[发明专利]带有相位和振幅检测的自动正交网络

说明书

技术领域

本发明涉及正交(quadrature)频率转换器，并且更特别地涉及带有相位和振幅检测以消除频率转换器输出中的相位和振幅误差两者的自动正交网络。

背景技术

正交(I/Q)频率转换器依赖于具有一对混频器，其被正交本地振荡器信号(即，相同频率但90度异相的两个信号)驱动。实现所期望的结果的更简单方法之一是输入单一频率到具有两个相移路径的正交网络，一个路径具有串联电阻器，其后面是分路电容(RC)，而另一个路径具有串联电容，其后面是分路电阻(CR)。如果电阻相等并且电容相等，那么对于单一频率输入存在特定的频率，其中两个路径的输出具有相等的振幅并且处于正交的相位。在该特定的频率之外，当相位关系被保持时，振幅可以变化。

从本地振荡器(LO)生成正交信号的一种方法使用振幅检测器和反馈控制回路，其调整RC和CR路径中的电阻值或电容值，直到正交信号在振幅上相匹配。U.S.专利No.5,644,260(DaSilva)和G.B.专利No.1,345,274(Ratzel)说明了此方法。然而，当网络的非变化元件不相匹配时，当可变元件未精确地追踪时，或者当存在寄生元件时，此方法不能生成完美的相位正交和相等振幅。例如，由于一些非理想的组件(R与另一个相比太大或者太小，或者C具有相同的问题，等等)，一个正交信号路径中的RC电路的频率太低，而另一个正交信号路径中的CR电路的频率太高。图1是DaSilva实现方式的图形表示，其示出了在指定的频率(100MHz)下正交信号在振幅上相等，但是两个正交信号之间的相位差分跨越频谱而变化，在此示例中在100MHz的LO频率下相位差是100°而不是90°。为了实现适当的相位关系，结合所检测的振幅来使用静态的Vcal信号，该Vcal信号选自针对特定的本地振荡器信号输入的频率的表格中。然而，该Vcal信号不能说明由于时间和温度导致的网络的动态变化，因此网络需要频率校准或者总是有某些相位误差呈现。

在振幅匹配不重要的情况下，一种可替换方法使用相位检测器和反馈回路来调整一个正交(RC)路径或另一个正交(CR)路径，直到实现完美的相位正交，如U.S.专利No.4,908,532(Chadwick)所说明的那样。然而，忽略振幅匹配可能导致振幅误差，即使信号经过限幅级。由于在大范围的振幅差上相位差可能是90°，所以一侧或另一侧可能是如此缺乏信号以致于限幅放大器不能限幅。这导致两个混频器之间的差的匹配，因为本地振荡器电平在对混频器的输入处不相同。

期望的是一种用于正交频率转换器的自动正交网络，其为从本地振荡器中得到的正交信号提供相等的振幅和理想的正交相位。

发明内容

因此，本发明提供一种带有相位和振幅检测的自动正交网络，其为从本地振荡器中得到的正交信号提供相等的振幅和理想的正交相位。RC电路提供一个正交路径，而CR电路提供另一个正交路径。来自RC/CR电路的输出是被检测振幅的以产生振幅控制信号。该输出也是振幅受限的，并且限幅器输出处的输出之间的相位被检测来产生相位控制信号。将该振幅和相位控制信号组合来针对RC/CR电路生成相应的控制信号以自动地调整RC/CR电路，使得正交信号具有相等的振幅和理想的正交相位。

当结合附图和权利要求阅读时，根据下面的详细描述，本发明的目的、优点和其它新颖的特征是显而易见的。

附图说明

图1是一种现有技术方法的图形图示，该方法为输入的本地振荡器信号保证相等的振幅的正交信号，但不理想的相位正交。

图2是根据本发明的自动正交网络的框图视图。

图3是来自根据本发明的自动正交网络的正交输出的图形图示。

具体实施方式

现在参考图2，本地振荡器信号被输入到一对路径中，一个路径(RC)具有第一可变电阻器12，其与第一电容器14串联而接地，而另一个路径(CR)具有第二电容器16，其与第二可变电阻器18串联而接地。相应的路径的电阻器/电容器连接处被耦合到相应的缓冲线性放大器级20，22的输入。来自放大器级20，22的输出被输入到相应的二极管峰值检波器24，26来检测从放大器级输出的信号的相应振幅。来自二极管峰值检波器24，26的振幅信号被输入到第一差分d.c.放大器28，在输出处的差值是d.c.振幅控制信号-在振幅相等的情况下差值是零，或者差值是正的或是负的，取决于哪个振幅信号更大。