Iq不匹配自校准可编程增益放大器、校准方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通讯集成电路技术领域，特别是涉及一种IQ不匹配自校准可编 程增益放大器、校准方法及应用。
【背景技术】
[0002] 随着无线射频（RF，Radio Frequency)技术的不断发展，射频设备的应用越来越广 泛，种类日益增加。无线射频技术主要包括上变频技术和下变频技术。下变频技术接收外 部射频信号，并将其下变频为中频信号，再将该中频信号转换为数字电路可识别的信号，进 一步控制数字电路工作。而上变频技术将数字电路中发出的信号转换为模拟信号后上变频 为射频信号，并发射出去。
[0003] 在实混频下变频中，射频信号包含两个不同的信号，分别称为所需信号及其镜像 信号，镜像信号频率如果位于输入回路的通频带内，通过外差的变频作用就会把镜像信号 频率位置以及附近的电台信号搬移到中频带内，对所需信号形成干扰。如果镜像信号频率 位置以及附近处无信号，就只增加了点噪声，降低了信噪比；如果镜像信号频率处正好有一 个电台信号，该信号就会和所需信号差拍形成嚣叫，较强的镜像信号频率会喧宾夺主，抑制 掉所需信号；如果电台信号不正好在镜像信号频率处，而是在镜像信号频率附近，则会形 成混台，产生偏调失真，这种现象也称为镜像信号干扰现象。从另一个角度来看，镜像频率 干扰现象是因为实信号的正频率部分和负频率部分分别向中频移动而发生混叠造成的，所 以，为了得到较高的镜像抑制比，需要对负频率部分进行抑制。
[0004] 事实上，IQ信号中幅度或相位的失会导致信号泄漏到负频率带，从而产生镜像信 号。在采用正交下变频技术时，本振信号实际上是一个复信号，仅具有单边功率谱，因此没 有镜像信号对所需信号的干扰问题，具有理论上无限的镜像频率抑制能力，但是这要求两 条支路相互匹配，如果不是这样即出现正交失配现象，则会造成有限的镜像信号抑制能力， 影响信号的信噪比。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种IQ不匹配自校准可 编程增益放大器、校准方法及应用，用于解决现有技术中IQ信号失配引起的射频电路中镜 像抑制比比较低的问题。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种IQ不匹配自校准可编程增益 放大器，所述IQ不匹配自校准可编程增益放大器至少包括：
[0007] 镜像抑制模块，接收IQ信号，用于根据增益误差控制位和相位误差控制位来校准 IQ信号的增益和相位，并输出校准后的IQ信号；
[0008] 比较模块，连接于所述镜像抑制模块的输出端，用于得到产生增益误差符号及相 位误差符号的标志位；
[0009] 时钟综合模块，用于产生校准时钟信号；
[0010] 增益误差检测模块，连接于所述比较模块及所述时钟综合模块的输出端，用于检 测所述增益误差符号并向所述镜像抑制模块提供所述增益误差控制位；
[0011] 相位误差检测模块，连接于所述比较模块及所述时钟综合模块的输出端，用于检 测所述相位误差符号并向所述镜像抑制模块提供所述相位误差控制位。
[0012] 优选地，还包括双选开关模块，所述双选开关模块连接于所述增益误差检测模块、 所述相位误差检测模块及外部的手动校准信号，用于对调节所述镜像抑制模块的所述增益 误差控制位和所述相位误差控制位的来源进行选择。
[0013] 优选地，所述镜像抑制模块包括输入电阻阵列，串接电阻阵列以及运算放大器，I 信号通过一组输入电阻正向连接到第一运算放大器的输入端，Q信号通过一组串接电阻反 向连接到所述第一运算放大器的输入端；Q信号通过一组输入电阻正向连接到第二运算放 大器的输入端，I信号通过一组串接电阻反向连接到所述第二运算放大器的输入端，所述输 入电阻受所述增益误差控制位的控制用于校准IQ信号的增益误差，所述串接电阻受所述 相位误差控制位的控制用于校准IQ信号的相位误差。
[0014] 优选地，所述时钟综合模块包括分频比检测器以及连接于所述分频比检测器输出 端的分频器，所述分频比检测器根据信号频率与参考信号频率的倍数比较得到分频比并将 所述分频比输送给所述分频器，所述分频器根据所述分频比对参考时钟信号进行分频得到 所述校准时钟信号。
[0015] 优选地，所述增益误差检测模块及所述相位误差检测模块包括异或门、计数器、计 数采样器以及寄存器；其中，所述计数器连接于所述异或门的输出端，用于对所述异或门检 测到的增益误差符号或相位误差符号进行计数；所述计数采样器连接于所述计数器的输出 端，用于将计数结束后的计数值输送到所述寄存器；所述寄存器连接于所述计数采样器的 输出端，用于根据所述计数值得到所述增益误差控制位或所述相位误差控制位。
[0016] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种IQ不匹配自校准方法，所述IQ 不匹配自校准方法包括：
[0017] 基于镜像抑制模块得到含有增益误差和相位误差的IQ信号表达式；
[0018] 基于比较模块根据所述IQ信号表达式得到产生增益误差符号及相位误差符号的 标志位；
[0019] 基于时钟综合模块根据信号频率和参考信号频率得到分频比，并以所述分频比对 参考时钟信号分频得到校准时钟信号；
[0020] 基于增益误差检测模块检测增益误差符号，根据所述校准时钟信号对所述增益误 差符号进行计数并根据计数值通过内部查找迭代算法得到增益误差控制位；
[0021] 基于相位误差检测模块检测相位误差符号，根据所述校准时钟信号对所述相位误 差符号进行计数并根据计数值通过内部查找迭代算法得到相位误差控制位；
[0022] 基于所述镜像抑制模块根据所述增益误差控制位及所述相位误差控制位校准所 述IQ信号。
[0023] 优选地，所述IQ不匹配自校准方法进一步包括：所述增益误差控制位及所述相位 误差控制位也可以直接来自于外部的手动校准信号，基于双选开关模块选择所述增益误差 控制位及所述相位误差控制位由所述增益误差检测模块及所述相位误差检测模块产生或 由所述手动校准信号直接得到。
[0024] 优选地，所述增益误差可通过改变所述镜像抑制模块中的输入电阻大小来调节， 所述相位误差可通过改变所述镜像抑制模块中的串接电阻大小来调节。
[0025] 优选地，所述时钟综合模块在所述信号频率的一个周期时间内对所述参考信号频 率的上升沿计数，得到分频比N ;再根据所述分频比N对所述参考时钟信号进行分频得到所 述校准时钟信号；其中，计数N/2次所述参考时钟信号上升沿后再翻转的信号称为上升沿 输出时钟，计数N/2次所述参考时钟信号下降沿后再翻转的信号称为下降沿输出时钟；当 所述分频比为1时，所述校准时钟信号为所述参考时钟信号；当所述分频比为偶数时，所述 校准时钟信号为所述参考时钟信号的上升沿输出时钟；当所述分频比为奇数时，所述校准 时钟信号为所述上升沿输出时钟与下降沿输出时钟相与。
[0026] 优选地，所述标志位包括I标志位、Q标志位、（I+Q)标志位、（I-Q)标志位，通过所 述（I+Q)标志位符号及所述（I-Q)标志位符号的相乘可得到所述增益误差符号，通过所述 I标志位符号及所述Q标志位符号的相乘可得到所述相位误差符号的相反符号。
[0027] 优选地，基于异或门对所述增益误差符号或所述相位误差符号进行检测，基于计 数器对所述增益误差符号或所述相位误差符号为1的情况计数，基于计数采样器将计数结 束后的计数值输送到寄存器，基于所述寄存器通过内部查找迭代算法比较所述计数值与设 定计数值的差值得到所述增益误差控制位或所述相位误差控制位。
[0028] 更优选地，所述内部查找迭代算法为二叉树查找算法。
[0029] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种射频集成电路，所述射频集成 电路包括：低噪声运算放大器、混频器、上述的IQ不匹配自校准可编程增益放大器、滤波器 以及模数数模转换器。
[0030] 如上所述，本发明的IQ不匹配自校准可编程增益放大器、校准方法及应用，具有 以下有益效果：
[0031] 本发明的IQ不匹配自校准可编程增益放大器、校准方法及应用通过改变有IQ两 路的运算放大器的输入电阻和串接电阻来匹配IQ信号的增益和相位，可根据系统要求和 采样精度设置电阻阵列的大小。根据镜像抑制器的结构设计和系统性能要求选取时钟频 率，之后估计数字误差检测器计数结构和寄存器结构，将自校准控制位反馈到镜像抑制模 块，实现IQ信号正交匹配