[发明专利]RF接收机及RF接收方法

说明书

技术领域

本申请涉及对数字IQ校准的系数估计。

背景技术

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Amp coef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(phase coef)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Amp coef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。