专利名称：无线电子设备的校准系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及校准，更具体而言，涉及对电子设备中的无线通信电路的校准。
背景技术：
诸如便携式计算机和蜂窝电话之类的电子设备常常配备有无线通信能力。例如，电子设备可以使用诸如蜂窝电话电路之类的远距离的无线通信电路来使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、以及2100MHz蜂窝电话频带来进行通信。电子设备可以使用短距离的无线通信电路来处理与附近的设备的通信。例如，电子设备可以使用2. 4GHz 和5GHz的WiFi (1EEE 802. 11)频带以及2. 4GHz的蓝牙 频带来进行通信。无线通信电路常常包括功率放大器，该功率放大器放大电子输入信号以产生具有比输入信号更大的功率的放大的电子输出信号。输出信号的功率与输入信号的功率的比率通常被称为放大器的增益。功率放大器通常遭受非线性增益，其中，高功率输入信号不会如低功率输入信号那样多地放大(即，对于高功率信号，增益降低)，以及其中，输出信号的相位作为输入功率的函数而变化。为补偿功率放大器对信号所造成的此失真及其他失真，无线通信电路常常包括预失真补偿器电路，该电路改变功率放大器的输入信号，使得功率放大器的输出对于较大范围的输入信号功率是线性的(即，信号增益相同)。预失真补偿器电路基于测量到的功率放大器的性能，以预失真系数作为输入。为了提供跨所有设备均匀地表现的电子设备，每一电子设备都可以在制造过程中在发货给最终用户之前被校准。校准操作包括通过测量每一设备中的无线通信功率放大器的性能来确定预失真系数。测量每一电子设备中的功率放大器的性能是费时的，因此会减慢设备的生产速度并会增大生产成本。因此，需要提供对于带有无线通信能力的电子设备的改进的校准系统。
发明内容
可以提供用于在制造过程中校准电子设备中的无线通信电路的校准系统。电子设备可以具有用于处理无线通信的无线通信电路。无线通信电路可包括收发器电路和功率放大器。无线通信电路可以被配置成与诸如蜂窝网络设备和无线局域网设备之类的外部设备进行通信。收发器可包括用于预处理到功率放大器的信号的预失真补偿器和在对功率放大器的校准过程中使用的校准图案发生器。校准系统可以被配置成优化预失真系数，预失真系数允许预失真补偿器预处理从收发器到功率放大器的信号，以便从功率放大器输出的信号是预失真补偿器的输入信号的线性函数。在校准过程中，可以使用校准图案发生器来产生已知的调幅(AM)输入信号，该输入信号使用无线通信电路被传输到校准系统中的数据采集设备。数据采集设备可以捕捉和数字化传输的AM测试信号。然后，可以将已数字化的AM信号传输到校准系统中的校准计算设备。然后，可以使用校准计算设备来从已数字化的AM信号中提取总相位漂移(bulkphase drift)信息。然后，可以使用校准计算设备来使用所提取的总相位漂移信息来校正已数字化的AM信号。然后，可以使用校准计算设备来将经过相位漂移校正的AM信号与已知的AM输入信号进行比较，并从比较的输入和经过相位漂移校正的AM信号中提取预失真系数。然后，可以使用校准计算设备来将确定的预失真系数传输回电子设备。预失真系数可以被存储在电子设备中，并且在利用预失真补偿器来改变信号时被使用。通过参阅各个附图以及下面的对优选实施例的详细描述，本发明的进一步的特征，其本质以及各种优点将变得显而易见。
图I是根据本发明的一实施例的具有无线通信电路的说明性电子设备的图示。
图2A是典型的功率放大器的功率放大器性能的图形。图2B是示出了典型的功率放大器的所需的预失真相位补偿如何取决于输入信号的振幅的图示。图3是根据本发明的一实施例的具有功率放大器和收发器的说明性无线通信电路的图示，其中所述收发器具有校准图案发生器以及预失真补偿器。图4是根据本发明的一实施例的包括定时控制设备、数据采集设备、以及校准计算设备的用于确定预失真系数的说明性校准系统的图示。图5是示出了用于校准预失真补偿器的常规校准图案的图形。图6是示出了根据本发明的一实施例用于在制造过程中对预失真系数的改进的确定的说明性校准图案的图形。图7是示出了根据本发明的一实施例的受相对本地振荡器频率漂移的影响的图6所示类型的校准图案的说明性同相/正交相位表示形式的图形。图8是示出了根据本发明的一实施例的根据图7所示类型的调幅校准数据确定的相位漂移校正函数的说明性图形。图9是示出了根据本发明的一实施例的经过相位漂移校正的校准数据的说明性图形。图10是示出了根据本发明的一实施例的图9所示类型的经过相位漂移校正的校准数据的同相/正交相位表示形式的说明性图形。图11是示出了根据本发明的一实施例的图9所示类型的经过校正的校准数据的说明性比较的一对图形。图12是根据本发明的一实施例的对具有无线通信电路的电子设备执行无线通信校准中所涉及的说明性步骤的流程图。
具体实施例方式可以在制造过程中校准诸如蜂窝电话、媒体播放器、计算机、机顶盒、无线接入点之类的电子设备，以及具有无线通信电路的其他电子设备。无线通信电路常常能够支持多种无线接入技术。例如，设备可包括用于处理与“2G”、“3G”以及“4G”通信协议相关联的通信的无线通信电路。无线通信电路可包括用于使用蜂窝电话协议、WiFi (IEEE 802.11)通信协议、Bluetooth_:li:_通信协议等等来处理通信的能力。使用这些通信协议的无线通信可以通过使用移相键控(PSK)调制方案来调制载波信号来实现。在对设备的校准过程中，可以使用能够接收和处理PSK调制信号的包括校准计算设备和数据采集设备的校准系统。在校准之后，可以将设备发货给客户。图I中示出了可以在制造过程中校准的类型的说明性电子设备。如图I所示，电子设备10可包括处理电路12、输入输出设备14以及无线通信电路16。处理电路12可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器集成电路、专用集成电路、及其他处理电路。还可在处理电路12中包括诸如随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器存储器、固态驱动器、及其他存储器电路之类的易失性和非易失性存储电路。处理电路12可以使用输入输出设备14来获取用户输入并向用户提供输出。输入输出设备14可包括扬声器、麦克风、传感器、按钮、键盘、显示器、触摸传感器、诸如无线局域网收发器电路和蜂窝电话网络收发器电路之类的无线电路、以及用于接收输入并提供输出的其他组件。 无线通信电路16可包括诸如功率放大器18之类的一个或多个功率放大器。无线通信电路16可包括用于处理1575MHz的GPS频率的通信、蜂窝电话通信(例如，700、800、900、1800、1900，以及2100MHz的蜂窝频带的通信)或无线局域网通信(例如，2. 4GHz或5GHz的频带)的收发器电路。与无线电路16相关联的收发器电路可包括用来放大输入信号的诸如低噪声放大器(LNA)之类的电路以及诸如功率放大器18之类的功率放大器，或与它们相关联。可以使用功率放大器18来放大输出信号。与无线电路16相关联的收发器电路可包括存储及处理电路，并可以与设备10中的其他存储及处理电路进行通信。可以使用存储器来存储软件代码或诸如在对设备10的校准操作过程中所获取的预失真系数之类的校准系数。无线通信电路16可包括诸如天线19之类的一个或多个天线。天线19可以使用任何合适类型的天线来形成。例如，天线19可包括带有共振元件的天线，它们由环形天线结构、补片天线结构、颠倒的F天线结构、封闭以及开口槽天线结构、平面颠倒的F天线结构、螺旋形天线结构、条带天线、单极、偶极、这些设计的混合等等构成。可以为不同的频带以及频带组合使用不同类型的天线。例如，可以在形成本地无线链路天线(例如，用于处理WiFi通信或其他无线局域网通信)时使用一种类型的天线，以及可以在形成远程无线链路天线(例如，用于处理诸如语音电话以及数据会话之类的蜂窝网络通信)时使用另一种类型的天线。在设备10中可以有多个天线。这些天线可以是固定的，也可以是可调谐的。诸如功率放大器18之类的功率放大器常常表现出对高功率输入信号的非线性放大，如图2A所示。图2A的图形20示出了从常见的功率放大器输出的信号的已放大的输出功率如何相对于输入到功率放大器的信号的输入功率而变化。通过虚线22来表示所有输入功率中的线性放大(或恒定增益)(即，虚线22的斜率是常数，从而表示任何输入功率的恒定增益)。实线24示出了常见的放大器的实际输出功率对于相对较小的输入功率而遵循线性响应曲线22。然而,对于带有相对较大的输入功率的输入信号,相应的输出功率如实际放大曲线24所示那样偏离线性曲线22。功率放大器可以表现出其他的失真行为。例如，除使输入信号的振幅失真之外，功率放大器还可包括电容性或电感组件，这些组件会影响输入信号的某些部分的输出，并由此在输入信号的相位中产生失真。除了输入信号的振幅和相位的失真之外，功率放大器常常还会使输入信号的频率失真。为了补偿这些信号失真效果(例如，振幅失真、相位失真、频率失真等等)，诸如图I的设备10之类的电子设备可以配有无线通信电路，该电路包括预失真电路，该预失真电路对到功率放大器的输入信号应用逆(例如，补偿)失真，这种逆失真抵销或降低已知的(例如，以前测量到的)功率放大器对号的失真。图2B示出了校正典型的功率放大器的相位失真所需的预失真补偿如何相对于到功率放大器的输入信号的振幅而变化。如图2B的图形105的相位补偿曲线107所示，对于相对较小的输入振幅，典型的功率放大器产生大的相位失真，因此要求大的相位补偿。对于相对较大的输入振幅，所需的相位补偿较小，以及对于非常大的输入振幅，渐近到最小相位补偿。图3中示出了可以配有预失真补偿电路的类型的无线通信电路。如图3所示，图I所示类型的电子设备可包括具有诸如收发器30之类的用于发射和接收射频(RF)信号的 收发器的无线通信电路16。收发器30可包括耦合到诸如天线19之类的一个或多个天线的诸如接收器电路33之类的接收器电路。收发器30的接收器电路33可以被配置成处理诸如输入信号37之类的输入信号。收发器30可包括诸如本地振荡器32之类的一个或多个本地振荡器。本地振荡器32可以被配置成产生载波信号，该载波信号在使用无线通信电路16进行数据传输之前使用混合电路35与调制数据信号混合。在设备10的正常操作过程中，数据信号可以是使用基带电路31产生的。利用基带电路31所产生的数据信号可以与由本地振荡器32所产生的载波信号混合。将由本地振荡器32所产生的载波信号与使用基带电路31所产生的数据信号混合可包括利用数据信号来调制载波信号。利用数据信号来调制载波信号可包括任何合适类型的载波信号调制(例如，调幅、调频、调相等等)。有时作为示例描述了使用数字同相/正交相位(I/Q)相移键控(PSK)利用数据信号来调制载波信号。如图3所示，收发器30可以耦合到功率放大器18。功率放大器18可以被配置成在使用诸如RF前端38之类的射频前端和诸如天线19之类的一个或多个天线来传输信号之前放大由收发器30所产生的信号。诸如发射的信号39之类的信号可以使用天线19来传输。天线19可以与RF前端38分开形成，或者也可以作为RF前端38的一部分来形成。RF前端38可包括用于对接收到的RF信号37和传输的RF信号39执行滤波、低噪声放大、频率转换等等的一个或多个集成电路。在需要时，RF前端38可以与诸如功率检测器21之类的功率检测器相关联。功率检测器21和功率放大器18可以形成功率反馈环(例如，设备10内部的功率反馈环、使用与外部网络的通信的功率反馈环等等)的一部分，以用于确定所希望的功率放大器18进行的放大量。例如，RF前端38和功率检测器21可以形成功率控制反馈环(例如，开环功率控制、闭环功率控制等等)的一部分，其中，使用接收到的RF信号37的检测到的功率来确定所希望的功率放大器18进行的功率放大的级别。功率检测器21可以与RF前端38分开形成，或者也可以作为RF前端38的集成部分来形成。如图3所示，收发器30可包括诸如预失真补偿器36之类的预失真补偿器(有时也被称为预失真补偿电路，预失真电路等等)。预失真补偿器36可以被配置成补偿由功率放大器18所造成的信号的失真(例如，改变由收发器30所产生的信号，以便在使用功率放大器18进行放大之后，由收发器30所产生的信号基本上是无失真的)。作为对于功率放大器对信号所造成的失真的预失真补偿的说明性示例，收发器30可以产生具有低功率(小振幅)分量PL (功率低)和高功率(大振幅)分量PH (功率高)的信号。功率放大器18可以将低功率分量PL放大一个增益因子g,以便来自于功率放大器18的对应于低功率分量PL的输出信号具有输出功率PO=g*PL。功率放大器18可以具有对于高功率输入信号的非线性(失真)放大。因此，功率放大器18可以将高功率分量PH放大一个增益因子(例如)0. 5*g，以便来自于功率放大器18的对应于高功率分量PH的输出信号只是PO=O. 5*g*PH。在此示例中，预失真补偿器36可以被配置成在由功率放大器18进行放大之前将高功率分量PH增强(例如，增大振幅)因子2，以便来自于功率放大器18的对应于预失真的高功率分量PHpdist=2.0*PH的输出信号是PO=O. 5*g*PH pdist=g*PH。如此，可以向输入信号PL和PH应用线性增益。这只是说明性的。在实践中，功率放大器18可以对输入信号具有更复杂的失真影响(例如，频率失真、相位失真等等)。预失真补偿器36可以被配置成预失真到功率放大器18的输入信号，以补偿这些更复杂的影响。预失真补偿器36可以被配置成以对功率放大器18的失真的逆方式预失真输入信号，以便功率放大器18的输出信号在振幅、频率和/或相位方面的失真降低。为了提供补偿相关联的功率放大器所造成的信号失真的诸如预失真补偿器36的预失真补偿器，可以首先测量由每一相关联的功率放大器所表现出的信号失真(例如，可以校准功率放大器输出)。为了测量诸如功率放大器18之类的功率放大器所引起的信号失真，收发器30可以配有诸如校准图案发生器34之类的校准图案发生器。校准图案发生器34可以被配置成产生具有已知调幅校准图案的预定信号。在校准操作过程中，已知调幅校准图案可以与来自本地振荡器32的载波信号混合，以形成已知的预放大校准信号。已知的预放大校准信号可包括同相和正交相位(I/Q)分量。已知的预放大校准信号可以通过预失真补偿器36而不会被修改。在需要时，已知的预放大校准信号可以直接传递到功率放大器18而不通过预失真补偿器38。然后，已知的预放大校准信号可以被功率放大器18放大，以形成放大的调 幅校准信号。放大的调幅校准信号可以使用RF前端38和天线19被传输到校准系统。调幅校准信号可包括在使用功率放大器18的放大过程中所产生的振幅、相位和/或频率方面的失真。校准系统可以被配置成使用放大器失真的调幅校准信号来测量功率放大器失真，并基于测得的功率放大器失真来提取预失真系数。一旦测得了诸如功率放大器18之类的功率放大器的信号失真，就可以通过一个或多个预失真系数来表示预失真补偿器36的预失真信息。在对无线通信电路16的校准过程中测量到的预失真系数可以被设备10存储在与收发器30相关联的存储器中，或与无线电路16相关联的其他存储器中。在诸如设备10之类的设备的正常操作过程中，预失真补偿器36可以使用在校准操作过程中确定的预失真系数，来在通过功率放大器18进行信号放大之前预失真由混合电路35所产生的信号。在设备10的正常操作过程中，可以使用功率检测器21来检测信号的功率(例如，来自功率放大器18的放大的信号、诸如输入信号37之类的输入信号等等)。可以将功率检测器21用作开环或闭环功率控制系统的一部分，该部分根据检测到的信号的功率来调整功率放大器18的放大量。图4是可以在诸如设备10之类的校准设备中使用的说明性校准系统的图示。如图4所示，校准系统50可包括定时控制设备41和诸如耦合到诸如校准计算设备42之类的计算设备的数据采集设备40之类的信号接收和处理设备。定时控制设备41可包括被配置成启动校准序列的外部计算设备。定时控制设备41可以被配置成准确地控制已知的放大器失真的调幅校准信号被从设备10传输到数据采集设备40的时间。数据采集设备40可包括诸如天线52之类的一个或多个天线。数据采集设备40可以被配置成使用天线52来接收在校准操作过程中由设备10沿着无线通路44无线地传输的放大器失真的调幅校准信号。数据采集设备40可包括诸如本地振荡器54之类的本地振荡器，该本地振荡器以基本上类似于由设备10的本地振荡器32所产生的载波信号的频率的频率产生信号。由数据采集设备40接收到的放大器失真的校准信号可包括由设备10的本地振荡器32所产生的并利用已知的AM校准图案调制的本地振荡器载波信号。可以使用数据采集设备40的本地振荡器54来产生信号，以与接收到的携带了已知的AM校准图案的放大器失真的AM校准信号混合，以便可以从接收到的信号中提取放大器失真的校准数据。在校准操作过程中，由数据采集设备40的本地振荡器54所产生的信号的频率可以相对于设备10的本地振荡器32所 产生的载波信号的频率漂移。除了由设备10的功率放大器18所产生的失真之外，这一类型的频率漂移也可能作为相位失真出现在校准数据中(例如，总相位漂移，此处有时也被称为相位漂移)。使用本地振荡器的通信系统通常通过在传递的数据中包括未经调制的锁频(frequency locking)分量来克服相对本地振荡器频率漂移。此频率校准分量是用来将一个本地振荡器“锁定”到另一本地振荡器的频率的另外的数据。可以由数据采集设备40捕捉射频校准信号，并由数据采集设备40将其转换为同相/正交相位(I/Q)数据样本。I/Q数据样本可以沿着通路46被传输到校准计算设备42。通路46可以是有线或无线通路。在有时此处作为示例所描述的一个优选实施例中，数据采集设备40和校准计算设备42可以通过包括通用接口总线(GPIB)电缆的通路46来连接。将数字化的校准数据从数据采集设备40传输到校准计算设备42要花一定的时间量，该时间量与传输的校准数据量成比例。常见的校准系统通常在将数据从RF接收器组件传输到校准计算机的过程中遭受数据“瓶颈”。因此，在校准数据中包括锁频分量是效率低的，因为必须将校准数据的额外的锁频分量(以及调幅预失真校准数据)从数据采集设备40传输到校准计算设备42。尽管校准图案发生器通常被预编程为产生包括锁频分量的校准图案，但是可以提供诸如校准系统50之类的校准系统，这些校准系统通过从不包含专门的未经调制的锁频分量的调幅预失真校准数据中提取锁频信息，来更有效地获取诸如设备10之类的设备的已校准的预失真系数。校准系统50可以被配置成为数十、数百、数千、数万、数十万、数百万、数千万,或更多诸如设备10之类的设备，校准预失真设置。因此，提供能够根据调幅预失真校准数据确定锁频信息的校准系统50 (即，不需要传输专门的未经调制的频锁数据)可以显著缩短将诸如设备10之类的设备从制造过程移动到送货到最终用户所需的时间。可以使用校准计算设备42来处理从数据采集设备40传输到校准计算设备42的调幅预失真校准数据(例如，I/Q数据样本)。校准计算设备42可以从调幅预失真校准数据中提取本地振荡器频率漂移校正(例如，总相位漂移校正或相位漂移校正)。校准计算设备42可以对调幅预失真校准数据应用所确定的总相位漂移校正，以产生经过相位漂移校正的校准数据。调幅预失真校准可包括由功率放大器18所产生的放大器失真(图3)。校准计算设备42可以通过将经过相位漂移校正的校准数据与由校准图案发生器34所产生的已知的AM校准图案进行比较来测量放大器失真的调幅预失真校准数据的放大器失真(图3)。然后，校准计算设备42可以从经过相位漂移校正的校准数据和已知的AM输入信号的比较结果中提取预失真系数。在从调幅预失真校准数据中提取预失真系数之后，校准计算设备42可以沿着通路48将预失真系数传输到设备10的收发器30。通路48可以是有线或无线通Ih通路。在对无线通信电路16的校准过程中测量到的预失真系数可以被设备10存储在与收发器30相关联的存储器中，或与无线电路16相关联的其他存储器中。在诸如设备10之类的设备的正常操作过程中，预失真补偿器36可以使用在校准操作过程中确定的预失真系数来在通过功率放大器18进行信号放大之前预失真由收发器30所产生的信号，以便已被功率放大器18放大的信号与输入到预失真器的信号具有相同信号质量。
图5是包含调幅校准数据和未调制锁频分量的典型的校准图案的图形。如图5所示，图形49包含校准图案51。校准图案51包括锁频部分53和调幅部分56。锁频部分53通常被用来利用与接收器相关联的本地振荡器的频率锁定与发射器相关联的本地振荡器的频率。在典型的校准操作过程中，校准图案52的锁频部分53从时间CTtl开始传输，持续到时间CT115在传输锁频部分53之后，在时间CT1,传输调幅部分56，直到稍晚的时间CT2。锁频部分53中所包含的数据的量常常与调幅部分56中所包含的数据的量相当。因此，传输包含未调制锁频部分和调幅校准部分的校准图案对于校准大量的设备来说效率低。图6是可以被用来使用图4的校准系统50来校准诸如设备10之类的设备的校准图案的图形。如图6所示，图形60只包含调幅校准图案62。可以从时间Ttl开始传输调幅校准图案62，以及在时间T1结束传输调幅校准图案62。已知的调幅校准图案62中所包含的数据可以显著小于包含未调制锁频分量的典型的校准图案。调幅校准图案62可以在极坐标空间中表示成同相(I)和正交相位(Q)分量。信号的振幅可以以I/Q空间分量来表达，如下列公式所示amplitude=sqrt (i2+q2), (1)其中，SQRTO表示平方根函数。信号的相位可以以I/Q空间分量来表达，如下列公式所示PHASE=arctan (Q/I), (2)其中，arctanO表示反正切函数。公式I和2可以被用来从振幅/相位空间转换到I/Q空间(即，从数据的振幅/相位表示形式到数据的I/Q表示形式)。图6所示类型的校准图案可以与载波信号混合，放大(并且被放大器失真)，以及被传输到数据采集设备40，如上文参考图3和4所描述的。图7中示出了已被功率放大器失真的并使用相对于传输本地振荡器漂移的本地振荡器捕捉到的调幅校准信号。图形70示出了图6的经调制的校准曲线62的I/Q极坐标表示形式62'。I/Q极坐标表示形式62'包括由于数据采集设备40的本地振荡器54相对于设备10的本地振荡器32的相对频率漂移而造成的额外的相位失真(例如，总相位漂移)。在图形70中，信号62'的振幅由点与I和Q轴的零交叉的距离来表示。在图形70中，信号62'的相位由点与I轴按逆时针方向的角距离来表示。调幅校准图案62不是相位调制的。因此，在没有相对本地振荡器漂移的情况下，在曲线62'中观察不到大量的(bulk)角度变化。因此，有关相对本地振荡器频率漂移的信息，在时间Ttl传输的点和在时间T1传输的点之间的方向72，包含在调幅校准信号62'的总相位漂移中。校准系统50的校准计算设备42可以被配置成从调幅校准信号62'中提取有关相对本地振荡器频率漂移(例如，相位漂移)的信息。给定调幅校准曲线62'中的每一数据点的I和Q及相对到达时间，可以使用计算设备42来将调幅校准曲线62'的I/Q极坐标表示形式70转换为调幅校准曲线62'的相位与时间表示形式80，如图8所示。校准计算设备42可以使用公式2来根据每一点的I和Q确定每一点的相位。校准计算设备42可以使用任何合适的曲线拟合算法(例如，线性回归、最小二乘拟合、最小绝对偏差拟合等等)来从调幅校准曲线62'中提取诸如相位漂移信息曲线82之类的相位漂移信息。相位漂移信息曲线82可以被计算设备42用来产生本地振荡器频率漂移校正(有时也被称为总相位漂移校正的相位漂移校正)。本地振荡器频率漂移校正可以被校准计算设备42用来去除由于数据采集设备40的本地振荡器54和无线通信电路16的本地振荡器32的相对频率漂移所导致的调幅校准曲线62'的相位失真。校准 计算设备42可以通过从调幅校准曲线62'上每一数据点中减去相位漂移信息曲线82上的对应点来去除调幅校准曲线62'的相位失真。图9的图形90中示出了从调幅校准曲线62'上的每一数据点减去相位漂移信息曲线82上的对应点的效果。如图9所示，从调幅校准曲线62'上的每一数据点减去相位漂移信息曲线82上的对应点得到经过相位漂移校正的校准数据曲线62"。经过相位漂移校正的校准数据曲线62"可以在相位方面具有小的变化(例如，由于由功率放大器18所产生的相位失真)，并可以基本上去除了总相位漂移。可以在I/Q空间中表示经过相位漂移校正的AM校准数据曲线62"，如图10所示。如图10所示，图形100的经过相位漂移校正的AM校准数据曲线62"可以包含基本上单相的数据点(即，大多数数据点位于离I轴的单角距离处)。经过频率校正的校准数据曲线62"上的数据点可以具有对应于由校准图案发生器34 (图3)所产生的调幅校准图案中的调幅的各种各样的振幅(即，与I和Q轴的零交叉的距离)。经过相位漂移校正的校准数据曲线62"上的数据点可以示出诸如与单相位的偏离102之类的偏移。由于由校准图案发生器34所产生的调幅校准图案62不包括相位调制，因此偏离102可以表示由功率放大器18所产生的失真所导致的偏离。校准计算设备42可以被配置成从经过相位漂移校正的校准数据曲线62"中提取有关功率放大器18所导致的失真的信息。从经过频率校正的校准数据曲线62"中提取有关功率放大器18所导致的失真的信息可包括将经过相位漂移校正的校准数据曲线62"上的数据点与已知调幅校准图案62中的相对应的数据点进行比较。经过相位漂移校正的校准数据曲线62"上的每一数据点都可以具有相关联的经过相位漂移校正的相位和振幅。可以使用校准计算设备42 (图3)来将经过相位漂移校正的校准数据曲线62"上的数据点的经过相位漂移校正的相位和经过相位漂移校正的振幅与已知调幅校准图案62中的相对应的振幅进行比较。图11的图形110和120示出了如何分别将经过相位漂移校正的校准数据曲线62"上的经过相位漂移校正的(或简单地，经过漂移校正的)相位和经过相位漂移校正的(或简单地，经过漂移校正的)振幅与已知调幅校准图案62中的相对应的输入振幅进行比较。如图11所示，相位-振幅曲线112可以示出与诸如单相116之类的单相的偏离。振幅-振幅曲线114可以示出与线性振幅比(增益)曲线118的偏离。由于由校准图案发生器34所产生的调幅校准图案62不包括相位调制，因此相位-振幅曲线112与单相116的偏离可以表示由功率放大器18所产生的失真所导致的偏离。由于完美的功率放大器将把每一输入振幅放大一个公因数，因此振幅-振幅曲线114与线性振幅比118的偏离可以表示由功率放大器18所产生的失真所导致的偏离。校准计算设备42可以被配置成从经过频率校正的校准数据曲线62 "和已知调幅校准图案62的相位-振幅和振幅-振幅比较中提取预失真系数。为使用图4所示类型的校准系统对设备进行无线通信校准，可以执行图12的说明性流程图的步骤。在步骤200中，可以使用设备10来产生放大器失真的调幅校准信号并将其传输到诸如图3的数据采集设备40之类的数据采集设备。产生放大器失真的调幅校准信号可包括使用校准图案发生器34来产生已知的调幅校准图案，使用本地振荡器32来产生载波信号， 利用已知的调幅校准图案来调制载波信号，并使用功率放大器18来放大调制载波信号。传输放大器失真的调幅校准信号可包括使用诸如RF前端38之类的RF前端和诸如天线19之类的一个或多个天线来传输数据。在步骤202中，可以使用图4的数据采集设备40来数字化放大器失真的调幅校准信号。放大器失真的调幅校准信号可以被数据采集设备40转换为I/Q对表示形式。在步骤204中，放大器失真的调幅校准信号的I/Q对表示形式可以从数据采集设备40传输到校准计算设备42。在步骤206中，可以使用校准计算设备42来从放大器失真的调幅校准信号中提取相对本地振荡器频率漂移校正。从放大器失真的调幅校准信号中提取相对本地振荡器频率漂移校正可包括使用合适的曲线拟合操作，该操作确定与放大器失真的调幅校准信号的总相位漂移。在步骤208中，可以使用校准计算设备42来对放大器失真的调幅校准信号进行相位漂移校正(即，应用相位漂移校正)(即，去除由与设备10和数据采集设备40相关联的本地振荡器的相对频率漂移所产生的总相位漂移)。在步骤210中，可以从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取预失真系数。从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取预失真系数可包括将经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号与由设备10的校准图案发生器34所产生的已知输入调幅校准图案进行比较。将经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号与已知输入调幅校准图案进行比较可包括将接收到的相位信息与已知输入振幅信息进行比较，以及将接收到的振幅信息与已知输入振幅信息进行比较。在步骤212中，可以将所提取的预失真系数从校准计算设备传输到设备10以便存储在设备10中，并在设备10的正常操作过程中产生信号时被设备10使用。根据一个实施例，提供了一种用于利用校准系统来校准具有无线通信电路的电子设备的方法，其中，所述校准系统包括数据采集设备和校准计算设备，所述方法包括利用所述无线通信电路，将调幅校准信号传输到所述数据采集设备；利用所述数据采集设备，将所述调幅校准信号传输到所述校准计算设备；利用所述校准计算设备，从所述调幅校准信号中提取相位漂移校正；以及利用所述校准计算设备，从所述调幅校准信号中提取预失真系数。根据另一实施例，所述方法还包括利用所述校准计算设备，对所述调幅校准信号应用所述相位漂移校正。根据另一实施例，从所述调幅校准信号中提取所述预失真系数包括从经过相位漂移校正的调幅校准信号中提取预失真系数。根据另一实施例，所述无线通信电路包括校准图案发生器和本地振荡器，以及所述方法还包括利用所述校准图案发生器，产生已知调幅校准图案；利用所述本地振荡器，产生载波信号；以及利用所述无线通信电路，在将所述调幅校准信号传输到所述数据采集设备之前，利用所述已知调幅校准图案来调制所述载波信号，以产生调幅校准信号。 根据另一实施例，所述无线通信电路包括在将所述调幅校准信号传输到所述数据采集设备之前放大所述调幅校准信号的功率放大器。根据另一实施例，所述调幅校准信号被所述功率放大器失真，以及从所述调幅校准信号中提取预失真系数包括将失真的调幅校准信号与所述已知调幅校准图案进行比较。根据另一实施例，所述无线通信电路还包括预失真补偿器，以及所述预失真补偿器被配置成使用所述预失真系数来改变由所述无线通信电路所产生的通信信号。根据另一实施例，所述方法还包括将所述预失真系数传输到所述电子设备。根据另一实施例，所述方法还包括使用所述无线通信电路来存储所述预失真系数。根据另一实施例，从所述调幅校准信号中提取所述相位漂移校正包括使用线性回归过程来提取所述相位漂移校正。根据一个实施例，提供了一种用于对电子设备进行无线通信校准的校准系统，该校准系统包括用于从所述电子设备接收放大器失真的调幅校准信号的数据采集设备，以及用于从所述放大器失真的调幅校准信号中提取相位漂移校正的校准计算设备。根据另一实施例，所述数据采集设备包括至少一个具有第一频率的本地振荡器，其中所述电子设备包括至少一个具有第二频率的本地振荡器，其中所述第一频率具有相对于所述第二频率的漂移，以及其中，所述漂移在所述放大器失真的调幅校准信号中引起相位漂移。根据另一实施例，所述电子设备还包括功率放大器，其中，所述功率放大器在所述放大器失真的调幅校准信号中引起放大器失真，以及其中所述校准计算设备被配置成对所述放大器失真的调幅校准信号应用相位漂移校正。根据另一实施例，所述电子设备还包括用于预失真到所述功率放大器的输入信号的预失真补偿器，以及所述校准计算设备被配置成从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取预失真系数。根据另一实施例，所述电子设备包括产生已知调幅校准图案的校准图案发生器，其中从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取预失真系数包括将已知调幅校准图案与所述经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号进行比较。根据另一实施例，所述数据采集设备使用通用接口总线电缆耦合到所述校准计算设备，以及所述数据采集设备被配置成使用所述通用接口总线电缆来将放大器失真的调幅校准数据传输到所述校准计算设备。根据一个实施例，提供了一种用于为具有功率放大器的电子设备获取预失真系数的方法，所述方法包括利用所述功率放大器，放大调幅校准信号；将放大的调幅校准信号传输到数据采集设备；利用校准计算设备，从放大的调幅校准信号中去除总相位漂移；以及利用所述校准计算设备，测量所述放大的调幅校准信号中的放大器失真。根据另一实施例，所述方法还包括利用所述数据采集设备，将所述放大的调幅校准信号转换为同相/正交相位数据样本；以及利用所述数据采集设备，将所述同相/正交相位数据样本传输到所述校准计算设备。根据另一实施例，所述方法还包括利用所述校准计算设备，使用测得的放大器失真来获取所述预失真系数。根据另一实施例，测量所述放大器失真包括利用所述校准计算设备，将接收到的 与同相/正交相位数据样本相关联的振幅与已知输入振幅进行比较；以及利用所述校准计算设备，将接收到的与同相/正交相位数据样本相关联的相位与已知输入振幅进行比较。前述的内容只是对本发明的原理的说明，并且在不偏离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改。
权利要求
1.一种用于利用校准系统来校准具有无线通信电路的电子设备的方法，其中，所述校准系统包括数据采集设备和校准计算设备，所述方法包括 利用所述无线通信电路，将调幅校准信号传输到所述数据采集设备； 利用所述数据采集设备，将所述调幅校准信号传输到所述校准计算设备； 利用所述校准计算设备，从所述调幅校准信号中提取相位漂移校正；以及 利用所述校准计算设备，从所述调幅校准信号中提取预失真系数。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括 利用所述校准计算设备，对所述调幅校准信号应用所述相位漂移校正。
3.如权利要求2所述的方法，其中，从所述调幅校准信号中提取所述预失真系数包括从经过相位漂移校正的调幅校准信号中提取预失真系数。
4.如权利要求I所述的方法，其中，所述无线通信电路包括校准图案发生器以及本地振荡器，所述方法还包括 利用所述校准图案发生器，产生已知调幅校准图案； 利用所述本地振荡器，产生载波信号；以及 利用所述无线通信电路，在将所述调幅校准信号传输到所述数据采集设备之前，利用所述已知调幅校准图案来调制所述载波信号，以产生所述调幅校准信号。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述无线通信电路包括在将所述调幅校准信号传输到所述数据采集设备之前放大所述调幅校准信号的功率放大器。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述调幅校准信号被所述功率放大器失真，以及其中，从所述调幅校准信号中提取所述预失真系数包括将失真的调幅校准信号与所述已知调幅校准图案进行比较。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述无线通信电路还包括预失真补偿器，以及其中，所述预失真补偿器被配置成使用所述预失真系数来改变由所述无线通信电路所产生的通信信号。
8.如权利要求I所述的方法，还包括将所述预失真系数传输到所述电子设备。
9.如权利要求8所述的方法，还包括使用所述无线通信电路来存储所述预失真系数。
10.如权利要求I所述的方法，其中，从所述调幅校准信号中提取所述相位漂移校正包括使用线性回归过程来提取所述相位漂移校正。
11.一种用于对电子设备进行无线通信校准的校准系统，包括 用于从所述电子设备接收放大器失真的调幅校准信号的数据采集设备； 用于从所述放大器失真的调幅校准信号中提取相位漂移校正的校准计算设备。
12.如权利要求11所述的校准系统，其中，所述数据采集设备包括至少一个具有第一频率的本地振荡器，其中所述电子设备包括至少一个具有第二频率的本地振荡器，以及其中，所述第一频率具有相对于所述第二频率的漂移，以及其中，所述漂移在所述放大器失真的调幅校准信号中弓I起相位漂移。
13.如权利要求12所述的校准系统，其中，所述电子设备还包括功率放大器，其中，所述功率放大器在所述放大器失真的调幅校准信号中引起放大器失真，以及其中，所述校准计算设备被配置成对所述放大器失真的调幅校准信号应用所述相位漂移校正。
14.如权利要求13所述的校准系统，其中，所述电子设备还包括用于预失真到所述功率放大器的输入信号的预失真补偿器，以及其中，所述校准计算设备被配置成从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取预失真系数。
15.如权利要求14所述的校准系统，其中，所述电子设备包括产生已知调幅校准图案的校准图案发生器，其中，从经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号中提取所述预失真系数包括将所述已知调幅校准图案与所述经过相位漂移校正的放大器失真的调幅校准信号进行比较。
16.如权利要求15所述的校准系统，其中，所述数据采集设备使用通用接口总线电缆耦合到所述校准计算设备，以及其中，所述数据采集设备被配置成使用所述通用接口总线电缆来将放大器失真的调幅校准数据传输到所述校准计算设备。
17.一种用于为具有功率放大器的电子设备获取预失真系数的方法，所述方法包括 利用所述功率放大器，放大调幅校准信号； 将放大的调幅校准信号传输到数据采集设备； 利用校准计算设备，从放大的调幅校准信号中去除总相位漂移；以及， 利用所述校准计算设备，测量所述放大的调幅校准信号中的放大器失真。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括 利用所述数据采集设备，将所述放大的调幅校准信号转换为同相/正交相位数据样本；以及 利用所述数据采集设备，将所述同相/正交相位数据样本传输到所述校准计算设备。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括 利用所述校准计算设备，使用测得的放大器失真来获取所述预失真系数。
20.如权利要求19所述的方法，其中，测量所述放大器失真包括 利用所述校准计算设备，将接收到的与同相/正交相位数据样本相关联的振幅与已知输入振幅进行比较；以及 利用所述校准计算设备，将接收到的与同相/正交相位数据样本相关联的相位与已知输入振幅进行比较。
全文摘要
本发明涉及无线电子设备的校准系统。可以提供用于在制造过程中校准电子设备中的无线通信电路的校准系统。校准系统可包括用于从电子设备接收调幅校准信号的数据采集设备。校准系统可包括用于从调幅校准信号中提取预失真系数的校准计算设备。校准计算设备可以被配置成检测调幅校准信号中的总相位漂移。校准计算设备可以被配置成从调幅校准信号中去除总相位漂移。无线通信电路可包括使由无线通信电路所产生的信号失真的功率放大器。无线通信电路可包括用于抵消失真的预失真补偿器。根据经过相位漂移校正的调幅校准信号确定的预失真系数可以被预失真补偿器在抵消失真时使用。
文档编号H03F3/20GK102969985SQ20121029688
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月20日 优先权日2011年8月31日
发明者G·L·都 申请人:苹果公司