TWI825510B - 無線收發器之校正電路及校正方法 - Google Patents

無線收發器之校正電路及校正方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露了一種無線收發器的校正電路及校正方法，無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，傳送路徑包含射頻電路及基頻放大器。校正方法包含：根據一第一增益設定值設定該射頻電路之一目標增益；透過一耦合路徑及該接收路徑接收一第一輸入訊號；量測該第一輸入訊號的一第一功率；根據一第二增益設定值設定該射頻電路的該目標增益；透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號；量測該第二輸入訊號的一第二功率；計算該第一功率與該第二功率之一功率差值；以及根據該功率差值調整該基頻放大器及一數位電路的至少其中一者。

Description

無線收發器之校正電路及校正方法
本發明是關於無線收發器，尤其是關於無線收發器之校正電路及校正方法。
一個無線收發器（wireless transceiver）的發射端有線性調整功率的需求，而發射端的一個功率設定值對應到數個電路（例如功率放大器、混頻器）的增益的組合。然而，射頻類比電路不像數位電路一樣準確。此外，製成偏移與電路板佈局差異（阻抗變化）也會造成無線收發器在實際操作時，其發射端無法在既有的功率設定值內調整到想要之功率。因此，需要校正電路及校正方法來對無線收發器進行校正。
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電路及校正方法以改善先前技術的不足。
本發明之一實施例提供一種無線收發器的校正方法，該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一射頻電路及一基頻放大器，該校正方法包含：（A）根據一第一增益設定值設定該射頻電路之一目標增益；（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）根據一第二增益設定值設定該射頻電路的該目標增益；（E）透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號；（F）量測該第二輸入訊號的一第二功率；（G）計算該第一功率與該第二功率之一功率差值；以及（H）根據該功率差值調整該基頻放大器及一數位電路的至少其中一者。
本發明之另一實施例提供一種無線收發器的校正電路，該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一射頻電路及一基頻放大器，該校正電路用來執行以下步驟：（A）根據一第一增益設定值設定該射頻電路之一目標增益；（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）根據一第二增益設定值設定該射頻電路的該目標增益；（E）透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號；（F）量測該第二輸入訊號的一第二功率；（G）計算該第一功率與該第二功率之一功率差值；以及（H）根據該功率差值調整該基頻放大器及一數位電路的至少其中一者。
本發明之無線收發器的校正電路及校正方法能夠校正無線收發器的發射功率，以克服製成偏移與電路板佈局差異所造成的功率誤差。
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之校正電路及校正方法。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之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之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是本發明無線收發器及其校正電路的功能方塊圖。數位電路100包含校正電路110及儲存電路120。無線收發器105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105透過傳送路徑130傳送輸出訊號（例如第一輸出訊號TS1或第二輸出訊號TS2，經由天線171發射），並且透過接收路徑140接收輸入訊號（例如第一輸入訊號RS1或第二輸入訊號RS2，經由天線172或衰減器152接收）。傳送路徑130包含數位類比轉換器（digital-to-analog converter, DAC）132、基頻放大器134及射頻電路135，射頻電路135包含混頻器136及功率放大器（power amplifier, PA）138。在一些實施例中，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及混頻器146。在另一些實施例中，接收路徑140更包含低雜訊放大器（low-noise amplifier, LNA）148。無線收發器105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。
基頻放大器134的增益g1、混頻器136的增益g2以及功率放大器138的增益g3為可調。數位電路100可以藉由控制訊號Ctrl1、控制訊號Ctrl2及控制訊號Ctrl3分別調整或設定增益g1、增益g2及增益g3。調整基頻放大器134的增益g1、調整混頻器136的增益g2以及調整功率放大器138的增益g3為本技術領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。射頻電路135的目標增益是增益g2及增益g3的乘積。
傳送路徑130的整體增益的因子包含增益g1、增益g2及增益g3換言之，可以藉由調整增益g1、增益g2及增益g3的任一者來調整傳送路徑130的整體增益。數位電路100根據增益設定值（可以儲存於儲存電路120中）來設定傳送路徑130的整體增益，每個增益設定值對應於一個射頻電路135的目標增益（即，對應於一個增益g2及增益g3的組合）。以下的說明假設儲存電路120儲存4個增益設定值：GA1、GA2、GA3、GA4。
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：校正電路110根據第一增益設定值設定射頻電路135的目標增益。當第一次執行圖2之流程時，第一增益設定值為GA1、GA2、GA3、GA4的其中之一。第一輸出訊號TS1的頻率響應跟第一增益設定值有關。本此步驟中，校正電路110透過控制訊號Ctrl2設定混頻器136的參數，以及透過控制訊號Ctrl3設定功率放大器138的參數。
步驟S215：校正電路110透過耦合路徑150（或160）及接收路徑140接收第一輸入訊號RS1。第一輸出訊號TS1經過耦合路徑150（或160）及接收路徑140成為第一輸入訊號RS1。耦合路徑150為有線的路徑，位於無線收發器105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。當校正電路110透過耦合路徑150接收第一輸入訊號RS1時，校正電路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S220：校正電路110量測第一輸入訊號RS1的第一功率P1。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。校正電路110並記錄測得的第一功率P1。
步驟S225：校正電路110根據第二增益設定值設定射頻電路135的目標增益。步驟S225與步驟S210相似，第二增益設定值不等於第一增益設定值。舉例來說，當第一增益設定值為GA1時，第二增益設定值為GA2。第二輸出訊號TS2的頻率響應跟第二增益設定值有關。
步驟S230：校正電路110透過耦合路徑150（或耦合路徑160）及接收路徑140接收第二輸入訊號RS2。步驟S230與步驟S215相似。第二輸出訊號TS2經過耦合路徑150（或160）及接收路徑140成為第二輸入訊號RS2。
步驟S235：校正電路110量測第二輸入訊號RS2的第二功率P2。步驟S235與步驟S220相似。
步驟S240：校正電路110計算第一功率P1與第二功率P2的功率差值。
步驟S245：校正電路110判斷功率差值是否落於目標範圍內。更明確地說，假設第一增益設定值所對應的理想功率是Pi1，且第二增益設定值所對應的理想功率是Pi2，則目標範圍的下限及上限可以分別是R1*|Pi1-Pi2|以及R2*|Pi1-Pi2|（R1＜R2，例如R1=0.8，R2=1.2）。理想上，步驟S240所得到的功率差值應該等於|Pi1-Pi2|。因此，當功率差值|P1-P2|不落於目標範圍內時（即，步驟S245的判斷結果為否），代表功率差值|P1-P2|與理想的差值|Pi1-Pi2|差距過大（即，功率誤差過大）。
步驟S250：校正電路110根據功率差值調整基頻放大器134及/或數位電路100。校正電路110可以在類比域（即，透過控制訊號Ctrl1調整基頻放大器134的增益）及/或數位域（即，調整數位電路100的增益）來校正或補償射頻電路的增益（例如，校正或補償第一增益設定值與第二增益設定值之間的增益間隙（gain gap））。在一些實施例中，調整基頻放大器134及數位電路100的其中一者即可達到校正或補償的目的。在數位域調整增益為本技術領域具有通常知識者所熟知，故不再贅述。
步驟S255：校正電路110判斷是否仍有未處理的增益設定值。當步驟S255的結果為是，則校正電路110執行步驟S210以繼續迭代（iteration）；當步驟S255的結果為否，則校正電路110結束校正程序（步驟S260）。
當校正電路110執行迭代時（即，再次執行步驟S210至步驟S255），校正電路110以前一次迭代的第二增益設定值作為本次迭代的第一增益設定值（例如，承上例，以GA2作為第一增益設定值），並且以前一次迭代的第二增益設定值的下一個增益設定值作為本次迭代的第二增益設定值（例如，承上例，以GA3作為第二增益設定值）。舉例來說，當儲存電路120儲存4個增益設定值（GA1、GA2、GA3、GA4）時，每次迭代的第一增益設定值及第二增益設定值如圖3所示。當校正電路110第二次執行步驟S255時，因為尚有增益設定值GA4未被處理，所以步驟S255的結果為是（即，需進行第三次迭代）。當校正電路110第三次執行步驟S255時，因為已經沒有未處理的增益設定值，所以步驟S255的結果為否。
如圖3所示，三次迭代共依序處理四個增益設定值（GA1、GA2、GA3、GA4）。因此，N次迭代係依序處理N+1個增益設定值，N為大於1的整數。在一些實施例中，依序被處理的複數個增益設定值（GA1、GA2、GA3、…）依照升冪或降冪之順序排列（即，該些增益設定值所對應的增益依序排列）。如此一來，當圖2的校正流程結束後，射頻電路135的增益變得更為線性。
在一些實施例中，複數個增益設定值降冪排列（即，GA1＞GA2＞GA3…）。在步驟S250中，當功率差值|P1-P2|小於R1*|Pi1-Pi2|時（代表P2過大），則校正電路110藉由減小基頻放大器134及/或數位電路100的增益來補償增益間隙；反之，當功率差值|P1-P2|大於R2*|Pi1-Pi2|時（代表P2過小），則校正電路110藉由增加基頻放大器134及/或數位電路100的增益來補償增益間隙。
在另一些實施例中，複數個增益設定值升冪排列（即，GA1＜GA2＜GA3…）。在步驟S250中，當功率差值|P1-P2|小於R1*|Pi1-Pi2|時（代表P2過小），則校正電路110藉由增加基頻放大器134及/或數位電路100的增益來補償增益間隙；反之，當功率差值|P1-P2|大於R2*|Pi1-Pi2|時（代表P2過大），則校正電路110藉由減小基頻放大器134及/或數位電路100的增益來補償增益間隙。
在一些實施例中，校正電路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、微控制器、微處理單元、數位訊號處理電路（digital signal processor, DSP）或其等效電路。校正電路110藉由執行儲存在儲存電路120中的程式碼或程式指令來執行圖2的步驟。在另一些實施例中，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校正電路110，也就是說，校正電路110可以是有限狀態機（finite-state machine, FSM）、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。
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，在一些實施例中，前揭的流程圖中所提及的步驟可依實際操作調整其前後順序，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。
105:無線收發器 100:數位電路 110:校正電路 120:儲存電路 130:傳送路徑 132:數位類比轉換器 134:基頻放大器 135:射頻電路 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,Ctrl3:控制訊號 TS1:第一輸出訊號 TS2:第二輸出訊號 RS1:第一輸入訊號 RS2:第二輸入訊號 S210,S215,S220,S225,S230,S235,S240,S245,S250,S255,S260:步驟
圖1為本發明無線收發器及其校正電路之一實施例的功能方塊圖； 圖2為本發明無線收發器之校正方法之一實施例的流程圖；以及 圖3為本發明之校正方法數次迭代中的第一增益設定值及第二增益設定值的一例子。
S210,S215,S220,S225,S230,S235,S240,S245,S250,S255,S260:步驟

Claims (8)

  1. 一種無線收發器的校正方法，該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一射頻電路及一基頻放大器，該校正方法包含：(A)根據一第一增益設定值設定該射頻電路之一目標增益；(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)根據一第二增益設定值設定該射頻電路的該目標增益；(E)透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號；(F)量測該第二輸入訊號的一第二功率；(G)計算該第一功率與該第二功率之一功率差值；(H)根據該功率差值調整該基頻放大器及一數位電路的至少其中一者；以及(I)執行第二次步驟(A)至步驟(H)，其中，第二次步驟(A)之該第一增益設定值係第一次步驟(D)之該第二增益設定值。
  2. 如請求項1之校正方法，其中步驟(A)至步驟(H)係被執行N次，共依序處理N+1個增益設定值，N為大於1之整數，且該N+1個增益設定值所對應的增益係依升冪或降冪之順序排列。
  3. 如請求項1之校正方法，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之校正方法，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. 一種無線收發器的校正電路，該無線收發器包含一傳送路徑及一接收路徑，該傳送路徑包含一射頻電路及一基頻放大器，該校正電路用來執行以下步驟：(A)根據一第一增益設定值設定該射頻電路之一目標增益；(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)根據一第二增益設定值設定該射頻電路的該目標增益；(E)透過該耦合路徑及該接收路徑接收一第二輸入訊號；(F)量測該第二輸入訊號的一第二功率；(G)計算該第一功率與該第二功率之一功率差值；(H)根據該功率差值調整該基頻放大器及一數位電路的至少其中一者；以及(I)執行第二次步驟(A)至步驟(H)，其中，第二次步驟(A)之該第一增益設定值係第一次步驟(D)之該第二增益設定值。
  6. 如請求項5之校正電路，其中步驟(A)至步驟(H)係被執行N次，共依序處理N+1個增益設定值，N為大於1之整數，且該N+1個增益設定值所對應的增益係依升冪或降冪之順序排列。
  7. 如請求項5之校正電路，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。
  8. 如請求項5之校正電路，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。
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