检测模块15连接于所述比较模块12及所述时钟综合模块13的输 出端，用于检测所述相位误差符号并产生自动相位误差控制位Bitsp_dig。
[0070] 具体地，如图5所示，所述相位误差检测模块15与所述增益误差检测模块14的结 构及原理相同，不同之处在于，所述相位误差检测模块15接收所述第三比较器123输出的 I标志位及所述第四比较器124输出的Q标志位，得到所述相位误差符号，并对所述相位误 差符号为1的情况进行计数，最终得到所述自动相位误差控制位Bitsp_dig。具体过程不再 一一赘述，可参见所述增益误差检测模块14的结构及原理。
[0071] 所述双选开关模块16连接于所述增益误差检测模块14及所述相位误差检测模 块15,接收所述增益误差检测模块14及所述相位误差检测模块15输出的所述自动增益误 差控制位Bitsg_dig及所述自动相位误差控制位Bitsp_dig，还接收外部的手动校准信号 Bitsg_manual及Bitsp_manual，用于对所述增益误差控制位Bits_g和所述相位误差控制 位Bits_p的来源进行选择，并输出到所述镜像抑制模块11进而校准IQ信号。
[0072] 所述IQ不匹配自校准可编程增益放大器1可有效提高IQ信号的匹配度，提高镜 像抑制比，进而提高信号的处理能力、优化性能。
[0073] 根据系统性能要求，假设IQ信号的幅度和相位误差分别为α和Θ，定义非理想的 IQ信号为I'和Q'，那么：
【主权项】
1. 一种IQ不匹配自校准可编程增益放大器，其特征在于，所述IQ不匹配自校准可编程 增益放大器至少包括： 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； 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； 时钟综合模块，用于产生校准时钟信号； 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； 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。
2. 根据权利要求1所述的IQ不匹配自校准可编程增益放大器，其特征在于：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。
3. 根据权利要求1所述的IQ不匹配自校准可编程增益放大器，其特征在于：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。
4. 根据权利要求1所述的IQ不匹配自校准可编程增益放大器，其特征在于：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。
5. 根据权利要求1所述的IQ不匹配自校准可编程增益放大器，其特征在于：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。
6. -种IQ不匹配自校准方法，其特征在于，所述IQ不匹配自校准方法包括： 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； 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； 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； 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； 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； 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。
7. 根据权利要求6所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：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。
8. 根据权利要求6所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：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。
9. 根据权利要求6所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：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参考时钟信号的上升沿 输出时钟与下降沿输出时钟相与。
10. 根据权利要求6所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：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。
11. 根据权利要求6所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：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。
12. 根据权利要求6或11所述的IQ不匹配自校准方法，其特征在于：所述内部查找迭 代算法为二叉树查找算法。
13. -种射频集成电路，其特征在于，所述射频集成电路包括：低噪声运算放大器、混 频器、如权利要求1~5任意一项所述的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。
【专利摘要】本发明提供一种IQ不匹配自校准可编程增益放大器、校准方法及应用，包括：校准IQ信号的镜像抑制模块；得到产生增益误差符号及相位误差符号的标志位的比较模块；产生校准时钟信号的时钟综合模块；产生增益误差控制位的增益误差检测模块；以及产生相位误差控制位的相位误差检测模块。本发明通过改变有IQ两路的运算放大器的输入电阻和串接电阻提高输出IQ信号的增益和相位匹配程度，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，有效提高镜像抑制比，进而提高信号处理能力及射频电路性能。
【IPC分类】H03G3-20
【公开号】CN104796105
【申请号】CN201510233182
【发明人】陈琴, 周健军
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月8日