I/Q不平衡校准装置、方法及使用其装置的发射机系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种I/Q不平衡校准方法，包括顺序地将第一同相及正交校准信号输入到发射机系统的前端电路，以顺序地获取和采用差值估计第一及第二校准信号强度；根据估计的第一及第二校准信号强度计算I/Q增益不平衡值；顺序地输入第二同相校准信号、及第二同相校准信号和第二正交校准信号的两者到发射机系统的前端电路，以顺序地获取和估计第三和第四校准信号强度，其中根据I/Q增益不平衡校准第一同相和正交校准信号，产生第二同相和正交校准信号；以及，根据估计的第三和第四校准信号强度计算I/Q相位不平衡值。

【技术实现步骤摘要】
I/Q不平衡校准装置、方法及使用其装置的发射机系统
本专利技术关于信号处理领域，特别是关于一种同相/正交(in-phase/quadrature，I/Q)不平衡校准装置、方法及使用其装置的发送器系统。
技术介绍
在发送器系统中，基带信号通过数字模拟转换(digital-analogconversion)、低通滤波、本地振荡(localoscillating，LO)信号混合、同相和正交信号整合、带通滤波及中频(IF)信号进行混频处理，因此产生射频(RF)信号。所述处理可通过多个电路实施，并且由于半导体工艺变化，同相通道(I通道，in-phasechannel)及正交通道(Q通道，quadraturechannel)的电路处理的同相及正交基带信号可能而具有偏移。所述偏移又称为I/Q不平衡，并且必须以校准或校准处理I/Q不平衡(包括I/Q增益及相位不平衡)。模拟数字转换器(analog-digitalconverter，ADC)可用于对处理后的射频信号进行采样以校准I/Q不平衡，并且模拟数字转换器的采样率应大于射频信号的信号带宽。然而，对于采用毫米波通信频带的发射机系统，信号带宽超大，例如几千兆赫兹(GHz)，因此模拟数字转换器应具有每秒几千兆比特(Gb/s)的采样率。由于超高采样率造成的巨大功耗会影响发射机系统的散热，设计超高采样率的模拟数字转换器是一项挑战，即使是在超高采样率的模拟数字转换器设计地很好的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个目的是提出一种I/Q不平衡校准装置和方法，能估计和校准I通道及Q通道的增益不平衡及相位不平衡(即I/Q增益不平衡及I/Q相位不平衡)，而无需使用超高采样率的模拟数字转换器，因此得以降低成本和功耗。本专利技术的另一个目的是提出一种发射机系统，其使用I/Q不平衡校准装置或方法，并且采用毫米波通信频带，例如第五代移动通信系统。为了至少实现上述目的，本专利技术提出一种I/Q不平衡校准装置，适于操作在I/Q不平衡校准模式的发射机系统中，包括：校准信号产生器、I/Q不平衡校准器、信号强度获取电路、I/Q不平衡估计器。其中校准信号产生器，用于选择性地产生第一同相校准信号、第一正交校准信号、以及所述第一同相校准信号和所述第一正交校准信号的两者。I/Q不平衡校准器，电连接所述校准信号产生器，用于在接收到I/Q增益不平衡值之后，对所述第一同相校准信号及所述第一正交校准信号进行I/Q增益不平衡校准，以产生第二同相校准信号和第二正交校准信号，并且选择性地将所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第一同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者输出至所述发射机系统的前端电路。信号强度获取电路，电连接所述发射机系统的所述前端电路，用于选择性地获取并输出第一至第四校准信号强度中的其中一者，其中所述第一至第四校准信号强度对应于第一至第四校准信号，所述前端电路分别处理所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者以相对应地产生所述第一至第四校准信号的其中一者。I/Q不平衡估计器，电连接所述信号强度获取电路，通过差值估计选择性地估计所述第一至第四校准信号强度中的其中一者，根据第一校准信号估计强度和第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据第三校准信号估计强度和第四校准信号估计强度计算I/Q相位不平衡值。为了至少实现上述目的，本专利技术提出一种发射机系统，包括前端电路和I/Q不平衡校准装置。在一实施例中，在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，执行所述I/Q相位不平衡值的计算；以及在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，所述I/Q增益不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q增益不平衡校准值；以及在执行所述I/Q相位不平衡值的计算之后，所述I/Q相位不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q相位不平衡补价值。在一实施例中，信号强度获取电路包括：平方计算电路及低通滤波器。其中平方计算电路，电连接所述前端电路，用于对接收的所述第一至第四校准信号中的其中一者进行平方计算。低通滤波器，电连接所述平方计算电路和所述I/Q不平衡估计器，用于对所述第一到第四校准信号的平方的其中一者进行低通滤波，以分别产生所述第一至第四校准信号强度的其中一者。在一实施例中，I/Q不平衡估计器包括：差值估计器及控制器。其中差值估计器，电连接所述信号强度获取电路，用以根据累加数据信号产生参考信号强度，将所述参考信号强度与所述第一至第四校准信号强度的其中一者进行比较，并逐渐增加所述累加数据信号直到所述参考信号强度接近并且不小于所述第一至第四校准信号强度的其中一者。控制器，电连接所述差值估计器、所述I/Q不平衡校准器及所述校准信号产生器，用以根据所述第一及第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据所述第三及第四校准信号估计强度计算所述I/Q相位不平衡值。在一实施例中，差值估计器包括：数字模拟转换器(DAC)、比较器、延迟单元及加法器。其中数字模拟转换器，电连接所述控制器，用以接收所述控制器根据所述累加信号产生的所述累加数据信号，所述数字模拟转换器由所述控制器的第一时脉信号所触发，以对所述累加数据信号进行数字模拟转换，以生成所述参考信号强度。比较器，电连接所述信号强度获取电路和所述数字模拟转换器，用以将所述参考信号强度与所述第一至第四校准信号强度的其中一者进行比较，当所述参考信号强度小于所述第一至第四较准信号强度的其中一者时，输出差值信号，并且当所述参考信号强度不小于所述第一至第四校准信号强度的其中一者时，输出零。加法器，电连接所述延迟单元和所述比较器，其中所述延迟单元由所述控制器的第二时脉信号所触发，以延迟从所述加法器输出的所述累加信号，所述加法器将所述延迟单元的输出信号及所述比较器的输出信号相加，以产生所述累加信号。在一实施例中，对应于所述第一校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为M0，对应于所述第二校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为Ml，所述I/Q增益不平衡值被表示为ΔG，并且ΔG＝SQRT(Ml/M0)-l，其中所述第三校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为K0，对应于所述第四校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为K1，所述I/Q相位不平衡值被表示为Δθ，并且Δθ＝sin-l{[l-(Kl/2K0)]}。综上，本专利技术所提出的I/Q不平衡校准装置具有成本更低，功耗更低，硬件复杂度更低的优点。并且本专利技术提出的发射机系统，其使用I/Q不平衡校准装置或方法，能采用毫米波通信频带。有关本专利技术的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其它的图。图1是本专利技术实施例具有I/Q不平衡校准装置的发射机系统的方块图；图2是本专利技术实施例累加信号的示波图；图3是本专利技术实施例I/Q不平衡校准方法的流程图。符号说明1发射机系统11基带发射器12I/Q不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种I/Q不平衡校准装置，适于操作在I/Q不平衡校准模式的发射机系统中，其特征在于，包括：校准信号产生器，用于选择性地产生第一同相校准信号、第一正交校准信号、以及所述第一同相校准信号和所述第一正交校准信号的两者；I/Q不平衡校准器，电连接所述校准信号产生器，用于在接收到I/Q增益不平衡值之后，对所述第一同相校准信号及所述第一正交校准信号进行I/Q增益不平衡校准，以产生第二同相校准信号和第二正交校准信号，并且选择性地将所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者输出至所述发射机系统的前端电路；信号强度获取电路，电连接所述发射机系统的所述前端电路，用于选择性地获取并输出第一至第四校准信号强度中的其中一者，其中所述第一至第四校准信号强度对应于第一至第四校准信号，所述前端电路分别处理所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者以相对应地产生所述第一至第四校准信号的其中一者；及I/Q不平衡估计器，电连接所述信号强度获取电路，通过差值估计选择性地估计所述第一至第四校准信号强度中的其中一者，根据第一校准信号估计强度和第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据第三校准信号估计强度和第四校准信号估计强度计算I/Q相位不平衡值。...

【技术特征摘要】
2017.12.19 US 15/846,7921.一种I/Q不平衡校准装置，适于操作在I/Q不平衡校准模式的发射机系统中，其特征在于，包括：校准信号产生器，用于选择性地产生第一同相校准信号、第一正交校准信号、以及所述第一同相校准信号和所述第一正交校准信号的两者；I/Q不平衡校准器，电连接所述校准信号产生器，用于在接收到I/Q增益不平衡值之后，对所述第一同相校准信号及所述第一正交校准信号进行I/Q增益不平衡校准，以产生第二同相校准信号和第二正交校准信号，并且选择性地将所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者输出至所述发射机系统的前端电路；信号强度获取电路，电连接所述发射机系统的所述前端电路，用于选择性地获取并输出第一至第四校准信号强度中的其中一者，其中所述第一至第四校准信号强度对应于第一至第四校准信号，所述前端电路分别处理所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者以相对应地产生所述第一至第四校准信号的其中一者；及I/Q不平衡估计器，电连接所述信号强度获取电路，通过差值估计选择性地估计所述第一至第四校准信号强度中的其中一者，根据第一校准信号估计强度和第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据第三校准信号估计强度和第四校准信号估计强度计算I/Q相位不平衡值。2.根据权利要求1所述的I/Q不平衡校准装置，其特征在于，在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，执行所述I/Q相位不平衡值的计算；以及在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，所述I/Q增益不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q增益不平衡校准值；以及在执行所述I/Q相位不平衡值的计算之后，所述I/Q相位不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q相位不平衡校准值。3.根据权利要求1所述的I/Q不平衡校准装置，其特征在于，所述信号强度获取电路包括：平方计算电路，电连接所述前端电路，用于对接收的所述第一至第四校准信号中的其中一者进行平方计算；及低通滤波器，电连接所述平方计算电路和所述I/Q不平衡估计器，用于对所述第一到第四校准信号的平方的其中一者进行低通滤波，以分别产生所述第一至第四校准信号强度的其中一者。4.根据权利要求1所述的I/Q不平衡校准装置，其特征在于，所述I/Q不平衡估计器包括：差值估计器，电连接所述信号强度获取电路，用以根据累加数据信号产生参考信号强度，将所述参考信号强度与所述第一至第四校准信号强度的其中一者进行比较，并逐渐增加所述累加数据信号直到所述参考信号强度接近并且不小于所述第一至第四校准信号强度的其中一者；及控制器，电连接所述差值估计器、所述I/Q不平衡校准器及所述校准信号产生器，用以根据所述第一及第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据所述第三及第四校准信号估计强度计算所述I/Q相位不平衡值。5.根据权利要求4所述的I/Q不平衡校准装置，其特征在于，所述差值估计器包括：数字模拟转换器，电连接所述控制器，用以接收所述控制器根据所述累加信号产生的所述累加数据信号，所述数字模拟转换器由所述控制器的第一时脉信号所触发，以对所述累加数据信号进行数字模拟转换，以生成所述参考信号强度；比较器，电连接所述信号强度获取电路和所述数字模拟转换器，用以将所述参考信号强度与所述第一至第四校准信号强度的其中一者进行比较，当所述参考信号强度小于所述第一至第四较准信号强度的其中一者时，输出差值信号，并且当所述参考信号强度不小于所述第一至第四校准信号强度的其中一者时，输出零；延迟单元；及加法器，电连接所述延迟单元和所述比较器，其中所述延迟单元由所述控制器的第二时脉信号所触发，以延迟从所述加法器输出的所述累加信号，所述加法器将所述延迟单元的输出信号及所述比较器的输出信号相加，以产生所述累加信号。6.根据权利要求1所述的I/Q不平衡校准装置，其特征在于，对应于所述第一校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为M0，对应于所述第二校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为Ml，所述I/Q增益不平衡值被表示为ΔG，并且ΔG＝SQRT(Ml/M0)-l，其中所述第三校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为K0，对应于所述第四校准信号估计强度的所述累加数据信号被表示为K1，所述I/Q相位不平衡值被表示为Δθ，并且Δθ＝sin-l{[l-(Kl/2K0)]}。7.一种发射机系统，其特征在于，包括：基带发射器，包括校准信号产生器，于I/Q不平衡校准模式，所述校准信号产生器用于选择性地产生第一同相校准信号、第一正交校准信号、以及所述第一同相校准信号和所述第一正交校准信号的两者；I/Q不平衡校准器，电连接所述校准信号产生器，于I/Q不平衡校准模式，用于对所述第一同相校准信号及所述第一正交校准信号进行I/Q增益不平衡校准，以在接收到I/Q增益不平衡值之后产生第二同相校准信号和第二正交校准信号，并选择性地输出所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第一同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者；前端电路，电连接所述I/Q不平衡校准器，于I/Q不平衡校准模式，用于选择性地接收及处理所述第一同相校准信号、所述第一正交校准信号、所述第二同相校准信号、以及所述第二同相校准信号和所述第二正交校准信号的两者以相对应地产生第一至第四校准信号的其中一者；信号强度获取电路，电连接所述发射机系统的所述前端电路，于I/Q不平衡校准模式，用于选择性地获取并输出第一至第四校准信号强度中的其中一者，其中所述第一至第四校准信号强度分别对应于第一至第四校准信号；及I/Q不平衡估计器，电连接所述信号强度获取电路，于I/Q不平衡校准模式，通过差值估计选择性地估计所述第一至第四校准信号强度中的其中一者，根据第一校准信号估计强度和第二校准信号估计强度计算所述I/Q增益不平衡值，以及根据第三校准信号估计强度和第四校准信号估计强度计算I/Q相位不平衡值。8.根据权利要求7所述的发射机系统，其特征在于，在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，执行所述I/Q相位不平衡值的计算；以及在执行所述I/Q增益不平衡值的计算之后，所述I/Q增益不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q增益不平衡校准值；以及在执行所述I/Q相位不平衡值的计算之后，所述I/Q相位不平衡值被传输至所述I/Q不平衡校准器以设置I/Q相位不平衡补价值。9.根据权利要求7所述的发射机系统，其特征在于，所述信号强度获取电路包括：一平方计算电路，电连接所述前端电路，用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：管延城，周泓廷，
申请(专利权)人：徐克铭，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71