TWI813275B - 發射器及校正方法 - Google Patents
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Abstract
一種發射器，包含射頻調變器、濾波電路、控制電路以及第一直流補償電路。控制電路用以在第一校正期間，控制該濾波電路以第一相序連接該射頻調變器，使射頻電路產生第一射頻訊號。在第二校正期間，控制濾波電路以第二相序連接該射頻調變器，使射頻調變器產生第二射頻訊號，其中第二相序具有與第一相序相反的相位。控制電路更用以依據第一射頻訊號以及第二射頻訊號計算並控制第一直流補償電路補償濾波電路的第一直流偏移。
Description
本案內容係關於一種發射器。特別是關於一種用於補償直流偏移的發射器以及校正方法。
在現今的無線通訊技術中，如何判斷發射器的直流偏移是重要的議題。進一步而言，隨著無線通訊的世代演進，發射器各級電路所產生的直流偏移會造成射頻輸出訊號產生更大的雜訊。因此，如何判斷發射器各級電路所產生的直流偏移為本領域中重要的議題。
本揭示文件提供一種發射器。發射器包含射頻調變器、濾波電路、控制電路以及第一直流補償電路。濾波電路以一相序連接至射頻調變器，使射頻調變器依據該相序產生射頻訊號。控制電路用以在第一校正期間，控制該濾波電路以第一相序連接該射頻調變器，使射頻電路產生第一射頻訊號。在第二校正期間，控制濾波電路以第二相序連接該射頻調變器，使射頻調變器產生第二射頻訊號，其中第二相序具有與第一相序相反的相位。控制電路更用以依據第一射頻訊號以及第二射頻訊號計算並控制第一直流補償電路補償濾波電路的第一直流偏移。
本揭示文件提供一種校正方法。校正方法包含下列步驟。在第一校正期間，由控制電路控制濾波電路以第一相序連接射頻調變器，使射頻電路產生第一射頻訊號。在第二校正期間，由控制電路控制濾波電路以第二相序連接射頻調變器，使射頻電路產生第二射頻訊號，其中第二相序具有與第一相序相反的相位。由控制電路依據第一射頻訊號以及第二射頻訊號計算並控制第一直流補償電路補償濾波電路的第一直流偏移。
綜上所述，本揭示文件利用切換濾波電路連接至射頻調變器之間的相序，以產生相位互換前的第一射頻訊號以及相位互換後的第二射頻訊號，並由控制電路依據第一射頻訊號以及第二射頻訊號計算濾波電路的第一直流偏移，從而補償濾波電路的第一直流偏移。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本案所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本案所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。
本案說明書和圖式中使用的元件編號和訊號編號中的索引1~n，只是為了方便指稱個別的元件和訊號，並非有意將前述元件和訊號的數量侷限在特定數目。在本案說明書和圖式中，若使用某一元件編號或訊號編號時沒有指明該元件編號或訊號編號的索引，則代表該元件編號或訊號編號是指稱所屬元件群組或訊號群組中不特定的任一元件或訊號。
此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。
請參閱第1圖，第1圖為本揭露一實施例之發射器100在標準模式下以及第一校正期間的示意圖。如第1圖所示，發射器100包含數位訊號處理器DSP、數位類比轉換電路110、濾波電路120、切換電路130、射頻調變器140、放大電路160、天線170、控制電路180、第一直流補償電路182以及第二直流補償電路184。
數位訊號處理器DSP用以產生同相數位訊號I以及正交數位訊號Q至數位類比轉換電路110中的數位類比轉換器DACa以及數位類比轉換器DACb。數位類比轉換電路110中的數位類比轉換器DACa以及DACb分別轉換同相數位訊號I以及正交數位訊號Q為類比訊號BIP、BIN、BQP以及BQN並傳送至濾波電路120中的濾波器122以及124。
濾波器122依據由同相數位訊號I轉換的類比訊號BIP產生正端同相中頻訊號IF_IP，並自濾波器122的正端同相路徑輸出正端同相中頻訊號IF_IP。並且，濾波器122依據由同相數位訊號I在負相位轉換的類比訊號BIN產生負端同相中頻訊號IF_IN，並自濾波器122的正端正交路徑輸出負端同相中頻訊號IF_IN。
濾波器124依據由正交數位訊號Q轉換的類比訊號BQP產生正端正交中頻訊號IF_QP，並自濾波器122的正端正交路徑輸出正端正交中頻訊號IF_QP。並且，濾波器122依據由正交數位訊號Q在負相位轉換的類比訊號BQN產生負端正交中頻訊號IF_QN，並自濾波器122的負端正交路徑輸出負端正交中頻訊號IF_QN。
切換電路130電性耦接在濾波電路120以及射頻調變器140之間，切換電路130用以切換濾波電路120至射頻調變器140的電路路徑，使濾波電路120以不同的相序連接至射頻調變器140。
舉例而言，在第1圖所示的實施例中，於標準模式以及第一校正期間，切換電路130將濾波電路120的正端同相路徑連接至射頻調變器140的第一輸入端，將濾波電路120的負端同相路徑連接至射頻調變器140的第二輸入端，以使混頻器142利用本地震盪器150提供的同相本地震盪訊號，對正端同相中頻訊號IF_IP以及負端同相中頻訊號IF_IN進行混頻。
並且，切換電路130將濾波電路120的正端正交路徑連接至射頻調變器140的第三輸入端，將濾波電路120的負端正交路徑連接至射頻調變器140的第四輸入端，以使混頻器144利用本地震盪器150提供的正交本地震盪訊號，對正端正交中頻訊號IF_QP以及負端正交中頻訊號IF_QN進行混頻。
因此，射頻調變器140於標準模式下以及第一校正期間，依據「正、負、正、負」的第一相序接收正端同相中頻訊號IF_IP、負端同相中頻訊號IF_IN、正端正交中頻訊號IF_QP以及負端正交中頻訊號IF_QN，以產生第一射頻訊號RF11以及RF12，並且第一射頻訊號RF11以及RF12經疊加後產生第一射頻訊號RF1，第一射頻訊號RF1經放大電路160放大後產生第一射頻訊號RF1’，控制電路180自放大電路160讀取第一射頻訊號RF1’。
在一些實施例中，控制電路180包含檢測電路(未繪示)，以自放大電路160檢測第一射頻訊號RF1’。控制電路180依據射頻調變器140在不同輸入相序下所產生的輸出(例如，第一射頻訊號RF1’)，從而判斷濾波電路120的第一直流偏移以及射頻調變器140的第二直流偏移。如何判斷濾波電路120的第一直流偏移以及射頻調變器140的第二直流偏移，以使第一直流補償電路182以及第二直流補償電路184相應產生補償電流IDACA以及IDACB，將於後續實施例中詳細說明。
請參閱第2圖，第2圖為本揭露一實施例之射頻調變器140在標準模式下以及第一校正期間的示意圖。的示意圖。如第2圖所示，射頻調變器140包含元件Z1以及Z2、混頻器142以及144。元件Z1電性耦接在系統電壓端VDD以及第一射頻訊號RF11的輸出端之間。元件Z2電性耦接在系統電壓端VDD以及第一射頻訊號RF12的輸出端之間。在一些實施例中，元件Z1及Z2可以由阻抗(例如電阻或電感)實施。
混頻器142的中頻輸入級由電晶體M9以及M10組成。混頻器142的射頻輸出級由電晶體M1~M4組成。電晶體M1~M4分別用以接收由本地震盪器150提供的正端同相本地震盪訊號LO_IP、負端同相本地震盪訊號LO_IN、負端同相本地震盪訊號LO_IN以及正端同相本地震盪訊號LO_IP。
類似地，混頻器144的中頻輸入級由電晶體M11以及M12組成。電晶體M11以及M12分別用以接收正端正交中頻訊號IF_QP以及負端正交中頻訊號IF_QN。混頻器144的射頻輸出級由電晶體M5~M8組成。電晶體M5~M8分別用以接收由本地震盪器150提供的正端正交本地震盪訊號LO_QP、負端正交本地震盪訊號LO_QN、負端正交本地震盪訊號LO_QN以及正端正交本地震盪訊號LO_QP。
為了更佳的理解，請一併參閱第1~5圖。第3A圖為本揭露一實施例之校正方法200的流程圖。第3B圖
為本揭露一實施例之第3A圖的校正方法200之中的步驟S230的流程圖。第4圖為本揭露一實施例之發射器100在第二校正期間的示意圖。第5圖為本揭露一實施例之射頻調變器140在第二校正期間的示意圖。如第3A圖所示，校正方法S200包含步驟S200、S220、S230以及S240。
在步驟S240中，在第一校正期間，由控制電路控制濾波電路以第一相序連接射頻調變器，使該射頻電路產生第一射頻訊號。具體而言，在第一校正期間，控制電路180控制切換電路130將濾波電路120的正端同相路徑、負端同相路徑、正端正交路徑以及負端正交路徑依序連接至射頻調變器140的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端以及第四輸入端，使該濾波電路120以「正、負、正、負」的相序連接至射頻調變器140，如第1圖所示。
在第一校正期間，電晶體M9用以接收正端同相中頻訊號IF_IP，並且電晶體M10用以接收負端同相中頻訊號IF_IN。電晶體M11用以接收正端正交中頻訊號IF_QP，並且電晶體M10用以接收負端正交中頻訊號IF_QN。此時，第一射頻訊號RF11以及RF12經疊加後產生第一射頻訊號RF1會包含濾波電路120的第一直流偏移與射頻調變器140的第二直流偏移疊加的數值，如第2圖所示。相應地，在第一校正期間，控制電路180自放大電路160量測的第一射頻訊號RF’1亦會包含濾
波電路120的第一直流偏移與射頻調變器140的第二直流偏移疊加的第一數值。
在步驟S240中，在第二校正期間，由控制電路控制濾波電路以第二相序連接射頻調變器，使射頻電路產生第二射頻訊號。具體而言，在第二校正期間，控制電路180控制切換電路130將濾波電路120的正端同相路徑、負端同相路徑、正端正交路徑以及負端正交路徑依序連接至射頻調變器140的第二輸入端、第一輸入端、第四輸入端以及第三輸入端，使該濾波電路120以「負、正、負、正」的第二相序連接至射頻調變器140，如第4圖所示。
在第二校正期間，電晶體M9用以接收負端同相中頻訊號IF_IN，並且電晶體M10用以接收正端同相中頻訊號IF_IP。電晶體M11用以接收負端正交中頻訊號IF_QN，並且電晶體M10用以接收正端正交中頻訊號IF_QP，如第5圖所示。
此時，第二相序的相位「負、正、負、正」與第一項序的相位「正、負、正、負」相反。換言之，由於正端同相中頻訊號IF_IP與負端同相中頻訊號IF_IN的相位互換，並且正端正交中頻訊號IF_QP與負端正交中頻訊號IF_QN的相位互換，第二射頻訊號RF21以及RF22經疊加後產生第二射頻訊號RF2會包含濾波電路120的第一直流偏移的負數與射頻調變器140的第二直流偏移的疊加的數值。亦即，第二射頻訊號RF2會包含射頻調變器140的第二直流偏移減去濾波電路120的第一直流偏移的數值。相應地，在第二校正期間，由控制電路180中的檢測電路(未繪示)自放大電路160量測的第二射頻訊號RF2’亦會包含濾波電路120的第一直流偏移減去濾波電路120的第一直流偏移的第二數值。
在步驟S230中，由控制電路依據第一射頻訊號以及該二射頻訊號計算濾波電路的第一直流偏移以及射頻調變器的第二直流偏移。步驟S230更包含步驟S232、S234以及S236，如第3B圖所示。
在步驟S232中，由控制電路，依據第一射頻訊號計算出濾波電路的第一直流偏移以及射頻調變器的一第二直流偏移的疊加的一第一數值。在一些實施例中，自第一射頻訊號RF1減去放大電路160的增益可推得第一射頻訊號RF1’經由濾波電路120以及射頻調變器140而包含第一直流偏移加上第二直流偏移的第一數值。
在步驟S234中，由控制電路，依據第二射頻訊號計算出射頻調變器的第二直流偏移減去濾波電路的該第一直流偏移的第二數值。在一些實施例中，自第二射頻訊號RF2’減去放大電路160的增益可推得第二射頻訊號RF2經由濾波電路120以及射頻調變器140而包含負的第一直流偏移加上第二直流偏移的第二數值。
在步驟S236中，由控制電路，依據第一數值以及第二數值計算出第一直流偏移以及第二直流偏移。具體而言，由步驟S232以及步驟S234之中可以推得濾波電路120的第一直流偏移與射頻調變器140的第二直流偏移的聯立方程式。舉例而言，濾波電路120的第一直流偏移以「A」表示，射頻調變器140的第二直流偏移以「B」表示，所述的「第一數值」以「C」表示，並且所述的「第二數值」以「D」表示，可推得下列公式。
A+B=C
-A+B=D
因此，控制電路180透過上述的聯立方程可解出濾波電路120的第一直流偏移(A)以及射頻調變器140的第二直流偏移(B)。
如此，可接續步驟S240，由控制電路，控制第一直流補償電路補償濾波電路的第一直流偏移，並且控制第二直流補償電路補償射頻調變器的第二直流偏移。
在一些實施例中，控制電路180可依據第一直流偏移控制第一直流補償電路182產生至少一補償電流IDACA並與正端同相中頻訊號IF_IP、負端同相中頻訊號IF_IN、正端正交中頻訊號IF_QP、負端正交中頻訊號IF_QN其中一者或多者疊加，使濾波電路120的第一直流偏移消除，從而補償濾波電路120的第一直流偏移。
類似地，控制電路180可依據第二直流偏移控制第二直流補償電路184產生至少一補償電流IDACB(例如，第2圖所示的補償電流IDACB_IP、IDACB_IN、IDACB_QP以及IDACB_Qn)並分別疊加至電晶體M9~M12的第一端(例如，汲極端)，使射頻調變器140的第二直流偏移消除，從而補償射頻調變器140的第二直流偏移。
綜上所述，本揭示文件利用切換濾波電路120連接至射頻調變器140之間的相序，以產生相位互換前的第一射頻訊號RF1以及相位互換後的第二射頻訊號RF2，從而依據第一射頻訊號RF1以及第二射頻訊號RF2構成濾波電路120的第一直流偏移以及射頻調變器140的第二直流偏移的聯立方程組，且所述聯立方程組的解為濾波電路120的第一直流偏移的數值以及射頻調變器140的第二直流偏移的數值，進而依據聯立方程組的解分別對濾波電路120的第一直流偏移以及射頻調變器140的第二直流偏移進行直流偏移的補償操作。進一步而言，本揭示文件利用切換發射器100當中的不同級電路之間的連接路徑(相序)，並檢測發射器100的輸出端的訊號，即可判斷不同級電路所產生的直流偏移，從而大幅簡化檢測方式或電路架構。
雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100:發射器
110:數位類比轉換電路
120:濾波電路
122,124:濾波器
130:切換電路
140:射頻調變器
142,144:混頻器
150:本地震盪器
160:放大電路
170:天線
180:控制電路
182:第一直流補償電路
184:第二直流補償電路
200:校正方法
DSP:數位訊號處理器
DACa,DACb:數位類比轉換器
I:同相數位訊號
Q:正交數位訊號
BIP,BIN,BQP,BQN:類比訊號
RF11,RF12,RF1, RF1’:第一射頻訊號
RF21,RF22,RF2, RF2’:第二射頻訊號
IDACA,IDACB,IDACB_IP,IDACB_IN,IDACB_QP,IDACB_QN:補償電流
VDD:系統電壓端
Z1,Z2:元件
M1~M12:電晶體
LO_IP:正端同相本地震盪訊號
LO_IN:負端同相本地震盪訊號
LO_QP:正端正交本地震盪訊號
LO_QN:負端正交本地震盪訊號
IF_IP:正端同相中頻訊號
IF_IN:負端同相中頻訊號
IF_QP:正端正交中頻訊號
IF_QN:負端正交中頻訊號
S210、S220、S230、S232、S234、S236、S240:步驟
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖為本揭露一實施例之發射器在標準模式下以及第一校正期間的示意圖。
第2圖為本揭露一實施例之射頻調變器在標準模式下以及第一校正期間的示意圖。
第3A圖為本揭露一實施例之校正方法的流程圖。
第3B圖為本揭露一實施例之第3A圖的校正方法200之中的步驟S230的流程圖。
第4圖為本揭露一實施例之發射器在第二校正期間的示意圖。
第5圖為本揭露一實施例之射頻調變器在第二校正期間的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:發射器
110:數位類比轉換電路
120:濾波電路
122,124:濾波器
130:切換電路
140:射頻調變器
142,144:混頻器
150:本地震盪器
160:放大電路
170:天線
180:控制電路
182:第一直流補償電路
184:第二直流補償電路
DSP:數位訊號處理器
DACa,DACb:數位類比轉換器
I:同相數位訊號
Q:正交數位訊號
BIP,BIN,BQP,BQN:類比訊號
IF_IP:正端同相中頻訊號
IF_IN:負端同相中頻訊號
IF_QP:正端正交中頻訊號
IF_QN:負端正交中頻訊號
RF11,RF12,RF1:第一射頻訊號
RF1’:第一射頻訊號
IDACA,IDACB:補償電流
Claims (9)
- 一種發射器，包含：一射頻調變器；一濾波電路，以一相序連接至該射頻調變器，使該射頻調變器依據該相序產生一射頻訊號；一控制電路，用以：在一第一校正期間，控制該濾波電路以一第一相序連接該射頻調變器，使該射頻調變器產生一第一射頻訊號；以及在一第二校正期間，控制該濾波電路以一第二相序連接該射頻調變器，使該射頻調變器產生一第二射頻訊號，其中該第二相序具有與該第一相序相反的相位；以及根據該第一射頻訊號以及該第二射頻訊號計算該濾波電路的一第一直流偏移以及該射頻調變器的一第二直流偏移；一第一直流補償電路，用以補償電路補償該濾波電路的該第一直流偏移；以及一第二直流補償電路，用以補償該射頻調變器的該第二直流偏移。
- 如請求項1所述之發射器，其中：該控制電路依據該第一射頻訊號計算出該濾波電路的該第一直流偏移以及該射頻調變器的該第二直流偏移的 疊加的一第一數值；以及該控制電路依據該第二射頻訊號計算出該射頻調變器的該第二直流偏移減去該濾波電路的該第一直流偏移的一第二數值。
- 如請求項2所述之發射器，其中該控制電路依據該第一數值以及該第二數值計算出該第一直流偏移以及該第二直流偏移。
- 如請求項1所述之發射器，更包含：一切換電路，電性耦接在該射頻調變器以及該濾波電路之間，其中該控制電路控制該切換電路用以：在該第一校正期間，控制該切換電路以該第一相序連接該濾波電路以及該射頻調變器，使該射頻調變器產生該第一射頻訊號；以及在該第二校正期間，控制該切換電路以該第二相序連接該濾波電路以及該射頻調變器，使該射頻調變器產生該第二射頻訊號。
- 如請求項4所述之發射器，其中該濾波電路具有一正端正交路徑、一負端正交路徑、一正端同相路徑以及一負端同相路徑，並且該射頻調變器具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一第四輸入端，其中該控制電路控制該切換電路用以： 在該第一校正期間，將該濾波電路的該正端同相路徑、該負端同相路徑、該正端正交路徑以及該負端正交路徑依序連接至該射頻調變器的該第一輸入端、該第二輸入端、該第三輸入端以及該第四輸入端；以及在該第二校正期間，將該濾波電路的該正端同相路徑、該負端同相路徑、該正端正交路徑以及該負端正交路徑依序連接至該射頻調變器的該第二輸入端、該第一輸入端、該第四輸入端以及該第三輸入端，以使該射頻調變器產生該第二射頻訊號。
- 如請求項1所述之發射器，更包含：一數位類比轉換電路，用以產生一正端同相基頻訊號、一負端同相機頻訊號、一正端正交基頻訊號以及一負端正交基頻訊號至該濾波電路。
- 如請求項1所述之發射器，更包含：一數位訊號處理器，用以產生一同相數位訊號以及一正交數位訊號至一數位類比轉換電路。
- 如請求項1所述之發射器，更包含：一本地震盪器，用以提供正交本地震盪訊號以及同相本地震盪訊號至該射頻調變器。
- 一種校正方法，包含： 在一第一校正期間，由一控制電路控制一濾波電路以一第一相序連接一射頻調變器，使該射頻調變器產生一第一射頻訊號；在一第二校正期間，由該控制電路控制該濾波電路以一第二相序連接該射頻調變器，使該射頻調變器產生一第二射頻訊號，其中該第二相序具有與該第一相序相反的相位；由該控制電路根據該第一射頻訊號以及該第二射頻訊號計算該濾波電路的一第一直流偏移以及該射頻調變器的一第二直流偏移；由該控制電路控制一第一直流補償電路補償該濾波電路的該第一直流偏移；以及由該控制電路控制一第二直流補償電路補償該射頻調變器的該第二直流偏移。
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