RF接收机及RF接收方法技术

一种RF接收机系统和方法是用IF正交混合，其中具有在数字域的进一步混合和通道滤波，以隔离所需要的频率。系数估计单元用于从过滤的同相和正交所需要的信号和从过滤的同相和正交镜像信号产生相位校正系数和振幅校正系数。

【技术实现步骤摘要】
RF接收机及RF接收方法
本申请涉及对数字IQ校准的系数估计。
技术介绍
接收机系统经常使用所谓的IQ系统接收较高频率的RF信号，在IQ系统中RF信号与正弦波和余弦波混合(所谓正交混合)，产生I(同相)和Q(正交相位)信号。当在数字处理时，这种所谓的中频(IF)信号通过放大器，滤波器和ADC(模数转换器)进行进一步处理。图1示出了这种接收机系统可能的实施方式。接收机具有模拟前端10和数字校正部分12。在模拟部分中，使用混频器12将输入RF信号与中频载波混合产生I和Q分量。这些通过滤波器16过滤，然后被放大和通过模数转换器18转化为数字信号。模数转换器的输出可以包含超过一个的所需通道。这些通道通常位于由转换器转换的信号频带中的不同的频率。进一步的数字处理包括选择所需的通道和抑制不需要的通道。混频器，IF滤波器，放大器和转换器都是模拟元件，它们可以产生在I和Q路径之间的振幅和相位误差。对于I分支的振幅传递函数应该与对于Q分支的振幅传递函数相同，以及两个分支之间的相位应该是90度用于最佳镜像抑制(IR)。如果不是这样，它会导致限制的IR性能，特别是会产生所需信号与所谓的镜像频带混合的结果。已经提出通过应用如图1所示的数字校正算法的方法来改善IR。这些方法集中在校准与频率无关的误差，其中振幅误差和相位误差被假设是与频率无关的。图1所示的补偿系统12在I路径中提供可变增益以提供相对增益调整，同时将Q路径的可变部分的增加提供给I路径以提供相位调整。只包含相位失配的模数转换器的输出可以用信号的采样版本表示：其中A等于调制的阻断信号，w是混合频率，t是时间和是相位失配。阻断信号是位于所需信号空间的负频率空间的信号。当IQ失配出现时，这会引起在所需频带的信号内容。公式可以表示如下：和被假设为常数或变化非常慢，因为它们代表接收机的相位失配。几乎等于cos(wt)，因为φ被假设为是小的。在任何情况下，偏离将被振幅校正所补偿。是误差并且它可以用系数值减去Q路径的按比例的部分(A*sin(wt))来校正。因此，振幅是通过控制可变放大器20的系数Ampcoef来校正的，以及相位是通过控制可变放大器22的系数相位coef(phasecoef)来校正的。加法器23增加(如果放大是负的时或减去)放大的Q通道进入I通道。由系数估计单元24获得系数。当系数被设置到正确的值时，所产生的信号I’和Q’具有改善的IR性能。这些信号被系数估计单元使用，从而实现反馈控制环。图2示出了可能的系数估计单元24的实施。通过对I’和Q’样本之间的相关求积分来确定相位系数(乘法器26用于执行相关，放大器28，积分器30)。通过对I’和Q’的绝对样本值之间的差求积分来确定振幅差(幅值单元31，加法器32，放大器34，积分器36)。相位系数和振幅差的输出通过下面的公式近似。对于这些计算，在公式中应用对称的相位和振幅差，以简化公式。使中频模数转换器输出如下：公式1其中Δ等于I和Q分支之间的振幅差，是相位差。A是调制的阻断信号，w是调制频率。阻断信号位于频率w，和在频率-w具有不需要的镜像。对于图2的系数估计单元，通过减去用于振幅估计的I和Q分支的绝对值来获得系数，和I和Q分支相乘来获得相位信息。积分器36和30抑制任何高频内容。对于振幅估计，减小的绝对值(D)等于：正弦或余弦函数的绝对值的平均值等于2/π。用于振幅估计的平均值Davg可以被表示为：Davg＝|A|*Δ*2/π这是用于确定Ampcoef的振幅失配的方法。对于相位估计，I和Q相乘导致信号P：这可以表示如下：补偿方法通常补偿小的振幅和相位偏移。同样地，假设≈1和可以简化结果。为了计算平均相位检测值(Pavg)，sin(2wt)接近0。Pavg可以通过以下公式估计：这是用于确定相位失配的方法，用于确定相位coef的值。Pavg的增益不怎么依赖于振幅失配Δ，但是这种失配Δ被假定为远小于1，因此不会对相位指示器的强度影响很大。在估计路径中的增益决定在校准系统中的系数跟踪的速度和准确度。只要系数和信号频率的函数相同，对于整个信号频带，IR性能是相等的。当在不同的信号频率处最佳的振幅和相位系数是不同时，镜像抑制(IR)对一个频率是好的和对剩余的信号频带是差的。这对于宽带系统是一个问题，在宽带系统中多个频率位置被信号内容所占用。系数可能对于一个频率被优化，而对另一个频率是感兴趣的。图3示出了一个例子，其中在模数转换器的输出处的信号频带中出现与频率相关的误差。频率轴是按比例的从而+0.5等于Fs/2和-0.5等于-Fs/2，其中Fs等于转换器的采样率。在标准化的频率0.1和0.3出现强阻断，导致在频率-0.1和-0.3的镜像。通过图2的算法得出的系数对于频率-0.1是最佳的。例如，应用图1的宽带优化。相位和振幅公式表示阻断信号A影响指示信号的增益。系数估计单元的输出主要由信号频带中最强的信号所决定。对于这个例子，最强的信号位于0.1和它的镜像在-0.1。系数对于+/-0.1是最佳的，这表示在这个例子中系数对于+/-0.3不是理想的。曲线示出了未补偿的频谱。区域40示出了补偿功能如何改变频谱。如图所示，位于-0.3和-0.1处的峰值被减小。在-0.1处的减小更大因为系数是最佳的。如果在频率-0.3处的小信号是需要的(未在图中示出)，则系数不是最佳的。这导致差的IR，在这个例子中为43dB。如果只需要频谱的一小部分用于进一步处理(例如-0.3附近的频谱)，在ADC之后可以是数字混频器和(抽样)滤波器。混频器混合所需要的频带到零-IF以及抽样滤波器隔离所需要的信号和去除剩余部分。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据一个实施例，提供一种RF接收机，包括：正交混频器，正交混频器接收RF输入信号和输出同相和正交通道；用于同相和正交通道的模数转换器；振幅补偿器，基于振幅校正系数校准一个或两个通道的振幅以校正振幅失配；相位补偿器，基于相位校正系数校准两个通道的相对相位以校正相位失配；第一混频器，通过与第一频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交所需要的信号，以及在第一混频器的输出处的第一数字通道滤波器产生过滤的同相所需要的信号和过滤的正交所需要的信号；第二混频器，通过与第二频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交镜像信号，以及在第二混频器的输出处的第二数字通道滤波器产生过滤的同相镜像信号和过滤的正交镜像信号；系数估计单元，用于从过滤的同相和正交所需要的信号和从过滤的同相和正交镜像信号产生相位校正系数和振幅校正系数。这种接收机使用数字通道过滤的输出以优化在模拟正交混合中的缺陷的数字校正。第一和第二混合频率用于将所想要的通道移动到基带和将所需要的通道的镜像移动到基带。这样，低通滤波器足以从不想要的通道隔离想要的通道。在一个实施例中，系数估计单元包括：第三混频器，用于将过滤的同相和正交所需要的信号与第三频率混合以产生偏移的同相和正交所需要的信号；第四混频器，用于将过滤的同相和正交镜像信号与第四频率混合以产生偏移的同相和正交镜像信号，第四频率是第一频率的负值；和加法器，用于结合偏移的同相和正交信号以产生结合的同相信号和结合的正交信号。相加的信号在零频率相对的两边具有清洁的所需要的和镜像IQ信号。第四频率可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RF接收机，其特征在于，包括：正交混频器(14)，用于接收RF输入信号和输出同相和正交通道；用于同相和正交通道的模数转换器(18)；振幅补偿器(20)，用于基于振幅校正系数校准一个或两个通道的振幅以校正振幅失配；相位补偿器(22)，用于基于相位校正系数校准两个通道之间的相对相位以校正相位失配；第一混频器(50)，用于通过与第一频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交所需要的信号，以及在第一混频器的输出处的第一数字通道滤波器(52)产生过滤的同相所需要的信号和过滤的正交所需要的信号；第二混频器(51)，用于通过与第二频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交镜像信号，以及在第二混频器的输出处的第二数字通道滤波器(53)产生过滤的同相镜像信号和过滤的正交镜像信号；系数估计单元(60)，用于从过滤的同相和正交所需要的信号和从过滤的同相和正交镜像信号产生相位校正系数和振幅校正系数。

【技术特征摘要】
2014.01.10 EP 14150824.21.一种RF接收机，其特征在于，包括：正交混频器(14)，用于接收RF输入信号和输出同相和正交通道；用于同相和正交通道的模数转换器(18)；振幅补偿器(20)，用于基于振幅校正系数校准一个或两个通道的振幅以校正振幅失配；相位补偿器(22)，用于基于相位校正系数校准两个通道之间的相对相位以校正相位失配；第一混频器(50)，用于通过与第一频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交所需要的信号，以及在第一混频器的输出处的第一数字通道滤波器(52)产生过滤的同相所需要的信号和过滤的正交所需要的信号；第二混频器(51)，用于通过与第二频率混合从振幅校准的和相位校准的通道产生同相和正交镜像信号，以及在第二混频器的输出处的第二数字通道滤波器(53)产生过滤的同相镜像信号和过滤的正交镜像信号；系数估计单元(60)，用于从过滤的同相和正交所需要的信号和从过滤的同相和正交镜像信号产生相位校正系数和振幅校正系数；其中，系数估计单元(60)包括：第三混频器(62)，用于将过滤的同相和正交所需要的信号与第三频率混合以产生偏移的同相和正交所需要的信号；第四混频器(64)，用于将过滤的同相和正交镜像信号与第四频率混合以产生偏移的同相和正交镜像信号，第四频率是第一频率的负值；和加法器(65)，用于结合偏移的同相和正交信号以产生结合的同相信号和结合的正交信号；振幅系数电路(31,32,34,36)，用于获得结合的同相信号和结合的正交信号之间的振幅差；相位系数电路(26,28,30)，用于获得结合的同相信号和结合的正交信号之间的相位差。2.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，第四频率等于模数转换器采样频率除以4。3.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，振幅系数电路包括积分器(36)，所述积分器(36)用于对结合的同相信号的样本和结合的正交信号的样本之间的差求积分。4.根据权利要求1所述的接收机，其特征在于，相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·鲁滕，吕西安·约翰内斯·布伦默斯，扬·范信德瑞，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL