专利名称：具有载波泄露补偿的正交调制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种正交调制器。
本发明还涉及一种包括一个正交调制器的无线电通信设备，以及一种调制方法。
在美国专利US5012208中公开了一种正交调制器，其对在正交调制器的同相和正交分支中的载波泄露具有自适应抑制功能。在最初调整正交调制和选择匹配部件时，通过向该同相和正交分支施加一个适当的直流补偿(直流)，即可基本消除这种载波泄露。很多因素，诸如温度、频率、负载阻抗和载波功率偏差均不足以补偿载波泄露。在所述美国专利US5012208中，公开了一种复杂的控制环，用以自适应地调整本地振荡器到射频混频器的输出的泄露信号，这种控制环在其反馈通路中具有相关器和积分器。在一个与正交调制器耦合的射频功率放大器的输出端，该控制环连续地测定并使被发射的射频功率相关，同时与其相关地连续向正交调制器的输入端注入直流偏移补偿值。
在美国专利US5396196中公开了一种与所述US5012208中公开的类型相似的载波泄露补偿。此外，其中所述的载波泄露补偿控制环需要一个复杂的伪噪音发生器。
在日本文摘No.07202961中的具有正交调制器的发射机中，公开了一种载波泄露补偿电路。一个直流电平检测器测定正交调制器基带端的直流电平。根据这些测出的基带直流偏移信号，一个调整电路调整基带正交信号的直流电平。
本发明的一个目的是提供一种具有一个简单而坚固(robust)的载波泄露补偿装置的正交调制器。
本发明的另一个目的是提供一种正交调制器，其中在预定时刻执行载波泄露补偿。
本发明的另一个目的是提供一种正交调制器，其中由补偿装置本身产生的可能直流偏移或其它干扰被消除。
本发明还有一个目的是容易地控制载波泄露补偿的应用。
本发明还有一个目的是消除串音干扰。
依据本发明，所提供的正交调制器包括
一个同相正交调制支路，由第一数模转换器、第一防混叠滤波器、第一求和装置和第一混频器的第一串联连接构成；一个正交调制支路，由第二数模转换器，第二防混叠滤波器、第二求和装置和第二混频器的第二串联连接构成；一个本地振荡装置，用于分别向所述第一和第二混频器提供第一本地振荡信号和第二本地振荡信号；一个分别与所述第一和第二混频器的输出耦合的第三求和装置，所述第三求和装置提供一个经过正交调制的信号；载波泄露测量装置，用于测定所述同相调制支路中的所述第一本地振荡信号的第一载波泄露信号和所述正交支路中的所述第二本地振荡信号的第二载波泄露信号；一个可控信号发生装置，用于产生第一单调递增信号和第二单调递增信号；以及保存装置，用于保存所述第一和第二单调递增信号的值，所述保存装置与所述第一和第二求和装置耦合以形成反馈回路；所述载波泄露测量装置采用第一状态和第二状态，其中在第一状态中测定所述第一和第二载波泄露信号，而在第二状态中控制所述可控信号发生装置停止产生所述第一和第二单调递增信号，在测量所述第一和第二载波泄露信号的过程中，从所述第一状态变为采用第二状态。
本发明基于这样的理解影响载波泄露的参数通常缓慢地随着时间而变，从而不必进行连续的补偿。基于这种理解，认识到一个简单而坚固的载波泄露补偿可以在特定的时间点被可操作地实现，例如在接通电源时或者也可能在通信装置中进行频道转换时。当用于诸如宽带CDMA通信设备之类的通信装置中时，在理论上不需要频道转换，只需要将载波泄露补偿应用到通信设备的通电过程中。在这种情况下，在通电之后，用于载波泄露补偿分量的电源被切断，从而在这样的便携式通信设备中实现省电。
最好所述载波泄露检测装置包括一个第一同步检测器和一个第一比较器的第一串联连接和一个第二同步检测器和一个第二比较器的第二串联连接，所述第一和第二比较器的相应输出信号控制所述可控信号发生装置停止产生所述第一和第二单调递增信号。这里的载波泄露被正确测量，同时一个明确的标准可用于停止载波泄露补偿。
最好所述可控信号发生装置包括第一计数器和耦合于所述载波泄露测量装置之间的第一状态机，以及一个第二计数器和耦合于所述载波泄露测量装置之间的第二状态机，当所述载波泄露装置处于所述第一状态时，所述第一和第二状态机将时钟脉冲馈给所述第一和第二计数器，而所述载波泄露装置处于所述第二状态时，停止向所述计数器馈给时钟脉冲。这里一个非常简单的装置被用于数字地产生可控数量的直流偏移补偿，直到载波泄露测量装置停止直流偏移补偿为止。
提供一个数模转换器，用于简单地注入一个表示数字产生的补偿的模拟直流补偿信号。滤波器用于滤除由测量装置中的同步检测器引入的双频载波分量。在这些同步检测器之前，提供了放大器用于抑制由同步检测器引入的直流偏移，这些同步检测器另外还引入额外的载波泄露。
图1简略示出了一个无线电通信设备的方框图。
图2是依据本发明的正交调制器的第一实施例的方框图。
图3是依据本发明的正交调制器的第二实施例的方框图。
图4示出了用于依据本发明的正交调制器中的发生器信号。
图5示出了用于依据本发明的正交调制器中的状态机。
图6示出了依据本发明的正交调制器的一部分电路图。
在附图中，相同的标记表示相同的特征。
图1简略地示出了一个无线电通信设备1的方框图。无线电通信设备1包括至少一个与天线3耦合的发射机2。在无线电通信设备1是一个无线电收发机的情况下，无线电通信设备1还包括一个只示出了一个低噪音放大器5的接收机4，和一个天线收发转换开关6，或其它任何将发射机2和接收机4与天线3耦合的适用设备。发射机2包括一个正交调制器7和一个耦合于正交调制器7与天线3之间的功率放大器8。这种无线电收发机结构在所属技术领域中是公知的。所示的无线电收发机可以是一个FD/TDMA系统，一个CDMA系统，一个无绳电话系统或其它任何适用系统中的蜂窝式无线电收发机。正交调制器7的输入信号为分别提供给正交调制器的同相和正交支路的实时数字信号I(n)和Q(n)，n为一个整数，表示要被调制的位、片或码元。正交调制器7包括一个电源控制输入9，正交调制器的选择部分可通过它而断电，这种电路选择部分的断电在电路领域中是公知技术。
图2是依据本发明的正交调制器7的第一实施例的方框图。正交调制器7包括一个同相调制支路10和一个正交调制支路11。同相调制支路10由第一数模转换器12，第一防混叠滤波器13、第一求和装置14和第一混频器15的第一串联连接构成，而正交调制支路11由第二数模转换器16、第二防混叠滤波器17、第二求和装置18和第二混频器19的第二串联连接构成。模数转换器12提供一个重构信号I(nT),T为一个重构周期。防混叠滤波器13提供一个滤波模拟信号I(t)。同样，在正交支路11中，数模转换器16提供一个重构信号Q(nT)，防混叠滤波器17提供一个滤波模拟信号Q(t)。正交调制器7还包括一个本地振荡器20，其与第一混频器15的一个差分输入21耦合，并通过一个90度移相设备22与第二混频器19的一个差分输入23耦合。本地振荡器20向同相和正交混频器15和19提供一个载波信号。正交调制器7还包括求和装置24，用于对混频后的正交调制器信号Im(t)和Qm(t)求和。正交调制器提供一个正交调幅输出信号s(t)。依据本发明，正交调制器7还包括用于测量信号Im(t)中的第一载波泄露信号和测量信号Qm(t)中的第二载波泄露信号的载波泄露测量装置，该载波泄露测量装置包括第一串联连接25和第二串联连接26，第一串联连接25与同相支路10耦合，而第二串联连接26与正交支路11耦合，在给定的实施例中分别与混频器15和16的输出耦合。第一串联连接25的一个输出27与状态机29的一个输入28耦合，而第二串联连接26的一个输出30与状态机29的一个输入31耦合。第一串联连接25是第一放大器40，第一同步检测器41，第一滤波器42和第一比较器43相串联。第二串联连接26是第二放大器44，第二同步检测器45，第二滤波器46和第二比较器47相串联。另外状态机29的输入为一个控制信号ctl和一个系统时钟信号clk。在输出侧，状态机29与用于产生将从滤波模拟信号I(t)和Q(t)中被分别减去的第一单调递增信号sig1和第二单调递增信号sig2的可控信号发生装置耦合。更详细地，可控信号发生装置包括一个第一计数器50和一个第二计数器51，第一和第二计数器50和51被状态机29控制。正交调制器7还包括用于保存信号sig1和sig2的值的保存装置，该保存装置包括一个用于保存信号sig1的值的第三数模转换器52和一个用于保存信号sig2的第四数模转换器53。在所示的正交调制器7中，本地振荡器20可通过一个调谐控制输入60而可调。关于载波泄露补偿，本发明的正交调制器7的特征在于一个设定和遗忘(set-and-forget)正交调制器。原则上，在正交调制器7或无线电通信设备1加电时测量正交泄露，并一次完成正交泄露补偿。但是如果需要，也可以在其它时刻进行补偿，例如在从一个频道调到另一个频道时。
为了避免从调制支路10和11引入直流偏移，支路10和11的数字输入信号被设为零。最好在载波泄露补偿期间，功率放大器8被关闭以便防止未调制载波的传输。
正交调制器7中载波泄露的设定和遗忘操作如下所述。在对正交调制器7加电的同时，第一和第二同步检测器41和45测量同相和正交支路10和11中的载波泄露，而同时状态机29启动第一和第二计数器50和51，使得单调递增信号sig1和sig2被分别从滤波模拟信号I(t)和Q(t)中减去。反馈回路用于载波泄露缩减。当同相和调制支路10和11中的载波泄露最小时，比较器43和47分别反复命令状态机29终止计数器50和51，使得数模转换器52和53分别保存计数器50和51的当前值。
图3是依据本发明的正交调制器7的第二实施例的方框图。在这个简单的设定和意外载波偏移补偿实施例中，只能得到对滤波器13和17的直流偏移补偿。在这个实施例中，比较器43和47显示出比滤波器13和17更低的直流偏移。载波泄露测量装置分出输出信号s(t)而代替在同相和调制支路中分支。然后一个控制信号控制状态机29停止向同相和调制支路10和11输入补偿信号。为了节省引线数，比较器43和47的输出27和30可被多路复用。
图4示出了依据本发明的正交调制器7中所使用的发生器信号。可控信号发生装置最好由计数器50和51构成，即本发明的一个简单数字实施方案。在这样一个实施例中，由状态机29启动计数器50和51，而补偿信号sig1和sig2作为斜坡信号rmp，如图4所示。能够应用其它的单调递增补偿信号，例如图中所示的平方根信号sqt。在启动载波泄露补偿时，这样的一个平方根信号显示出一个较陡的斜坡。这个补偿过程很快。用于产生这样的平方根信号的数字信号发生器在所属技术领域中属于公知技术。也可以利用可控模拟信号发生器来代替所述的数字发生器，尽管存在着设定和遗忘补偿信号失控，即在较长的运行时间内不稳定的危险。可以选择电容性保存装置作为保存装置。
图5示出了用在依据本发明的正交调制器7中的状态机29。状态机29包括一个用作系统时钟clk的一个启动/停止控制信号str的输入70。从而启动/停止控制信号str和系统时钟信号clk都被输入到用于补偿信号的同相和正交支路输入控制的相应与门71和72中。如果启动/停止信号str具有一个逻辑值“0”，那么与门71和72就会阻塞系统时钟clk，使得计数器50和51不再接收时钟脉冲而保留其当前值。如果启动/停止信号str具有一个逻辑值“1”，系统时钟则通过而到达相应的与门73和74，其输出75和76分别与计数器50和51耦合。同此，计数器50和51在被计时的同时产生一个斜坡信号。状态机29还包括用于同相支路计数器控制的第一负边缘触发D触发器77和用于正交支路计数器控制的第二负边缘触发D触发器78。比较器43和37的输出信号分别被提供给时钟输入D触发器77和78的时钟输入79和80。如果比较器43和47在最小的载波泄露反复切换，则产生负边缘，同时对D触发器计时，使得在相反的Q输出出现逻辑“1”的相反值，即一个视情况而阻塞与门73和74的逻辑值“0”。因此，系统时钟clk分别被与门73和74阻塞。在给定的例子中，同相和正交计数器控制是独立完成的。在对正交调制器7加电的同时，一个复位信号rst使D触发器77和78复位，使得系统时钟clk能够再次开始信号生成。在例子中，如前所述，从输出信号s(t)中测量载波泄露，同时进行对同相和正交支路的系统时钟控制。然后，状态机29被简化为2个与门和一个D触发器。
图6示出了依据本发明的正交调制器7的部分电路图。其中示出了载波泄露测量装置的第一串联连接25，即放大器40，同步检测器41，滤波器42和比较器43的串联连接与混频器15耦合，该混频器与本地振荡器60耦合。第二串联连接使用了相似的电路装置。在给定的例子中，所有信号都是差分信号。混频器15是一个由晶体管Q1,Q2,Q3和Q4构成的平衡混频器，信号I(t)被提供给混频器15的尾晶体管(tailtransistors)Q5和Q6。在混频器15中，还示出了偏压电阻80,81,82和83，以及一个尾电流源84。在输出侧，混频器耦合于由晶体管Q7和Q8构成的放大器40，晶体管Q7和Q8具有偏压电阻90,91,92和93。放大器40抑制由混频器41产生的直流偏移。在所示的电路中，还消除了由晶体管Q1,Q2,Q3和Q4间的电容性耦合引起的载波泄露。在输出侧，放大器耦合于混频器42，一个由平衡晶体管Q9,Q10,Q11和Q12，尾晶体管Q13和Q14，尾电流源93以及与电源Vc耦合的电流源94和95构成的同步检测器。滤波器42可以是一个电容器。滤波器42消除了由同步检测器41产生的双倍载波频率。
鉴于前面的描述，对所属技术领域的技术人员来说，在不偏离由后面所附的权利要求确定的本发明的精神和范围的前提下，显然可做出不同的修改，因此本发明并不仅限于所提供的实施例。应当理解权利要求中的“包括”并不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的其它元件或步骤。
权利要求
1．一种正交调制器，包括一个同相正交调制支路，由第一数模转换器、第一防混叠滤波器、第一求和装置和第一混频器的第一串联连接构成；一个正交调制支路，由第二数模转换器、第二防混叠滤波器、第二求和装置和第二混频器的第二串联连接构成；一个本地振荡装置，用于分别向所述第一和第二混频器提供第一本地振荡信号和第二本地振荡信号；一个分别与所述第一和第二混频器的输出耦合的第三求和装置，所述第三求和装置提供一个经过正交调制的信号；载波泄露测量装置，用于测定所述同相调制支路中的所述第一本地振荡信号的第一载波泄露信号和所述正交支路中的所述第二本地振荡信号的第二载波泄露信号；一个可控信号发生装置，用于产生第一单调递增信号和第二单调递增信号；以及保存装置，用于保存所述第一和第二单调递增信号的值，所述保存装置与所述第一和第二求和装置耦合以形成反馈回路；所述载波泄露测量装置采用第一状态和第二状态，其中在第一状态中测定所述第一和第二载波泄露信号，而在第二状态中控制所述可控信号发生装置停止产生所述第一和第二单调递增信号，在测量所述第一和第二载波泄露信号的过程中，从所述第一状态变为采用第二状态。
2．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述第一和第二单调递增信号为斜坡信号。
3．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于在对所述正交调制器加电的同时，启动所述可控信号发生装置以产生所述第一和第二单调递增信号。
4．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述本地振荡器装置是可调的，并且在调整所述本地振荡器装置之后，启动所述可控信号发生装置以产生所速第一和第二单调递增信号。
5．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述载波泄露测量装置与所述第一和第二混频器的所述相应输出耦合。
6．如权利要求7所述的正交调制器，其特征在于所述载波泄露检测装置包括一个第一同步检测器和一个第一比较器的第一串联连接和一个第二同步检测器和一个第二比较器的第二串联连接，所述第一和第二比较器的相应输出信号控制所述可控信号发生装置停止产生所述第一和第二单调递增信号。
7．如权利要求6所述的正交调制器，其特征在于第一滤波器耦合于所述第一同步检测器和所述第一比较器之间，而第二滤波器耦合于所述第二同步检测器和所述第二比较器之间，所述第一和第二滤波器分别滤除所述第一和第二本地振荡器信号的双频分量。
8．如权利要求6所述的正交调制器，其特征在于第一放大器耦合于所述第一混频器的所述输出与所述第一同步检测器的一个输入之间，而第二放大器耦合于所述第二混频器的所述输出与所述第二同步检测器之间。
9．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述载波泄露测量装置在所述第一和第二混频器的输入侧耦合于所述同相和正交调制支路。
10．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述可控信号发生装置包括第一计数器，第二计数器，和一个状态机，所述状态机耦合于所述载波泄露测量装置、所述第一和第二计数器之间，并且当所述载波泄露装置处于所述第一状态时，所述状态机将时钟脉冲馈给所述第一和第二计数器，而在所述载波泄露装置处于所述第二状态时，停止向所述第一和第二计数器馈给时钟脉冲。
11．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述保存装置包括一个用于保存所述第一单调递增信号的所述值的第三数模转换器和一个用于保存所述第二单调递增信号的所述值的第四数模转换器。
12．如权利要求1所述的正交调制器，其特征在于所述同相和正交调制支路以及所述载波泄露测量装置中的模拟信号为差分信号。
13．一种至少具有发射能力的无线电通信设备，所述无线电通信设备包括一个带有正交调制器的发射机，所述正交调制器包括一个同相正交调制支路，由第一数模转换器、第一防混叠滤波器、第一求和装置和第一混频器的第一串联连接构成；一个正交调制支路，由第二数模转换器、第二防混叠滤波器、第二求和装置和第二混频器的第二串联连接构成；一个本地振荡装置，用于分别向所述第一和第二混频器提供第一本地振荡信号和第二本地振荡信号；一个分别与所述第一和第二混频器的输出耦合的第三求和装置，所述第三求和装置提供一个经过正交调制的信号；载波泄露测量装置，用于测定所述同相调制支路中的所述第一本地振荡信号的第一载波泄露信号和所述正交支路中的所述第二本地振荡信号的第二载波泄露信号；一个可控信号发生装置，用于产生第一单调递增信号和第二单调递增信号；以及保存装置，用于保存所述第一和第二单调递增信号的值，所述保存装置与所述第一和第二求和装置耦合以形成反馈回路；所述载波泄露测量装置采用第一状态和第二状态，其中在第一状态中测定所述第一和第二载波泄露信号，而在第二状态中控制所述可控信号发生装置停止产生所述第一和第二单调递增信号，在测量所述第一和第二载波泄露信号的过程中，从所述第一状态变为采用第二状态。
14．一种调制方法，包括将一个第一数字信号转换成一个模拟同相信号；将一个第二数字信号转换成一个模拟正交信号；对所述模拟同相信号滤波并与一个载波信号混频；对所述模拟正交信号滤波并与所述载波信号的一个移相版本混频；对所述混频模拟同相信号和所述混频模拟正交信号求和，以便形成一个正交调幅信号；从选择的所述滤波模拟同相信号，所述滤波模拟正交信号，所述混频模拟同相信号，所述混频模拟正交信号以及所述正交调幅信号中测量所述载波信号中的载波泄露；从所述滤波模拟同相信号中减去第一单调递增补偿信号，并从所述滤波模拟正交信号中减去第二单调递增补偿信号；在减去所述第一和第二单调递增补偿信号的同时，确定所述测出的载波泄露是否为最小；以及当判断出所述测出的载波泄露为最小时停止所述减除。
全文摘要
一种具有设定和遗忘载波泄露补偿的正交调制器,该正交调制器由一个同相和一个正交支路构成。在同相和正交支路中,实时数字信号被转换成模拟信号,对模拟信号滤波,滤波后的模拟信号分别与一个载波信号和该载波被移相90度后的信号一起被调制。调制后的同相和正交信号相加以形成一个正交调幅信号。最好在对正交调制器加电的同时,测量同相和正交支路中的载波泄露。当载波泄露在相应的同相和正交支路中为最小时,测出的载波泄露被提供给来回切换的比较器。在对正交调制器加电的同时,状态机启动信号发生器,该喜欢发生器分别将补偿信号输入到同相和正交支路中,使得同相和正交支路中的直流偏移减少,从而降低了同相和正交支路中的载波泄露。当比较器反复切换时,命令状态机停止对相应喜欢发生器的控制,从而其输出信号被固定。
文档编号H03C3/00GK1306691SQ00800924
公开日2001年8月1日 申请日期2000年3月6日 优先权日1999年3月24日
发明者R·莫辛德拉, P·斯特雷特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司