一种射频电路单元的射频域校准系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种射频电路单元的射频域校准系统及方法，该系统在射频域对电路元件组成的射频电路器件、电路模块及收发电路系统通过校准单元进行调控与校准。所述校准单元包括校准控制单元和校准调节单元，其中，校准控制单元生成校准控制信号，驱动校准调节单元对射频电路单元进行电路结构、几何尺度及工作参数的可编程、自适应、实时调节，使射频电路单元工作在预期状态并实现性能优化。与现有技术的数字域校准系统相比，本发明专利技术的射频域校准系统具有更小的芯片面积、更低成本、更高的模式调控灵活性及配置灵活性。灵活性及配置灵活性。灵活性及配置灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种射频电路单元的射频域校准系统及方法


[0001]本专利技术属于电子科学与
，涉及一种射频集成电路器件及收发机的射频域校准系统与方法。

技术介绍

[0002]随着集成的功能越来越复杂，射频收发电路系统（或称为射频收发机）需要在不同功能、不同模式、不同协议、宽范围的不同频带以及信道带宽之间进行实时切换。由电路元件组成的射频器件、射频模块、射频电路系统称为射频电路单元或简称电路单元。因为器件模型、设计仿真以及制作工艺的偏差、工作条件差异以及长时间使用引起的器件和电路老化，会导致电路单元无法工作在预期的最佳状态，从而产生失真失配现象。为保证不同模式、不同条件下工作在预期状态并具有更好性能，如何对射频电路单元的结构、参数进行实时调控和校准以及性能优化，成为射频集成电路芯片设计领域的一项关键技术。对功能性工作电路单元进行调控、校准的校准电路单元简称校准单元。
[0003]文献“D. J. McLaurin et al. A highly reconfigurable 65nm CMOS RF
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：包括校准单元和射频电路单元；所述校准单元包括校准控制单元和校准调节单元；校准控制单元包括存储器、运算单元、逻辑控制单元以及总线；其中，存储器用于存储校准的指令；运算单元用于校准控制单元中的数据运算；逻辑控制单元，用于把指令从存储器中取出，译码后发出相应的控制信号；总线，用于连接运算单元、存储器以及逻辑控制单元，实现运算单元、存储器、逻辑控制单元之间的信息传递和交互；所述校准控制单元，生成校准控制信号，驱动和调控所述校准调节单元；将射频电路单元的校准控制单元集成在一起；校准调节单元包括开关或开关阵列网络，以及调谐网络、电阻网络、传输线网络、变压器网络的一种或多种组合；校准调节单元的电感、电容、电阻、传输线、变压器的元件参数采用分立值或连续可变值；所述校准调节单元，通过开关或开关阵列网络，调控射频电路单元的结构、几何尺度、工作参数以及输入输出节点的工作参数；校准控制单元通过硅基半导体工艺实现，射频电路单元、校准调节单元通过硅基半导体工艺或化合物半导体工艺实现；相同工艺的电路通过单片集成，不同工艺的电路通过系统级封装集成。2.根据权利要求1所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：还包括射频域校准的微处理器；将射频电路单元的校准控制单元集成在射频域校准的微处理器中。3.根据权利要求1所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：通过校准单元进行调控和校准的射频收发电路系统或电路模块由单通道或多通道组成，具有变频结构或相控结构或二者组合结构，工作在通信、雷达、导航、跟踪、成像、测量、电子对抗模式中的一种或多种组合，工作频率覆盖射频频段，或微波、毫米波频段，或太赫兹频段，或以上不同频段的组合。4.根据权利要求3所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：对变频收发机或电路模块在射频域通过校准单元进行调控和校准的电路器件、电路模块包括：变频收发机的接收链路，在天线接收到信号以后，电路器件按照连接顺序依次包括低噪声放大器、下变频混频器、接收机频率综合器、接收机可编程增益放大器、接收机滤波器；其中，接收机频率综合器与下变频混频器相连，为接收链路提供本振信号；变频收发机的发射链路，在天线发射信号之前，电路器件按照连接顺序依次包括发射机滤波器、发射机可编程增益放大器、发射机频率综合器、上变频混频器、功率放大器或驱动放大器；其中，发射机频率综合器与上变频混频器相连，为发射链路提供本振信号；其中，低噪声放大器、混频器、功率放大器或驱动放大器的校准调节单元各自包括偏置调节子单元、幅度调节子单元、相位调节子单元；可编程增益放大器、滤波器、运算放大器的校准调节单元各自包括偏置调节子单元、幅度调节子单元、相位调节子单元、直流失调消除子单元；频率综合器的校准调节单元包括幅度调节子单元、相位调节子单元。
5.根据权利要求3所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：对相控收发机或电路模块在射频域通过校准单元进行调控和校准的电路器件、电路模块包括：相控收发机的接收链路，在天线接收到信号之后，通过校准单元进行调控和校准的电路器件按照连接顺序依次包括低噪声放大器、接收机移相器、接收机衰减器、功率合成器；相控收发机的发射链路，通过功率分配器把输入信号进行功分之后，在天线发射信号之前，通过校准单元进行调控和校准的电路器件按照连接顺序依次包括发射机衰减器、发射机移相器、功率放大器或驱动放大器；其中，移相器的校准调节单元包括偏置调节子单元、相位调节子单元；衰减器的校准调节单元包括偏置调节子单元、幅度调节子单元；功率合成器、功率分配器的校准调节单元包括传输线调节子单元。6.根据权利要求3所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：所述校准系统包括可重构收发机或电路模块、可重构调节电路、校准单元；其中，可重构调节电路包括开关或开关阵列网络，以及调谐网络、电阻网络、传输线网络、变压器网络的一种或多种组合；所述可重构调节电路的调谐网络及电阻网络，其中电感、电容、电阻、传输线、变压器的元件参数采用分立值或连续可变值；可重构调节电路和可重构收发机中的可重构电路器件或模块连接。7.根据权利要求1所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：还包括反馈电路单元；所述反馈电路单元包括校准观测接收机、信号检测单元和信号传输单元；校准观测接收机，从接收到输入信号开始按照连接顺序依次包括低噪声放大器、下变频混频器、接收机频率综合器、接收机可编程增益放大器、接收机滤波器中的一个或多个电路器件，或者复用收发电路系统的接收链路；校准观测接收机用于接收从射频电路单元输出的信号；信号检测单元用于将校准观测接收机接收到的信号进行分类、提取、放大、量化，并检测出有用信号；信号传输单元用于将信号检测单元检测出的有用信号传输至校准控制单元。8.根据权利要求7所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：所述反馈电路单元用于收发电路系统中发射链路的射频域预失真校准。9.根据权利要求1所述的一种射频电路单元的射频域校准系统，其特征在于：所述射频域校准系统还包括射频域和数字域的联合校准电路；射频域和数字域的联合校准电路包括射频域的校准单元、电路单元，数字域校准的微处理器MCU，模拟
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数字信号转换器ADC/数字
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模拟信号转换器DAC，数字校准算法电路、数据接口电路、基带电路；数字校准算法电路用于实现数字校准算法程序；数字校准算法程序包括正交误差校正算法、直流失调校正算法、IQ路失配校正算法、本振泄露校正算法、镜像抑制校正算法、数字预失真校正算法；数字域校准的微处理器MCU运行数字校准控制程序，调控数字校准算法电路、数据接口电路和基带电路；数据接口电路用于数字校准算法电路、基带电路之间的信息交互；基带电路用于处理数字基带信号。10.一种用于权利要求1
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9任意一项所述的射频电路单元的射频域校准系统的校准方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：外部输入或内部产生校准指令；步骤2：校准控制单元中的存储器接收并存储校准指令；步骤3
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1：校准控制单元中的逻辑控制单元把校准指令从存储器中取出；步骤3
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2：校准控制单元中的运算单元根据校准指令进行数据运算；步骤3
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3：运算单元经过运算后产生的数据，通过总线传递到逻辑控制单元进行译码；步骤3
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4：逻辑控制单元输出校准控制信号，驱动和调控所述校准调节单元；步骤4：校准调节单元通过开关或开关阵列网络，调控射频电路单元的结构、几何尺度、工作参数以及输入输出节点的工作参数；校准控制单元通过校准调节单元对射频电路单元进行调控，使其工作在预期状态，实现对射频电路单元的可编程、可配置、自适应、实时校准及性能优化。11.根据权利要求10所述的射频电路单元的射频域校准系统的校准方法，其特征在于：步骤4中，对变频收发机进行调控和校准，包括：步骤4
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A1：通过校准控制单元调控电路器件对应的校准调节单元对电路器件进行校准，包括：通过校准控制单元调控低噪声放大器、混频器的偏置调节子单元、幅度调节子单元、相位调节子单元，对低噪声放大器、混频器进行性能参数的校准；通过校准控制单元调控功率放大器或驱动放大器的偏置调节子单元、幅度调节子单元、相位调节子单元，对功率放大器或驱动放大器进行性能参数的校准；通过校准控制单元调控可编程增益放大器、滤波器、运算放大器的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄风义，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：