[发明专利]用于校正IQ失衡的设备和方法

说明书

技术领域

本主题一般涉及收发器的同相和正交信号失衡（IQ失衡），并且更具体地涉及用于收发器IQ失衡的自我自动校正的方法和电路。

背景技术

典型的现代无线通信收发器由IQ调制发送器和正交接收器组成。接收器包括将输入射频（RF）载波信号转换为中频（IF）信号的下转换器级。发送器包括将IF输入信号转换为RF输出信号的上转换器级。

具体地，正交接收器执行复杂的下转换，从而RF信号分开并且乘以本地振荡器（LO）和LO的正交版本。实际上，在接收器的一个分支中，输入信号在LO频率处与余弦波形相乘，而在其它分支中，输入信号在LO频率处与正弦波形相乘。所得输出已知为同相（I）和正交（Q）IF分量。

IQ调制发送器执行复杂的上转换，从而IQ IF输入信号乘以LO和LO的正交版本，并且然后求和并且放大。实际上，在发送器的一个分支中，I输入信号在LO频率处与余弦波形相乘，而在其它分支中，Q输入信号在LO频率处与正弦波形相乘。所得输出是RF调制信号。

关于它们的相对幅度、相对相位或两者，在上/下转换器的模拟分量和/或LO路径和/或收发器IF路径中的缺点可导致在I和O分支之间的失衡。这种失衡称为IQ失衡（IQI），其可对无线收发器的性能具有显著影响。使用具有对于许多未来应用预期的高格局的OFDM调制，这在直接转换的接收器中尤其如此。

当（IF分支或LO分支的）I和Q分量的幅度和/或相位失配时，IQ失衡可发生。例如，当I和Q分支具有不完全是90°的相位差时，或当I和Q分支具有不相等的幅度时。可有利于失配的模拟分量是混频器、IF放大器、IF滤波器、ADC、DAC等。

IQ失衡可同样是频率相关的。这种失配主要来自IF部分。

失配的实际值（无需校准并且采用精心设计）在相位差中是1°-5°，并且在幅度或增益差中是0.1dB-0.5dB。这些数值导致20dB-40dB的图像载波抑制。

IQ失衡对发送（Tx）和接收（Rx）EVM以及因此对敏感性具有直接影响。通常我们将其对EVM的贡献称为图像载波抑制比（IMR）。对如线性和集成相位噪音的额外参数的EVM相关强调了对EVM的IQ失衡的影响。特别是当执行直接转换接收器并且使用更高的数据格局时，对于OFDM调制，IQI被认为至关重要。

用于校正IQ失衡的许多算法完全在数字域中执行。一些算法在数字域中做IQ失衡测量，但是在模拟域中作校正。

发明内容

本主题的目的是公开驻留在RF芯片内的一种设备，其包括：检测单元，用于检测在IQ信号中的IQ失配；模拟校准模块，其包括用于校准在相位分量中的IQ失配的第一模拟校准机构，以及用于校准在幅度分量中的IQ失配的第二模拟校准机构；控制单元，用于确定IQ信号的校准序列。

在一些情况下，第一模拟校准机构包括运算放大器和多个电阻器。

在一些情况下，第一模拟校准机构变换在同相分量和正交分量之间的相对相位。

在一些情况下，第二模拟校准机构包括用于操纵述幅度的动态电阻器。

在一些情况下，第二模拟校准机构包括数字模拟转换器和用于确定用于操纵幅度的动态电阻器的电阻的晶体管。

在一些情况下，校准模块被配置成在相位分量中的IQ失配和在幅度分量中的IQ失配的预定义失配水平中操作。

在一些情况下，设备进一步包括用于消除设备模拟电气组件自失配的校准交叉机构。

本主题的另一个目的是公开用于校正在包括发送单元和接收单元的收发器中的IQ失衡的方法，该方法包括：校准在发送单元中的IQ失衡；切换收发器成回路模式；使用从发送器单元的输出接收的信号，来校准在接收单元中的IQ失衡。

在一些情况下，该方法进一步包括在发送器单元处接收RF发送信号的步骤。

在一些情况下，根据接收的RF发送信号的包络而校正在发送单元中的IQ失配。

在一些情况下，在两倍于接收的RF发送信号包络频率的频率中测量功率。

在一些情况下，根据从发送器单元输出接收的信号图像频率中的测量功率而校正在接收信号中的IQ失配。

在一些情况下，使用模拟校正模块而校正在发送单元中的IQ失配。

在一些情况下，该方法进一步包括在接收的IQ信号上执行自动增益控制的步骤。

在一些情况下，校准IQ失衡包括如下步骤：

校准相位IQ失衡；

校准增益IQ失衡；

采样在发送单元输出中的包络；