TWI763068B - 無線收發器的校正方法及校正電路 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露無線收發器的校正方法及校正電路。無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，傳送路徑包含一混頻器。該校正方法包含：(A)調整該混頻器之一第一諧振電路的一第一參數；(B)透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號；(C)量測該第一輸入訊號的一第一功率；(D)重覆步驟(A)至(C)以得到複數個該第一功率；以及(E)找出對應於該些第一功率之一最大者的一第一目標參數。

Description

無線收發器的校正方法及校正電路
本發明是關於無線收發器，尤其是關於無線收發器的校正方法及校正電路。
一個無線收發器（wireless transceiver）可以操作在多個頻帶（band），而一個頻帶包含多個頻道（channel）。無線收發器通常被設計成對於同一頻帶的不同頻道有同樣的輸出功率，即，被設計成有高的平坦度（flatness）。
在設計階段時，無線收發器的射頻電路的諧振電路（LC tank circuit）需經最佳調適來設定參數（即電感值與電容值），射頻電路的頻率響應才有最好的平坦度。然而，在量產時常有製程誤差。若製程誤差超過開發時所設定的參數的容限範圍，則無線收發器的平坦度將變差。
習知的解決方法之一是增加無線收發器的基頻電路及/或中頻電路的功率，以補償射頻功率的不足。然而，基頻電路及中頻電路各自有設定好的功率上限，增加基頻電路或中頻電路的功率會降低基頻電路或中頻電路的線性度，或甚至造成基頻電路或中頻電路飽和。線性度變差或電路飽和都會使無線收發器的性能下降。
鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種無線收發器的校正方法及校正電路，以提高無線收發器的平坦度。
本發明揭露一種校正一無線收發器的方法。無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，傳送路徑包含一混頻器。該方法包含：(A)調整該混頻器之一第一諧振電路的一第一參數；(B)透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號；(C)量測該第一輸入訊號的一第一功率；(D)重覆步驟(A)至(C)以得到複數個該第一功率；以及(E)找出對應於該些第一功率之一最大者的一第一目標參數。
本發明另揭露一種無線收發器的校正電路。無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，傳送路徑包含一混頻器。該校正電路包含一記憶體及一控制電路。記憶體儲存複數個程式碼或程式指令。控制電路耦接該記憶體，用來執行該些程式碼或程式指令以執行以下步驟：(A)調整該混頻器之一第一諧振電路的一第一參數；(B)透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號；(C)量測該第一輸入訊號的一第一功率；(D)重覆步驟(A)至(C)以得到複數個該第一功率；以及(E)找出對應於該些第一功率之一最大者的一第一目標參數。
本發明無線收發器的校正方法及校正電路能夠提高無線收發器的平坦度。相較於傳統技術，利用本發明之技術校正後之無線收發器不會有線性度變差及電路飽和的問題。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。
以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。
本發明之揭露內容包含無線收發器的校正方法及校正電路。由於本發明之無線收發器所包含之部分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下說明對於已知元件的細節將予以節略。此外，本發明之無線收發器的校正方法的部分或全部流程可以是軟體及/或韌體之形式，並且可藉由本發明之無線收發器的校正電路或其等效裝置來執行，在不影響該方法發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下方法發明之說明將著重於步驟內容而非硬體。
圖1為本發明無線收發器及其校正電路的功能方塊圖。校正電路100包含控制電路110及記憶體120。無線收發器包含傳送路徑130及接收路徑140。傳送路徑130耦接天線171，而接收路徑140耦接天線172。無線收發器透過傳送路徑130傳送一輸出訊號（經由天線171發射），並且透過接收路徑140接收一輸入訊號（經由天線172接收）。傳送路徑130包含數位類比轉換器（digital-to-analog converter, DAC）132、濾波器134、混頻器136及功率放大器（power amplifier, PA）138。接收路徑140包含類比數位轉換器（analog-to-digital converter, ADC）142、可程式增益放大器（programmable gain amplifier, PGA）144、混頻器146及低雜訊放大器（low-noise amplifier, LNA）148。無線收發器的操作原理及各元件的功能為本技術領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。混頻器136及功率放大器138各自包含諧振電路，且諧振電路的電感值及/或電容值為可調。
圖2為本發明無線收發器之校正方法的一實施例的流程圖。以下的說明請同時參閱圖1及圖2。
步驟S210：控制電路110透過控制訊號Ctrl1調整混頻器136的諧振電路的參數。此參數即諧振電路的電感值與電容值。調整諧振電路的參數意謂調整諧振電路的電感值及/或電容值。在一些實施例中，記憶體120儲存多個候選值，而控制電路110每次選擇一個候選值來設定諧振電路的參數。一個候選值對應於電感值及電容值的一個組合。步驟S210包含子步驟S215：控制電路110透過控制訊號Ctrl2固定功率放大器138的諧振電路的參數；換言之，當控制電路110調整混頻器136的諧振電路的參數時，控制電路110使功率放大器138的諧振電路的參數維持不變（即，控制功率放大器138操作在固定的頻率）。
在一些實施例中，混頻器136的諧振電路的電感值為定值，控制電路110透過控制訊號Ctrl1根據候選值調整諧振電路的等效電容值。如圖4A所示，諧振電路包含一個電感L（電感值為定值）及多個電容（C1、C2、…、Ck，k為大於1的正整數），控制電路110藉由切換多個開關310來調整諧振電路的等效電容值。換言之，一個候選值對應於該些開關310的一個組態（configuration）（等效對應於該些電容的一個組態）。
在另一些實施例中，混頻器136的諧振電路的電容值為定值，控制電路110透過控制訊號Ctrl1根據候選值調整諧振電路的等效電感值。如圖4B所示，諧振電路包含一個電容C（電容值為定值）及多個電感（L1、L2、…、Lk），控制電路110藉由切換多個開關320來調整諧振電路的等效電感值。換言之，一個候選值對應於該些開關320的一個組態（等效對應於該些電感的一個組態）。
混頻器136的諧振電路的參數改變後，透過傳送路徑130所傳送的第一輸出訊號TS1的頻率響應也跟著改變。
步驟S220：控制電路110透過接收路徑140及耦合路徑150或耦合路徑160接收第一輸入訊號RS1。耦合路徑150為有線的路徑，位於無線收發器內，且耦接於功率放大器138的輸出端與混頻器146的輸入端之間。換言之，第一輸出訊號TS1經過耦合路徑150耦合或輸入至混頻器146。耦合路徑150包含衰減器152，衰減器152用來衰減第一輸出訊號TS1，以避免輸入混頻器146的訊號的功率過大。當控制電路110透過耦合路徑150接收第一輸入訊號RS1時，控制電路110控制低雜訊放大器148的輸入端接地及/或禁能（disable）低雜訊放大器148。耦合路徑160為無線的路徑，也就是介於天線171與天線172之間的無線傳輸。
步驟S225：控制電路110量測並記錄第一輸入訊號RS1的第一功率。在數位域量測訊號的功率的方法為本技術領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。控制電路110記錄測得的第一功率與該第一功率所對應的參數（即目前的候選值）。
步驟S230：控制電路110判斷記憶體120中是否有尚未處理的候選值。如果有尚未處理的候選值（步驟S230為是），則控制電路110選擇另一個候選值，並且再次執行步驟S210、步驟S220、步驟S225及步驟S230。如果沒有尚未處理的候選值（步驟S230為否），代表混頻器136已校正完畢。
步驟S235：控制電路110找出該些第一功率的最大者，並且記錄對應於該最大之第一功率的諧振電路參數（以下稱為第一目標參數）。此第一目標參數即為混頻器136的諧振電路的較佳的或理想的電容值及電感值。當以此第一目標參數設定混頻器136的諧振電路時，混頻器136的輸出功率相對較大（大於其他參數所對應的輸出功率）。
圖3為本發明無線收發器之校正方法的另一實施例的流程圖。以下的說明請同時參閱圖1及圖3。
步驟S240：控制電路110透過控制訊號Ctrl2調整功率放大器138的諧振電路的參數。在一些實施例中，功率放大器138的諧振電路的電感值為定值，控制電路110透過控制訊號Ctrl2根據候選值調整諧振電路的等效電容值（如圖4A所示）。在另一些實施例中，功率放大器138的諧振電路的電容值為定值，控制電路110透過控制訊號Ctrl2根據候選值調整諧振電路的等效電感值（如圖4B所示）。功率放大器138的參數改變後，透過傳送路徑130所傳送的第二輸出訊號TS2的頻率響應也跟著改變。步驟S240包含子步驟S245：控制電路110透過控制訊號Ctrl1固定混頻器136的諧振電路的參數；換言之，當控制電路110調整功率放大器138的諧振電路的參數時，控制電路110使混頻器136的諧振電路的參數維持不變（即，控制混頻器136操作在固定的頻率）。
在一些實施例中，功率放大器138為多級的放大器（包含功率放大驅動器（power amplifier driver, PAD）），而控制電路110在步驟S240中調整任一級的諧振電路的參數。
步驟S250：控制電路110透過接收路徑140及耦合路徑150或耦合路徑160接收第二輸入訊號RS2。
步驟S255：控制電路110量測並記錄第二輸入訊號RS2的第二功率。控制電路110記錄測得的第二功率與該第二功率所對應的參數（即目前的候選值）。
步驟S260：控制電路110判斷記憶體120中是否有尚未處理的候選值。如果有尚未處理的候選值（步驟S260為是），則控制電路110選擇另一個候選值，並且再次執行步驟S240、步驟S250、步驟S255及步驟S260。如果沒有尚未處理的候選值（步驟S260為否），代表功率放大器138已校正完畢。
步驟S265：控制電路110找出該些第二功率的最大者，並且記錄對應於該最大之第二功率的諧振電路參數（以下稱為第二目標參數）。此第二目標參數即為功率放大器138的諧振電路的較佳的或理想的電容值及電感值。當以此第二目標參數設定功率放大器138的諧振電路的參數時，功率放大器138的輸出功率相對較大（大於其他參數所對應的輸出功率）。
在一些實施例中，控制電路110只校正混頻器136（即，只執行圖2的流程）或是只校正功率放大器138（即，只執行圖3的流程）。
在其他的實施例中，控制電路110既校正混頻器136也校正功率放大器138（即，執行圖2及圖3的流程）。控制電路110可以先校正混頻器136再校正功率放大器138（即，先執行圖2的流程再執行圖3的流程），也可以先校正功率放大器138再校正混頻器136（即，先執行圖3的流程再執行圖2的流程）。
圖2及圖3的流程係針對某一個頻率（或頻道）進行校正。請參閱圖5，圖5為本發明之校正方法針對無線收發器的多個頻率（或頻道）進行校正的流程圖。
步驟S410：控制電路110從候選的頻率（或頻道）中決定一個目標頻率（或目標頻道）。候選的頻率（或頻道）可以儲存在記憶體120中。決定目標頻率後，控制電路110產生對應於該目標頻率（或目標頻道）的第一輸出訊號TS1或第二輸出訊號TS2（例如，輸出訊號的頻率等於或大約等於目標頻率）。
步驟S420：控制電路110執行圖2及/或圖3的流程，以找出對應於該目標頻率（或目標頻道）的第一目標參數及/或第二目標參數。
步驟S430：控制電路110判斷是否有尚未處理的頻率（或頻道）。如果有，則回到步驟S410以決定下一個頻率（或頻道）；如果沒有，則結束校正（步驟S440）。
圖5的流程完成後，即得到無線收發器在多個頻率（或頻道）的第一目標參數及/或第二目標參數。在實際操作時，控制電路110便可依據無線收發器的操作頻率（或頻道）來找出相對應的第一目標參數及/或第二目標參數，並且以第一目標參數及/或第二目標參數來分別設定混頻器136及/或功率放大器138，使混頻器136及/或功率放大器138的輸出功率更為理想（更接近設計值）。如此一來，無線收發器的輸出功率變得較不受製程影響，換言之，校正後的無線收發器具有較高的平坦度。
控制電路110可以是具有程式執行能力的電路或電子元件，例如中央處理器、微處理器或微處理單元，其藉由執行儲存在記憶體120中的程式碼或程式指令來執行圖2、圖3及圖5的步驟。在其他的實施例中，本技術領域具有通常知識者可以根據以上的揭露內容來設計控制電路110，也就是說，控制電路110可以是特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit, ASIC）或是由可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device, PLD）等電路或硬體實作。
由於本技術領域具有通常知識者可藉由本案之裝置發明的揭露內容來瞭解本案之方法發明的實施細節與變化，因此，為避免贅文，在不影響該方法發明之揭露要求及可實施性的前提下，重複之說明在此予以節略。請注意，前揭圖示中，元件之形狀、尺寸及比例僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本發明之用，非用以限制本發明。此外，在前揭實施例的流程圖中所提及的步驟，可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。
雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:校正電路 110:控制電路 120:記憶體 130:傳送路徑 132:數位類比轉換器 134:濾波器 136,146:混頻器 138:功率放大器 140:接收路徑 142:類比數位轉換器 144:可程式增益放大器 148:低雜訊放大器 150,160:耦合路徑 152:衰減器 171,172:天線 Ctrl1,Ctrl2:控制訊號 L,L1,L2,Lk:電感 310,320:開關 C,C1,C2,Ck:電容 TS1:第一輸出訊號 RS1:第一輸入訊號 TS2:第二輸出訊號 RS2:第二輸入訊號 S210~S265,S410~S440:步驟
圖1為本發明無線收發器及其校正電路的功能方塊圖； 圖2為本發明無線收發器之校正方法的一實施例的流程圖； 圖3為本發明無線收發器之校正方法的另一實施例的流程圖； 圖4A及4B顯示諧振電路的部分電路；以及 圖5為本發明之校正方法針對無線收發器的多個頻率（或頻道）進行校正的流程圖。
S210~S235:步驟

Claims (10)

  1. 一種校正一無線收發器的方法，其中該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一混頻器，該方法包含： (A) 調整該混頻器之一第一諧振電路的一第一參數； (B) 透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號； (C) 量測該第一輸入訊號的一第一功率； (D) 重覆步驟(A)至(C)以得到複數個該第一功率；以及 (E) 找出對應於該些第一功率之一最大者的一第一目標參數。
  2. 如請求項1之方法，其中該傳送路徑更包含一功率放大器，該方法還包含： (F) 調整該功率放大器的一第二諧振電路的一第二參數； (G) 透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號； (H) 量測該第二輸入訊號的一第二功率； (I) 重覆步驟(F)至(H)以得到複數個該第二功率；以及 (J) 找出對應於該些第二功率之一最大者的一第二目標參數。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該耦合路徑耦接於該傳送路徑及該接收路徑之間，並且包含一衰減器。
  4. 如請求項1或2之方法，其中該傳送路徑耦接一第一天線，該接收路徑耦接一第二天線，該耦合路徑係介於該第一天線及該第二天線之間之一無線傳輸。
  5. 如請求項2之方法，更包含： 執行該步驟(A)時，固定該功率放大器的該第二諧振電路的該第二參數。
  6. 如請求項2之方法，更包含： 執行該步驟(F)時，固定該混頻器的該第一諧振電路的該第一參數。
  7. 如請求項2之方法，更包含： 針對複數個頻率執行步驟(A)至(J)，以得到每個頻率之該第一目標參數及該第二目標參數。
  8. 如請求項2之方法，其中該第一諧振電路包含一第一電感及複數個第一電容，該第二諧振電路包含一第二電感及複數個第二電容，該步驟(A)及該步驟(F)係分別改變該些第一電容的組態及該些第二電容的組態。
  9. 如請求項2之方法，其中該第一諧振電路包含一第一電容及複數個第一電感，該第二諧振電路包含一第二電容及複數個第二電感，該步驟(A)及該步驟(F)係分別改變該些第一電感的組態及該些第二電感的組態。
  10. 一種無線收發器的校正電路，其中該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一混頻器，該校正電路包含： 一記憶體，儲存複數個程式碼或程式指令；以及 一控制電路，耦接該記憶體，用來執行該些程式碼或程式指令以執行以下步驟： (A) 調整該混頻器之一第一諧振電路的一第一參數； (B) 透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號； (C) 量測該第一輸入訊號的一第一功率； (D) 重覆步驟(A)至(C)以得到複數個該第一功率；以及 (E) 找出對應於該些第一功率之一最大者的一第一目標參數。
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