些實施例中，傳收電路100a可不包含放大器205、放大器207、213、濾波器209、215及／或增益控制器211、217。

於一實施例中，測試訊號TS為雙頻訊號，具有頻率f_TXLO-f_sig、f_TXLO+f_sig，頻率f_TXLO為傳送電路201的載波頻率，而頻率f_sig為預定頻率。如前所述，由於接收電路103具有二階非理想效應，因此，測試訊號TS導致之頻率訊號FS的頻率2*f_sig將落在頻內。在一些實施例中，頻域分析電路107可為單頻傅立葉轉換（single frequency fourier transform）電路，即頻域分析電路107僅產生輸出訊號OS於頻率2*f_sig (在此將2*f_sig稱為測試頻率)上的訊號大小。在一些實施例中，預定頻率f_sig可根據接收電路103使用的頻帶來決定。

如前所述，直流偏壓組V_DBG1可包含一個以上的直流偏壓，在第2圖的實施例中，直流偏壓組V_DBG1包含I路徑直流偏壓Vi以及Q路徑直流偏壓Vq，又傅立葉轉換器227輸出之頻率訊號FS的能量與混頻器105接收的直流偏壓組具有二次式函數關係，因此，於一實施例中，傅立葉轉換器227所輸出的頻率訊號FS在測試頻率2*f_sig之訊號大小P（頻率訊號FS的能量為|P| ²）可表示成一函數，即P(Vi, Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0, Vq=0)，其中P(Vi=0, Vq=0)為在傳送電路101傳送測試訊號TS的情況下，Vi與Vq為0時，傅立葉轉換器227輸出之頻率訊號FS的訊號大小，mi、mq為係數。因此若求出函數中的mi、mq，則可得知傅立葉轉換器227的輸出與I路徑直流偏壓Vi以及Q路徑直流偏壓Vq的關係函數P(Vi,Vq)。在本實施例中，直流偏壓產生電路109設定預定直流偏壓組，使得直流偏壓產生電路109可依據頻域訊號FS計算出mi與mq，以產生理想的I路徑直流偏壓以及Q路徑直流偏壓，即理想的直流偏壓組。

於一實施例中，直流偏壓產生電路109設定五組預定直流偏壓組使得直流偏壓產生電路109可依據對應的頻域訊號FS計算出mi與mq。然請留意，前述的二次式函數可能會因為混頻器105的結構差異而有所不同，因此可能需要不同組數的預定直流偏壓組來找出直流偏壓組與頻域分析電路107輸出的頻率訊號FS的關係。在本實施例中，五組預定直流偏壓組為以下的組合：

第一直流偏壓組(Vi_0,Vq_0)=(-Vo,0)

第二直流偏壓組(Vi_1,Vq_1)=(Vo,0)

第三直流偏壓組(Vi_2,Vq_2)=(0,-Vo)

第四直流偏壓組(Vi_3,Vq_3)=(0,Vo)

第五直流偏壓組(Vi_4,Vq_4)=(0,0)

其中Vo為預定電壓，其可依據傳收電路100、100a的結構選擇。

以下將說明如何依據前述五組直流偏壓組及分別對應之頻域訊號FS來計算出P(Vi,Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0,Vq=0)中的mi、mq及P(Vi=0,Vq=0)。

根據第一直流偏壓組及第二直流偏壓組，可估計出mi：

其中P_0、P_1分別為對應於第一直流偏壓組及第二直流偏壓組之頻域訊號FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小。

根據第三直流偏壓組及第四直流偏壓組可估計出mq：

其中P_2、P_3分別為對應於第三直流偏壓組及第四直流偏壓組之頻域訊號FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小。

根據第五直流偏壓組，可估計出P(Vi=0, Vq=0):

…………… (式3)

其中P_4對應於第五直流偏壓組之頻域訊號FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小

接著，將mi、mq及P(Vi=0, Vq=0)的估計結果代入P(Vi, Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0, Vq=0)，並假設理想的直流偏壓組為第一理想直流偏壓組(Vi_opt1,Vq_opt1)，可使得P(Vi_opt1,Vq_opt1)=0+0j，也就是讓測試訊號TS所導致的頻率訊號FS等於零，進而可得(式4)。

……… (式4)

將(式4)中的實數部份與虛數部份以聯立方程式處理，即可得到第一理想直流偏壓組 (Vi_opt1,Vq_opt1)。

此外，第一理想直流偏壓組 (Vi_opt1,Vq_opt1)可取代掉前述之第五直流偏壓組來作為另一預定直流偏壓組，並將P(Vi, Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0, Vq=0)改為P(Vi, Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=Vi_opt1, Vq= Vq_opt1)，進而求出第二理想直流偏壓組。更詳細地來說，傅立葉轉換器227可根據另一預定直流偏壓組產生對應的頻域訊號FS，直流偏壓產生電路109可依據頻域訊號FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小P_0、P_1、P_2、P_3、P(Vi=Vi_opt1, Vq= Vq_opt1)及(式4)來得到第二理想直流偏壓組。另一預定直流偏壓組如下所示：

第一直流偏壓組 (Vi_0, Vq_0)= (-Vo, 0)

第二直流偏壓組 (Vi_1, Vq_1)= (Vo, 0)

第三直流偏壓組 (Vi_2, Vq_2)= (0, -Vo)

第四直流偏壓組 (Vi_3, Vq_3)= (0, Vo)

第一理想直流偏壓組 (Vi_4, Vq_4)= (Vi_opt1,Vq_opt1)

還請留意，前述的疊代流程可以不斷的重覆，如此可使直流偏壓產生電路109產生更新後的理想直流偏壓組。

第3圖係根據本案一實施例所繪示之計算直流偏壓組的方法流程圖，可適用於第1、2圖分別的傳收電路100、100a中，其包含下列步驟。

步驟301：開始。

步驟303：設定疊代次數itr_num，並設定疊代索引i為1。

步驟305：設定測試訊號TS，並將預定直流偏壓組設定成五組直流偏壓組(-Vo, 0)、(Vo, 0)、(0, -Vo)、(0, Vo)、(0, 0)，並得到對應的頻域訊號FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小P_0、P_1、P_2、P_3、P_4。

步驟307：根據 P_0, P_1, P_2, P_3, P_4計算出直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)。請注意，此處之直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)即為前述之第一理想直流偏壓組 (Vi_opt1,Vq_opt1)。

步驟 309：判斷疊代索引i是否等於疊代次數itr_num，若是，則到步驟311；若否，則到步驟313。

步驟311：將直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)提供給混頻器105。

步驟313：將直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)提供給混頻器105，並於頻域分析電路107得到對應直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)之頻域訊號 FS於測試頻率2*f_sig上的訊號大小P_tmp

步驟315：根據P_0, P_1, P_2, P_3, P_tmp計算出直流偏壓組(Vi_itr, Vq_itr)，將直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)設定成直流偏壓組(Vi_itr, Vq_itr)，並將i的值加1。在一些實施例中，亦可將直流偏壓組 (Vi_tmp, Vq_tmp)設定成直流偏壓組(Vi_itr+ Vi_tmp, Vq_itr+ Vq_tmp)。

步驟317：結束

第4圖繪示第1圖中直流偏壓產生電路109的一實施方式。直流偏壓產生電路109包含減法器S_1-S_6、加法器A_1、乘法器M_1-M_6、運算電路PW_1和PW_2及長除電路LD_1和LD_2。運算電路PW_1和PW_2用以把輸入的訊號乘上，此處的Vo即為前述預定直流偏壓組中的Vo。長除電路LD_1和LD_2會對輸入長除電路LD_1和LD_2的訊號執行長除法。

減法器S_1的輸入端接收對應前述第二直流偏壓組的頻域訊號P_1的實部訊號P_1r，其減法端接收對應前述第一直流偏壓組的頻域訊號P_0的實部訊號P_0r。減法器S_2的輸入端接收頻域訊號P_1的虛部訊號P_1i，其減法端接收頻域訊號P_0的虛部訊號P_0i。減法器S_3的輸入端接收對應前述第四預定直流偏壓組的頻域訊號P_3的實部訊號P_3r，其減法端接收對應前述第三預定直流偏壓組的頻域訊號P_2的實部訊號P_2r。減法器S_4的輸入端接收頻域訊號P_3的虛部訊號P_3i，其減法端接收頻域訊號P_2的虛部訊號P_2i。

乘法器M_1的第一輸入端耦接第一減法器S_1的輸出端，其第二輸入端接收對應前述第五預定直流偏壓組的頻域訊號P_4的虛部訊號P_4i，或者第二輸入端亦可接收對應第一理想直流偏壓組的頻域訊號P_tmp1的虛部訊號 P_tmp1i。乘法器M_2的第一輸入端耦接減法器S_2的輸出端，其第二輸入端接收頻域訊號P_4的實部訊號P_4r，或者其第二輸入端亦可接收理想頻域訊號P_tmp1的實部訊號 P_tmp1r。乘法器M_3的第一輸入端耦接第一減法器S_1的輸出端，其第二輸入端耦接減法器S_4的輸出端。乘法器M_4的第一輸入端耦接減法器S_2的輸出端，其第二輸入端耦接減法器S_3的輸出端。乘法器M_5的第一輸入端耦接減法器S_4的輸出端，其第二輸入端接收頻域訊號P_4的實部訊號P_4r，或者其第二輸入端可接收理想頻域訊號P_tmp1的實部訊號 P_tmp1r。乘法器M_6的第一輸入端耦接減法器S_3的輸出端，其第二輸入端接收頻域訊號P_4的虛部訊號P_4i，或者其第二輸入端可接收理想頻域訊號P_tmp1的虛部訊號P_tmp1i。

加法器A_1的第一輸入端耦接乘法器M_1的輸出端，其第二輸入端耦接乘法器M_2的輸出端，加法器A_1的輸出端耦接運算電路PW_1。減法器S_5的輸入端耦接乘法器M_6的輸出端，其減法端耦接乘法器M_5的輸出端，減法器S_5的輸出端耦接運算電路PW_2。減法器S_6的輸入端耦接乘法器M_3的輸出端，其減法端耦接乘法器M_4的輸出端，減法器S_6的輸出端耦接長除電路LD_2。

藉由第4圖的電路結構可達到前述(式4)的計算效果。然而，第4圖所示的電路結構僅用以舉例，並非用以限定本發明。

根據前述實施例可得到如第5圖所示的接收電路控制方法，其使用在傳收電路上，此傳收電路包含傳送電路及接收電路，接收電路包含混頻器，接收電路輸出之訊號在測試頻率上的能量與混頻器接收的直流偏壓組具有二次式函數關係。接收電路控制方法含下列步驟：

步驟501：產生測試訊號至傳送電路的輸出端。

步驟503：分別產生測試訊號對接收電路於混頻器操作於多個不同預定直流偏壓組時所形成之輸出訊號的頻域訊號。

步驟505：根據頻域訊號及預定直流偏壓組產生第一理想直流偏壓組給混頻器。

此接收電路控制方法的詳細步驟可由前述實施例推得，故於此不再贅述。

綜上所述，本案可以簡單的計算步驟計算出理想的混頻器直流偏壓，得以改善習知技術中需要大量計算來得到理想的混頻器直流偏壓的問題。

100、100a 傳收電路 101 傳送電路 103 接收電路 105 混頻器 107 頻域分析電路 109 直流偏壓產生電路 201、205、207、213放大器 203 雙工器 204 天線 209、215 濾波器 211、217增益控制器 219、221 類比數位轉換器 227 傅立葉轉換器 Mix_i和Mix_q 混頻器 S_1～S_6 加法器 A_1 加法器 M_1～M_6 乘法器 PW_1、PW_2 運算電路 LD_1、LD_2 長除電路

第1圖係根據本案一實施例所繪示之傳收電路的方塊圖。第2圖繪示第1圖中傳收電路的一實施方式。第3圖係根據本案一實施例所繪示之計算直流偏壓組的方法流程圖。第4圖繪示第1圖中直流偏壓產生電路的一實施方式。第5圖係根據本案一實施例所繪示之接收電路控制方法的流程圖。

Claims

一種傳收電路，包含：一傳送電路，用以傳送一測試訊號；一接收電路，包含一混頻器，該混頻器用以接收複數個預定直流偏壓組，其中，在該混頻器操作於該些預定直流偏壓組時，該接收電路用以根據該測試訊號形成複數個輸出訊號；一頻域分析電路，用以轉換該些輸出訊號成複數個頻域訊號；以及一直流偏壓產生電路，用以根據該些頻域訊號及該些預定直流偏壓組產生一函數，並用以根據該函數產生一第一直流偏壓組給該混頻器。
如請求項1所述的傳收電路，其中該混頻器具有對應於一I路徑的第一混頻器以及對應一Q路徑的第二混頻器，該些預定直流偏壓組之每一者分別包含一預定I路徑直流偏壓以及一預定Q路徑直流偏壓；以及該函數為P(Vi,Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0,Vq=0)，Vi表示該第一混頻器接收的直流偏壓，Vq表示該第二混頻器接收的直流偏壓，P(Vi,Vq)為該混頻器接收Vi及Vq時，該頻域分析電路輸出的該頻域訊號於該測試頻率的訊號大小，P(Vi=0,Vq=0)為Vi與Vq為0時，該頻域分析電路輸出的該頻域訊號於該測試頻率的訊號大小，mi與mq為係數；該直流偏壓產生電路可根據該些頻域訊號及該些預定直流偏壓組計算出該函數中的mi與mq後，再根據該函數計算出一第一I路徑直流偏壓以及一第一Q路徑直流偏壓做為該第一直流偏壓組，其中該測試訊號決定該測試頻率。
如請求項1所述的傳收電路，其中該頻域分析電路於該混頻器分別操作於五組不同預定直流偏壓組時輸出該些頻域訊號，該直流偏壓產生電路根據該些頻域訊號及該些預定直流偏壓組產生該函數。
如請求項2所述的傳收電路，其中該些預定直流偏壓組包含一第一及一第二預定直流偏壓組，該第一預定直流偏壓組的該預定I路徑直流偏壓與該預定Q路徑直流偏壓分別為(-Vo,0)，而該第二預定直流偏壓組的該預定I路徑直流偏壓與該預定Q路徑直流偏壓分別為(Vo,0)，其中Vo為一預定電壓。
如請求項2所述的傳收電路，其中該些預定直流偏壓組包含一第三及一第四預定直流偏壓組，該第三預定直流偏壓組的該預定I路徑直流偏壓與該預定Q路徑直流偏壓分別為(0,-Vo)而該預定第四直流偏壓組的該預定I路徑直流偏壓與該預定Q路徑直流偏壓分別為(0,Vo)，其中Vo為一預定電壓。
如請求項2所述的傳收電路，其中該些預定直流偏壓組包含一第五預定直流偏壓組，該第五預定直流偏壓組的該預定I路徑直流偏壓與該預定Q路徑直流偏壓均為0。
如請求項1所述的傳收電路，其中該直流偏壓產生電路產生該第一直流偏壓組給該混頻器後，該頻域分析電路於該混頻器操作於該第一直流偏壓組時輸出一第一頻域訊號，該直流偏壓產生電路更用以根據該第一頻域訊號以及該函數產生一第二直流偏壓組給該混頻器。
一種接收電路控制方法，應用在一傳收電路上，該傳收電路包含一傳送電路及一接收電路，該接收電路包含一混頻器，該接收電路控制方法包含：以該傳送電路傳送一測試訊號；以該混頻器接收複數個預定直流偏壓組，其中，在該混頻器操作於該些預定直流偏壓組時，該接收電路根據該測試訊號形成複數個輸出訊號；轉換該些輸出訊號成複數個頻域訊號；以及根據該些頻域訊號及該些預定直流偏壓組產生一函數，並根據該函數產生一第一直流偏壓組給該混頻器。
如請求項8所述的接收電路控制方法，其中該混頻器具有對應於一I路徑的第一混頻器以及對應一Q路徑的第二混頻器，該些預定直流偏壓組之每一者分別包含一預定I路徑直流偏壓以及一預定Q路徑直流偏壓；該函數為P(Vi,Vq)=miVi+mqVq+P(Vi=0,Vq=0)，Vi表示該第一混頻器接收的直流偏壓，Vq表示該第二混頻器接收的直流偏壓，P(Vi,Vq)為該混頻器接收Vi及Vq時，該頻域分析電路輸出的該頻域訊號於該測試頻率的訊號大小，P(Vi=0,Vq=0)為Vi與Vq為0時，該頻域分析電路輸出的該頻域訊號於該測試頻率的訊號大小，mi與mq為係數；該測試訊號決定該測試頻率；以及產生該第一直流偏壓組的步驟包含：根據該些頻域訊號及該些預定直流偏壓組產生該函數的mi與mq，並根據該函數計算一第一I路徑直流偏壓以及一第一Q路徑直流偏壓，以做為該第一直流偏壓組。
如請求項8所述的接收電路控制方法，更包含：根據一第一頻域訊號以及該函數產生一第二直流偏壓組給該混頻器，其中，該混頻器操作於該第一直流偏壓組時，該接收電路根據該測試訊號產生一第一輸出訊號，該第一輸出訊號經頻率轉換後成為該第一頻域訊號。