失真补偿电路的制作方法

失真补偿电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种针对基带同相(I)信号和对应的基带正交(Q)信号的失真进行补偿的方法和电路。所述电路包括：同相I衰减器，其被配置为衰减基带同相I信号；以及正交Q衰减器，其被配置为衰减基带Q信号。提供了被配置为接收衰减后的同相I信号和衰减后的基带Q信号的一个或多个电路。每个电路基于预定公式执行不同的计算，所述预定公式被配置为确定IM2、HD2@0°、HD2@90°、IM3@0°、IM3@90°、HD3@0°和HD3@90°。失真补偿电路被配置为使用各计算电路中的至少一个的结果来产生I失真补偿信号和Q失真补偿信号。
【专利说明】失真补偿电路
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年2月25日提交的题为“失真补偿电路”的美国临时专利申请第62，120，711号以及于2015年3月17日提交的题为“失真补偿电路”的美国临时专利申请第62，134，389号的优先权，这些专利申请以引用方式全文合并于此以用于所有目的。
技术领域
[0003]本公开一般性涉及失真补偿，并且更具体地，涉及用于针对同相分量信号和正交分量信号进行失真校正的电路和方法。
【背景技术】
[0004]通信系统包括诸如接收器、解调器和基带放大器之类的各种不同的电路，这些电路具有非线性，会导致“无用信号”。这种电路的非线性行为引发交调产物和系统噪声，增加信号失真量，从而降低系统性能。出现在多个输入频率处的无用信号被称作谐波失真(HD)。出现在作为各输入频率的线性组合的频率处的无用信号被称作交调失真(IM)。非线性失真产物包括二阶交调项(IM2)、二阶谐波失真项(HD2)、三阶交调项(IM3)和三阶谐波失真项(HD3)。
[0005]已经存在各种去除或补偿失真的方法，其中通过利用同相I基带信号或正交Q基带信号直接计算失真产物，并随后从对应的同相基带信号或正交基带信号中去除计算出的失真产物。例如，美国专利8，848，824使用仅会校正奇次非线性(例如頂3)的复杂系统。它采用明显被迫使进入其非线性区的非线性失真产生器。从同相路径或正交路径独立地产生各个补偿失真ig号。
[0006]在美国专利8，050，649中，RF頂2产生器被配置为仅针对混频器校正IM2失真。专利8，050，649并不容易适用于基带信号路径，并且无法容易地用于对混频器基带失真和基带放大器失真同时进行校正。专利8，050，649的方法使用RF信号和非线性失真产生器来生成被添加到基带的頂2信号。由于这样的添加，基带路径中产生的失真会无法消除。
[0007]在美国专利8，483，646中，共模-差模反馈被配置为仅针对IM2进行校正。专利8，483，646的方法依靠已存在于混频器输出的共模IM2失真产物来产生差分IM2补偿信号。如果混频器已具有较低的共模IM2失真产物，则会没有足够的頂2输入信号来产生所需的输出差分IM2补偿信号。
[0008]美国专利7，876，867描述了一种使用DPS方法计算失真分量(即，未使用模拟解决方案)的方法。专利7，876，867的方法采用了用于计算I信号和Q信号的平方幅度的数字頂2产生器，并且基于数字頂2来产生頂3信号。由于专利7，876，867使用数字方法，因此其不具有通过在模拟域计算頂2失真而提供的潜在精确度。专利8，848，824、专利8，050，649和专利8,483,646不会允许对全部失真分量(S卩IM2.HD2、頂3、HD3)进行独立控制。存在许多更早的方法，这些方法涉及前馈或预失真并使用延迟线和耦合器，因而无法容易地集成在芯片上。本公开针对这些和其他考虑而写就。
【附图说明】
[0009]附图针对各个示例性实施例。附图并不示出所有实施例。可以附加地或替代地使用其他实施例。可省略会较为明显或不必要的细节以节约空间或更高效地说明。可以利用额外的组件或步骤以及/或者不必利用所示的全部组件或步骤来实施一些实施例。当相同的附图标记出现在不同的附图中时，所述附图标记用于表示相同或相似的组件或步骤。
[0010]图1是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的IM2补偿信号的示例电路的框图。
[0011]图2是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的HD2补偿信号的示例电路的框图。
[0012]图3是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的HD2补偿信号的示例电路的框图。
[0013]图4是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的頂3补偿信号的示例电路的框图。
[0014]图5是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的頂3补偿信号的示例电路的框图。
[0015]图6是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的HD3补偿信号的示例电路的框图。
[0016]图7是根据示例性实施例的能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的HD3补偿信号的示例电路的框图。
[0017]图8a是电流折叠模块的符号表示。
[0018]图Sb是可用于图1至图7所示的电流折叠模块的示例电流折叠模块的示意图。
[0019]图9a是跨导放大器的符号表示。
[0020]图9b是根据示例性实施例的可作为失真补偿电路的跨导放大器使用的示例晶体管差分对的示意图。
[0021 ]图1Oa是乘法器的符号表示。
[0022]图1Ob是根据示例性实施例的可作为失真补偿电路的乘法器使用的示例乘法器的示意图。
[0023]图11是可作为图13所示的输入衰减器和电压缓冲器中的每一个使用的示例输入衰减器和电压缓冲器的示意图。
[0024]图12是可用于将控制电流转换为控制电压的示例电路的示意图。
[0025]图13是示例失真补偿电路的框图。
[0026]图14是示出将失真补偿电路用于使解调电路线性化的框图。
[0027]图15是示出将失真补偿电路用于使放大器线性化的框图。
[0028]图16是典型失真相对于差分控制电流Icd的曲线图。
【具体实施方式】
[0029]在以下详细描述中，为了提供相关指教的透彻理解，以示例方式阐述了大量的具体细节。然而，显而易见的是，本指教可在不具备这些细节的情况下实施。在其他实例中，为了避免与本指教的各方面的不必要的混淆，已经以相对高的层级不含细节地描述了已知方法、过程、组件和/或电路。可以利用额外的组件或步骤以及/或者不必利用所示的全部组件或步骤来实施一些实施例。
[°03°]本文公开的各种方法和电路一般性涉及用于校正同相分量信号和正交分量信号的失真的电路和方法。在一个方面，失真补偿电路针对基带正交Q信号和对应的基带同相I信号的失真进行补偿。失真补偿电路包括对基带同相I信号进行衰减的同相I衰减器。存在对基带正交Q信号进行衰减的正交Q衰减器。存在一个或多个计算电路，其被配置为接收衰减后的同相I信号和衰减后的基带Q信号。所述一个或多个计算电路基于这些信号来计算各参数，例如IM2、HD2@0°、HD2@90°、IM3@0°、頂3@90°、HD3@0°和HD3090。中的至少一个。在一个方面，失真补偿电路被配置为利用各计算电路中的至少一个的结果来产生I失真补偿输出信号和Q失真补偿输出信号。
[0031]在各个实施例中，根据应用，失真补偿电路可通过实质上利用单个计算电路的结果、多个计算电路的结果或所有计算电路的结果来产生I失真补偿信号和Q失真补偿信号。
[0032]在一个方面，本文所述的电路和方法可利用对每个失真分量的基本独立的控制来对1、Q通信信号路径的失真进行校正或补偿。就这一点而言，所述电路可利用模拟计算方法而从I信号和Q信号独立地直接计算出失真产物。有利的是，在一个方面，本文所述的电路和方法是弱电流的，因此适于单片集成。
[0033]上文概述有助于提供本文所讨论的各概念的数学解释。在此方面，考虑下面的公式Al和公式A2所提供的I基带双音信号和Q基带双音信号:
[0034]I = cos( ωit)+cos( ω2t)公式Al
[0035]Q = sin( ω it)+sin( ω 2t)公式Α2
[0036]如果这些基带信号经过包括高达三阶项的非线性失真模块，则可写为以下公式:
[0037]lDisT=aiI+a2l2+a3l3公式 BI
[0038]公式BI可展开为下面的公式B2所提供的那样:
[0039]Idist= (ai+9a3/4)cos( ωit) + (ai+9a3/4)cos( ω2t)+a2+
[0040]a2COS( ω 2t_ ω it) +
[0041 ]公式 B2
[0042]a2Cos( ω 2t+ ω it)+a2Cos(2 ω it)/2+a2Cos(2 ω 2t)/2+
[0043]3a3Cos(2 ωit-ω2t)/4+3a3Cos(2 ω2t-ωit )/4+
[0044]3a3Cos(2 ω 2t+ ω it)/4+3a3Cos(2 ω ι+ ω 2t)/4+a3Cos(3 ω it)/4+a3Cos(3 ω 2t)/4
[0045]线性项和非线性项可以确认如下:
[0046]Idist=线性项和DC偏移+
[0047]二阶交调项ΙΜ2+公式Β3
[0048]二阶谐波失真项HD2+
[0049]三阶交调项ΙΜ3+
[0050]三阶谐波失真项HD3
[0051 ]可针对正交失真分量Qdist执行类似的展开。
[0052]然后，可按照下面的公式I至公式7所提供的那样直接计算以下失真分量中的每一个:
[0053]IM2 = I2+Q2 = 2cos( o2t-oit)+2公式I
[0054]HD200。= I2-Q2 = 2cos( ω 2t+ω it)+cos(2 ω it)+cos(2 ω 2t)公式2
[0055]HD2090。=2IQ = 2sin( ω 2t+ω it)+sin(2 ω it)+sin(2 ω 2t)公式3
[0056]IM31° = I3+Q2I = cos(2co2t-coit)+cos(2coit_co2t)+3cos( ω 2t)+3cos( ω it)公式4
[0057]IM3i90° =I2Q+Q3 = sin(2 co2t_coit)+sin( ω it- ω 2t)+3sin( ω 2t)+3sin( ω it)公式5
[0058]HD31° = I3_3Q2I = 3cos(2 ω 2t+ ω it)+3cos(2 ω it+ ω 2t)+cos(3 ω 2t)+cos(3 ω it)公式6
[0059]HD3i90° =3I2Q-Q3 = 3sin(2 co2t+coit)+3sin(2coit+co2t)+sin(3co2t)+sin(3coit) 公式7
[0060]公式I至公式7中的每个失真计算使用模拟域中的双音I成分和Q成分来表示失真分量。上面的公式I至公式7具有与展开的Idist和Qdist表达式中的非线性项相同的形式。公式I至公式7的每一个之中具有分离的失真分量的优点在于，对于特定应用而言，各分量的失真水平可以不同，并且这些公式表明，可以独立地控制各个失真分量。所述公式表明，可利用关于同相信号和正交信号的代数运算来直接产生各个失真分量，而现有技术中的失真补偿电路采用非线性失真产生器(利用退化差分对实现)或DSP方法(固有地具有大电流消耗)，因此具有受限的带宽和其他不足。
[0061]这些公式中的每一个可在混频器或放大器的输出处实现为乘法器与电流加法元件或电流减法元件的组合。可利用衰减器调整输入信号水平(例如，电压或电流)，以针对总体失真水平提供适当的比例因子(scaling factor)。对于其工艺参数变化和器件匹配会是起作用的因子的特定应用(例如集成电路)而言，总体失真水平会具有一些变化。这种情况下，可选择适当的衰减比例因子，以提供足够大的信号来针对预期的最坏情况的失真水平进行补偿。在一个实施例中，对来自每个失真补偿电路的输出电流进行调整，以对每个失真分量进行独立控制。通过独立地调整各个输出电流，对于每个器件而言，由工艺参数变化和器件匹配误差导致的失真水平变化可以得到更好的补偿。
[0062]现在参照图1至图7，其分别示出了实现公式I至公式7的功能的各个电路的示例实施例。图1至图7中的每一个包括“I侧”和“Q侧”，在一些情况下，I侧和Q侧可以实质上相似。在此方面，为了简明起见，可在“I侧”的上下文中讨论每个电路的各个方面，而不针对“Q侧”
进行重复。
[0063]图1是能够提供可用于用于失真补偿电路中的頂2补偿信号的示例电路的框图。图1是被配置为基于上文的公式1(即，頂2 = I2+Q2)计算二阶交调校正信号IM2的二阶交调电路。
[0064]电路100包括同相输入1(即，ΙΡ2α2ΛΜ2α2和IP2a3/IM2a3)和正交输入Q(即，QP2A3/QM2A3 和 QP2a2/QM2a2)，其中 I 输入(IP2a2/1M2a2 和 IP2a3/IM2a3)和 Q 输入(QP2a3/QM2a3 和 QP2A2/QM2A2)可分别为I输入和Q输入的衰减(例如，利用电压衰减器进行衰减)后的版本。电路100的I侧包括跨导模块102a、乘法器104a、折叠电路106a和输出乘法器108a。乘法器104a使两个输入I信号相乘，以在其输出端提供公式I中的I2项。乘法器104b使两个Q信号相乘，以提供公式I的Q2项。
[0065]利用I侧的折叠电路108a和Q侧的折叠电路108b使I2项和Q2项相加，从而提供公式I的二阶交调校正信号。在一个实施例中，可利用乘法器108a和108b分别基于输入ViM2i和Vim2q独立地调整I侧和Q侧的输出信号。VlM2I和VlM2Q是差分DC控制电压，所述差分DC控制电压可通过使差分控制电流穿过图1 2所不的二极管而产生。VlM2I分量和VlM2Q分量可被独立地调节以获得IM2失真的最优量和极性，以消除原始的I信号通路和Q信号通路中存在的IM2失真。在一个实施例中，通过针对1、Q信号路径的校准步骤来执行失真的最优量的确定，其中，使用测量接收机对公式Al和公式A2所示形式的双音测试信号产生的頂2分量在模拟域或数字域进行测量，所述测量接收机能够频率选择性地测量IM2失真频率处存在的IM2音功率。可应用优化算法以通过计算在每次迭代时更新的控制电流值来迭代性地测量和减少頂2水平。
[0066]图2是能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的HD2补偿信号的示例电路的框图。电路200是被配置为基于上文的公式2(即，HD2@0° =I2-Q2)计算二阶谐波校正信号HD200。的二阶谐波失真电路。电路200的输入和组件与电路100实质性相似，因此为了简明起见，将不再重复。
[0067]乘法器204a使两个输入I信号相乘以提供公式2的I2项。乘法器204b使两个Q信号相乘以提供公式2的Q2项。由于I2项和Q2项耦接至折叠电路206a和折叠电路206b的相反的极性上，因此每个折叠电路206a/206b在I侧和Q侧分别从I2信号中减去Q2信号以及从Q2信号中减去I2信号。在一个实施例中，可以通过乘法器208a和乘法器208b分别基于输入Vhd2ix和Vhd2qx独立地调整I侧和Q侧的输出信号。
[0068]图3是能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的HD2补偿信号的示例电路的框图。电路300是被配置为基于上文的公式3(即，HD2@90°=2IQ)计算二阶谐波校正信号HD2090°的二阶谐波失真电路。电路300的输入和组件与电路100和电路200的输入和组件实质性相似，因此为了简明起见将不再重复。
[0069]乘法器304a将输入I信号乘以输入Q信号以提供IQ项。类似的乘法器304b将输入Q信号乘以输入I信号以提供另一个IQ项。这两个IQ项分别通过折叠电路306a和折叠电路306b相加，从而提供公式3的2IQ项。在一个实施例中，可通过乘法器308a和308b分别基于输入VHD2IY和VHD2QY独立地调整I侧和0侧的输出信号。
[0070]图4是能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的頂3补偿信号的示例电路的框图。电路400是被配置为基于上文的公式4(即，頂300°= I3+Q2I)计算三阶交调校正信号頂300°的三阶交调电路。应当理解的是，由于公式4涉及更多内容，因此电路400更复杂一点。
[0071 ]电路400包括同相输入I (即，ΙΡ2α2ΛΜ2α2、IP2a3/1M2a3和ΙΡ2αιΛΜ2αι)和正交输入Q(即，QP2a3/QM2a3和QP2a2/QM2a2)。电路400的I侧包括跨导模块402a、第一乘法器404a、第二乘法器406a、折叠电路408a和输出乘法器410a。第一乘法器404a提供I2输出，该I2输出被第二乘法器406a乘以另一个I，从而提供公式4的I3分量。
[0072]在Q侧，第一乘法器404b的输出提供Q2分量。Q侧的第二乘法器406b将Q2分量乘以I，从而提供公式4的Q2I分量。利用折叠电路408a和408b分别将I3分量和Q2I分量相加在一起，从而提供公式4的三阶交调校正信号。在一个实施例中，可通过乘法器410a和乘法器410b分别基于输入VIM3IX和VIM31JX来独立地调整I侧和Q侧的输出信号。
[0073]图5是能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的IM3补偿信号的示例电路的框图。电路500是被配置为基于上文的公式5(即，IM3@90°=I2Q+Q3)计算三阶交调校正信号頂3090°的三阶交调电路。电路500包括同相输入I(即，IP2a2/1M2a2和ΙΡ2α3ΛΜ2α3)和正交输入Q (即，QP2a3/QM2a3、QP2a2/QM2a2和QP2ai/QM2ai )。电路500的组件与电路400的组件实质上相似，因此为了简明起见将不再重复。
[0074]在Q侧，第一乘法器504b提供Q2输出，该Q2输出被第二乘法器506a乘以另一个Q，从而提供公式5的Q3分量。
[0075]在I侧，第一乘法器504a的输出提供I2分量。I侧的第二乘法器506a将I2分量乘以Q，从而提供公式5的I2Q分量。利用折叠电路508a和508b分别将Q3分量和I2Q分量相加在一起，从而提供公式5的三阶交调校正信号。在一个实施例中，可通过乘法器510a和乘法器510b分别基于输入VIM3IY和VIM31JY来独立地调整I侧和Q侧的输出信号。
[0076]图6是能够提供可用于失真补偿电路的处于0°的HD3补偿信号的示例电路的框图。电路600是被配置为基于上文的公式6(即，HD3@0°=I3-3Q2I)计算三阶谐波校正信号HD300。的三阶谐波失真电路。
[0077]电路600包括同相输入I(即，IP2a2/1M2a2，IP2a3/IM2a3，IP2ai/M2ai和ΙΡΙαι/ΜΙαι)和正交输入Q(即，QP1a3/QM1a3和QP1a2/QM1a2)。电路600的组件与电路400和电路500的组件实质上相似，因此为了简明起见将不再重复。
[0078]在I侧，第一乘法器604a提供I2输出，该I2输出被第二乘法器606a乘以另一个I，从而提供公式6的I3分量。
[0079]在Q侧，由Q侧衰减器提供各个信号，该Q侧衰减器提供的是其为I侧信号的3~(1/3)倍的信号。因此，Q侧的第一乘法器604b计算3~(1/3)0*3~(1/3)0=3~(2/3)(^。0侧的第二乘法器606b计算3~(1/3)1*3~(2/3)02 = 3102，从而提供公式6的剩余分量。由于13项和3102耦接至折叠电路608a和608b的相反的极性，因此每个折叠电路608a/608b在I侧和Q侧分别从I3信号中减去3IQ2信号以及从3IQ2信号中减去I3信号。
[0080]在一个实施例中，可通过乘法器610&和61013分别基于输入\%)311和^%)31?独立地调整I侧和Q侧的输出信号。应当注意到，就幅度而言，诸如Ml或Pl的各个衰减器连接是M2或P2信号的3~(1/3)倍，从而使得诸如頂IAl的信号是頂2A1信号的3~(1/3)倍。
[0081]图7是能够提供可用于失真补偿电路的处于90°的HD3补偿信号的示例电路的框图。电路700是被配置为基于上文的公式7(即，HD3@90°=3I2Q-Q3)计算三阶谐波校正信号HD3i90°的三阶谐波失真电路。
[0082]电路700包括同相输入1(即，IPIa2AMIa2和IP1a3/IM1a3)和正交输入Q(即，QP2A3/QM2a3、QP2a2/QM2a2、QP2ai/QM2ai和QPIai/QMIai)。电路700的组件与电路600的组件实质上相似，因此为了简明起见将不再重复。
[0083]在Q侧，第一乘法器704b提供Q2输出，该Q2输出被第二乘法器706b乘以另一个I，从而提供公式7的Q3分量。在一个实施例中，正交Q衰减器对基带正交Q信号进行衰减，以使基带正交Q信号是衰减后的基带正交Q信号的3~(1/3)倍。
[0084]在I侧，由I侧衰减器提供信号，该I侧衰减器提供的是其为Q侧信号的:Τ(1/3)倍的信号。因此，I侧的第一乘法器704a计算3~(1/3)1*3~(1/3)1 = 3~(2/3)12。1侧的第二乘法器706a计算3~(1/3川*3~(2/3)12 = 3012，从而提供公式7的剩余分量。由于03项和3012耦接至折叠电路708a和708b的相反的极性，因此每个折叠电路708a/708b在I侧和Q侧分别从Q3信号中减去3QI2信号以及从3QI2信号中减去Q3信号。
[0085]在一个实施例中，可通过乘法器710&和71013分别基于输入\%)31￥和^%)31^独立地调整I侧和Q侧的输出信号。在本质上，除了电路在I侧与Q侧之间翻转之外，电路700与电路600实质上相似。
[0086]因此，已经表明，图1至图7分别示出了公式I至公式7中的每一个的示例实施方式的模块级示意图。在每个附图中，每个名为“gm”的模块可为跨导放大器，例如稍后在图9b的上下文中讨论的跨导放大器。每个以X标记的模块可为乘法器，例如稍后在图1Ob的上下文中更详细地讨论的乘法器。每个名为“FOLD”的模块可为电流折叠器，例如在图Sb的上下文中更详细地讨论的电流折叠器。
[0087]图8a是电流折置_旲块的符号，图8b是图8a的符号的不例不意图。电路800以不例的方式示出了可作为图1至图7所示的电流折叠模块使用的电路。电路800包括彼此类似的左侧和右侧。这两个半边可被视为已配对在一起以形成差分构造的单端电路。因此，电阻器Rl(804a)、晶体管 01(806&)和电流源11(8083)可分别与1?2(80413)、02(80613)和12(80813)相匹配。夕卜加在节点IINP和节点11NM的差分电流可被折叠并通过节点I ClUTP和节点I ClUTM输出。例如，在输出节点1UTP提供的电流实质上类似于晶体管Ql(806a)的射极处的电流。在电路800的右侧同样如此。
[0088]电压偏置点Vbfcild可设置为使得输入节点(即，Iinp和Iinm)的共模电压不会使上述各晶体管(B卩，Ql和Q2)饱和。例如，电阻R1/R2可被配置为提供距正供电轨(positive rail)810(其可为:针对双极型的Vcc、针对FET的Vdd或其他任何适当的电压)约500mV的压降。因此，共模节点Vbfqld处的电压可以是分别由于晶体管Ql和晶体管Q2的二极管电压降而导致的低于正供电轨810的1.2V。
[0089]图9a是跨导放大器的符号，图9b是可作为图1至图7所示的跨导放大器使用的示例晶体管差分对的示意图。在电路900的示例中，两个晶体管904a和904b分别在各自的射极共享一个公共节点，该公共节点親接至电流源906。在一个实施例中，跨导gm可等于11/(2Vt)，其中Vt是晶体管热电压(thermal voltage)。
[0090]图1Oa是乘法器的符号，图1Ob是可作为图1至图7所示的乘法器使用的示例乘法器的示意图。电路1000包括在其射极共享一个公共节点的第一对晶体管1004和1006。存在在其射极共享一个公共节点的第二对晶体管1008和1010。晶体管1004的集电极耦接至晶体管11的集电极，来提供IQUTP节点。晶体管1006的集电极耦接至晶体管1008的集电极，来提供1utm节点。Vinp、Vinm处的差分电压可将Iinp、IINM处的差分电流转换为输出Iqutp、Iqutm。在一个实施例中，输出电流可由公式8提供:
[0091]Iqutp-1qijtm= (IiNP-1iNM)tanh[ (Vinp~Vinm)/(2Vt)]公式 8
[0092]图11是示例输入衰减器和电压缓冲器电路的示意图，在本文中，该电路有时被称作“衰减器”。例如，电路1100可用于对失真补偿电路的基带同相I信号进行衰减。该电路还可用于对基带正交信号进行衰减。稍后将在图13的上下文中示出示例应用。
[0093]电路1100包括串联的电阻器1?1(1102)、1?2(1104)、1?3(1106)、1?4(1108)和1?5(1110)。电路1100还包括晶体管叭(1120)、02(1122)、03(1124)、04(1126)、05(1128)、06(1130)、Q7(1132)和Q8(1134)，每个晶体管均被配置为射极跟随器，每个射极均耦接至对应的电流源(即，分别为11(1140)至18(1154))。
[0094]在一个实施例中，电阻对R1/R5与R2/R4匹配。可对各电阻的值进行调节，以使得?1、11节点处的电压信号是?2、12节点处的电压信号的3入3倍。可选择衰减因子3入3以实现公式6和公式7中的因子3，因为三个信号相乘在一起。在一个实施例中，将电阻R2和R4设置为R3的值的0.2211倍以获得该\Γ3因子。
[0095]可以设置电阻Rl和R5以便为了要由失真补偿子模块产生的失真的期望范围而控制信号衰减量。匹配的晶体管Ql至Q8及其相关的电流源可为电压缓冲器，其用于将来自衰减器的电压信号电平移动至对补偿电路的工作而言适当的偏置点。
[0096]图12是可用于将控制电流转换为控制电压的示例电路的示意图。电路1200包括彼此相似的左半边和右半边。这两个半边可被视为已配对在一起以形成电流至电压电路的差分构造的单端电路。
[0097]每个半边包括耦接至电流源(分别为1204a和1204b)的以二极管形式连接的晶体管(分别为1202a和1202b)。因此，电路1200为二极管预失真电路，其可用于将每个补偿电路的输出乘法器处的控制电流转换为控制电压。如果将Icp=IQ+IcD/2和Icm=IQ-1cD/2代入，其中1= (ICP+ICM)/2，则控制电压输出可依据控制电流输入写为如下面的公式9所提供的那样:
[0098]Vcp-Vcm= 2VTarctanh[ Icd/ (21ο)]公式 9
[0099 ]当电路1200与图10的乘法器一起使用时，公式8可修改为:
[0100]Iqutp-1qijtm= (Iinp-1inm)Icd/(2Iq)公式 10
[0101]图13是示例失真补偿电路的框图。失真补偿电路1300包括同相I衰减器1302，其被配置为对基带同相I信号进行衰减。存在正交Q衰减器1304，其被配置为对基带Q信号进行衰减。在失真补偿电路1300的示例中，I信号包括差分信号IP和頂，Q信号包括差分信号QP和QM。已在图11的上下文中以示例的方式描述了衰减器。
[0102]在各个实施例中，电路1300可包括由模块1310至1322表示的一个或多个电路，其被配置为接收衰减后的同相I信号和衰减后的基带Q信号。电路1310至1322中的每一个被配置为分别实现公式I至公式7的功能。
[0103]例如，电路1310是被配置为基于頂2= I2+Q2计算二阶交调校正信号頂2的二阶交调电路。
[0104]电路1312是被配置为基于HD2@0°=I2-QH十算二阶谐波校正信号HD200。的二阶谐波失真电路。
[0105]电路1314是被配置为基于HD2090。=2IQ计算二阶谐波校正信号HD2090。的二阶谐波失真电路。
[0106]电路1316是被配置为基于頂300°=I3+Q2I计算三阶交调校正信号頂300°的三阶交调电路。
[0107]电路1318是被配置为基于IM3090。=I2Q+Q3计算三阶交调校正信号IM3090。的三阶交调电路。
[0108]电路1320是被配置为基于HD3@0°=I3-3Q2I计算三阶谐波校正信号HD300。的三阶谐波失真电路。
[0109]电路1322是被配置为基于HD3090。=3I2Q-Q3计算三阶谐波校正信号HD3090。的三阶谐波失真电路。
[0110]失真补偿电路1300被配置为:使用计算电路1310至1322中的至少一个的结果，来在第一输出处产生I失真补偿信号(表示为差分信号ΙΡΛΜ)并在第二输出处产生Q失真补偿信号(表不为差分信号QP/QM)。
[0111]根据失真补偿电路1300的上述说明，可有助于提供本文所讨论的失真补偿电路和技术的多种实际实施方式中的一部分。就这一点而言，图14是示出将失真补偿电路1402用于使解调电路1400线性化的框图。在一个实施例中，失真补偿模块1402是图13所示的电路。每个Rlciad(即，1410a/b和1412a/b)可为负载电阻器。每个被圆圈包围的“X”可为乘法器电路(例如，1420a和1420b )，例如图1Ob所示的乘法器电路。每个跨导单元(例如，1430a和1430b)可为与图9b的跨导电路类似的跨导电路。
[0112]图15是示出将失真补偿电路1502用于使放大器1500线性化的框图。在一个实施例中，失真补偿模块1502是图13所示的电路。放大器1500包括放大器1530a和放大器1530b，它们可以是差分线性放大器。每个Rlciad(即，1510a/b和1512a/b)可以是负载电阻。
[0113]图16是典型失真相对于差分控制电流Icd的曲线图。可以根据图12更好地理解控制电流Icd，其中Icd表不Vcp和Vcm之间的差分电流。通过不例的方式，图16不出了各失真分量(SP，頂2、HD2、頂3和HD3)中的一个相对于如图12中的相应的差分控制电流Icd的典型响应。因此，图16示出的是，对于计算出的ICD，存在最有效地减小失真的点。
[0114]所讨论的各组件、步骤、特征、对象、权益和优点仅为示意性的。它们和与其相关的讨论均不旨在以任何方式限制保护范围。大量其他实施例也是预期的。这些包括具有更少的、附加的和/或不同的组件、步骤、特征、对象、权益和优点的实施例。这些还包括在其中不同地布置和/或排序的组件和/或步骤的实施例。
[0115]例如，本文讨论的任何信号可进行调整、缓冲、调整且缓冲、转换至另一模式(例如，电压、电流、电荷、时间等)或者转换至另一状态(例如，从高到低以及从低到高)，而没有在本质上改变上述方法。此外，利用这种相同的方法可以补偿更高阶的失真产物。更多乘法器和/或不同衰减因子的使用可用于计算关于更高阶失真(例如IM5、HD4、HD5等)的更复杂公式的结果。
[0116]在一个示例中，图9至图12中的NPN晶体管可替换为匪OS晶体管，图8的PNP晶体管可替换为PMOS晶体管。在其他实施例中，所述电路可重新配置为:在仍然秉承本文公开的
【发明内容】
的宗旨的同时，使用PNP晶体管来替代NPN晶体管(以及使用PMOS晶体管来替代匪OS晶体管)。
[0117]此外，图8至图10示出的电路的可具有以多种方式实现或改进的基本功能。例如，利用射极负反馈电阻(degenerat1n resistance)，可以使图9的跨导器更加线性。如果输入信号由于选择了更小的衰减而变得更大，则对这一点有所需求。诸如图12示出的预失真电路可用于来自衰减器的乘法器的输入，以获得关于更大输入信号的更加线性的响应。
[0118]虽然本文讨论的“负载”被示为电阻器，但是具有电阻的其他类型的器件(包括双极型器件和MOS器件)也是可预期的。此外，本文的电路可被重新配置为使用电流槽(current sink)来替代电流源。因此，本发明旨在仅依据所附权利要求进行限制。
[0119]除非特别声明，本说明书中所陈述的所有测量、数值、比率、位置、幅度、尺寸以及其它规范都是近似的，而不是精确的。其目的在于获得与它们涉及的功能和它们相关的领域中的习惯相符的合理范围。
[0120]除了上面直接作出的声明，已经声明的或阐明的内容中没有任何内容旨在或应该被解释为导致任何组件、步骤、特征、对象、权益、优点或等同物献给公众，无论是否在权利要求中进行了列举。
[0121]本公开中已引用的所有文献、专利、专利申请和其他出版物均以引用形式合并于此。
[0122]应当理解，除非本文已经指出其特定含义，否则本文使用的术语和表达具有与其相关质询、研究等各个领域中的术语和表达相符的普通含义。诸如第一、第二等的相关术语可仅仅用于将一个实体或行为与另一个区分开，而不必指出或暗示这些实体或行为之间的实际关系或顺序。当在说明书或权利要求书中与元件列表连接使用时，术语“包括”、“包括的”及其任何变形旨在表明该列表不是穷举性的，并且可包括其他元件。类似地，如果不作出进一步约束，则由“一”或“一个”修饰的元件并不排除存在同一类型的附加元件。
[0123]提供本公开的摘要是为了使得读者能够快速确定本技术公开的本质。应当理解，它的提出不是用于对权利要求的范围或含义进行解释或限制。另外，在上述详细说明中，可以看出，为了达到简化该公开的目的，在各个实施例中，各种特征被组合在一起。这种公开的方法并不应被解释为表达出如下意图:即，所主张的实施例需要比每个权利要求明确所列举的更多的特征。相反，如所附权利要求表达的那样，创造性发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，在此将所附权利要求合并到【具体实施方式】部分中，每个权利要求作为单独主张的发明主题而独立存在。
【主权项】
1.一种模拟失真补偿电路，其被配置为针对基带同相I信号中的失真和相应的基带正交Q信号中的失真进行补偿，所述模拟失真补偿电路包括: 同相I衰减器，其被配置为衰减所述基带同相I信号； 正交Q衰减器，其被配置为衰减所述基带正交Q信号；以及 被配置为接收衰减后的同相I信号和衰减后的基带Q信号并基于接收到的衰减后的I信号和Q信号执行计算的以下电路中的至少一个: (i)二阶交调电路，其被配置为基于頂2 = I2+Q2计算二阶交调校正信号IM2; (ii)二阶谐波失真电路，其被配置为基于HD2@0°=I2-Q2计算二阶谐波校正信号HD20O。； (iii)二阶谐波失真电路，其被配置为基于HD2@90° = 2IQ计算二阶谐波校正信号HD2090。； (iv)三阶交调电路，其被配置为基于頂300°=I3+Q2I计算三阶交调校正信号IM300。； (V)三阶交调电路，其被配置为基于頂3090° =I2Q+Q3计算三阶交调校正信号IM3090。； (vi)三阶谐波失真电路，其被配置为基于HD3@0°= I3-3Q2I计算三阶谐波校正信号HD300°;以及 (vii)三阶谐波失真电路，其被配置为基于HD3@90°=3I2Q-Q3计算三阶谐波校正信号HD3i90° ， 其中所述模拟失真补偿电路被配置为使用各计算电路中的至少一个的结果来在第一输出处产生I失真补偿信号并在第二输出处产生Q失真补偿信号。2.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，所述模拟失真补偿电路被配置为:使用多个计算电路的结果来在第一输出处产生I失真补偿信号并在第二输出处产生Q失真补偿信号。3.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，所述模拟失真补偿电路被配置为:实质上使用所有计算电路的结果来在第一输出处产生I失真补偿信号并在第二输出处产生Q失真补偿ig号。4.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，还包括耦接到至少一个计算电路中的每一个的输出的调整电路，其中，由所述调整电路独立地调整所述至少一个计算电路中的每一个的校正信号。5.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，所述模拟失真补偿电路被配置为:处理差分的I信号和Q信号。6.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算二阶交调校正信号頂2的二阶交调电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入；以及 第一折叠电路，其耦接在第一乘法器的输出与第二乘法器的输入之间， 其中在第一乘法器的输出处提供所述頂2信号的I2分量;以及 Q侧，其包括: 第三跨导电路，其耦接至第三乘法器；以及 第二折叠电路，其耦接在第三乘法器与第四乘法器之间； 其中在第三乘法器的输出处提供所述頂2信号的Q2分量， 其中，第一折叠电路被配置为将第一乘法器的输出处的I2分量与第三乘法器的输出处的Q2分量相加，以提供I侧的頂2信号的I2+Q2分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为将第一乘法器的输出处的I2分量与第三乘法器的输出处的Q2分量相加，以提供Q侧的頂2信号的I2+Q2分量。7.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算二阶谐波校正信号HD21°的二阶谐波失真电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入；以及 第一折叠电路，其耦接在第一乘法器的输出与第二乘法器的输入之间， 其中在第一乘法器的输出处提供所述HD2@0°信号的I2分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第三乘法器；以及 第二折叠电路，其耦接在第三乘法器与第四乘法器之间， 其中在第三乘法器的输出处提供所述HD2@0°信号的Q2分量， 其中，第一折叠电路被配置为从第一乘法器的输出处的I2分量中减去第三乘法器的输出处的Q2分量，以提供I侧的HD200。信号的I2-Q2分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为从第一乘法器的输出处的I2分量中减去第三乘法器的输出处的Q2分量，以提供Q侧的HD200。信号的I2-Q2分量。8.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算二阶谐波校正信号HD2i90°的二阶谐波失真电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入；以及 第一折叠电路，其耦接在第一乘法器的输出与第二乘法器的输入之间， 其中在第一乘法器的输出处提供所述HD2@90°信号的第一IQ分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第三乘法器的输入；以及 第二折叠电路，其耦接在第三乘法器的输出与第四乘法器的输入之间， 其中在第三乘法器的输出处提供所述HD2@90°信号的第二 IQ分量;并且其中，第一折叠电路被配置为将第一乘法器的输出处的第一IQ分量与第三乘法器的输出处的第二 IQ分量相加，以提供I侧的HD2@90°信号的21Q分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为将第一乘法器的输出处的第一IQ分量与第三乘法器的输出处的第二 IQ分量相加，以提供Q侧的HD2@90°信号的21Q分量。9.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算三阶交调校正信号頂300°的三阶交调电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入； 第二乘法器，其耦接至第一乘法器的输出， 第一折叠电路，其耦接在第二乘法器的输出与第三乘法器的输入之间； 其中在第二乘法器的输出处提供所述頂300°信号的I3分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第四乘法器； 第五乘法器，其耦接至第四乘法器的输出； 第二折叠电路，其耦接在第五乘法器的输出与第六乘法器的输入之间， 其中在第五乘法器的输出处提供所述頂300°信号的Q2I分量;并且其中，第一折叠电路被配置为将第二乘法器的输出处的I3分量与第五乘法器的输出处的Q2I分量相加，以提供I侧的頂300°信号的I3+Q2I分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为将第二乘法器的输出处的I3分量与第五乘法器的输出处的Q2I分量相加，以提供Q侧的頂300°信号的I3+Q2I分量。10.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算三阶交调校正信号頂3090°的三阶交调电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入； 第二乘法器，其耦接至第一乘法器的输出； 第一折叠电路，其耦接在第二乘法器的输出与第三乘法器的输入之间， 其中在第二乘法器的输出处提供所述頂3090°信号的I2Q分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第四乘法器； 第五乘法器，其耦接至第四乘法器的输出； 第二折叠电路，其耦接在第五乘法器的输出与第六乘法器的输入之间， 其中在第五乘法器的输出处提供所述頂3090°信号的Q3分量，并且其中，第一折叠电路被配置为将第二乘法器的输出处的I2Q分量与第五乘法器的输出处的Q3分量相加，以提供I侧的頂3090°信号的I2Q+Q3分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为将第二乘法器的输出处的Q3分量与第五乘法器的输出处的I2Q分量相加，以提供Q侧的頂3090°信号的I2Q+Q3分量。11.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算三阶谐波校正信号HD31°的三阶谐波失真电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入； 第二乘法器，其耦接至第一乘法器的输出； 第一折叠电路，其耦接在第二乘法器的输出与第三乘法器的输入之间， 其中在第二乘法器的输出处提供所述HD3@0°信号的I3分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第四乘法器的输入； 第五乘法器，其耦接至第四乘法器的输出； 第二折叠电路，其耦接在第五乘法器的输出与第六乘法器的输入之间， 其中在第五乘法器的输出处提供所述HD3@0°信号的3Q2I分量，并且其中，第一折叠电路被配置为从第二乘法器的输出处的I3分量中减去第五乘法器的输出处的3Q2I分量，以提供I侧的HD300。信号的I3 —3Q2I分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为从第二乘法器的输出处的I3分量中减去第五乘法器的输出处的3Q21分量，以提供Q侧的HD300。信号的13 — 3Q21分量。12.根据权利要求11所述的模拟失真补偿电路，其中所述第四乘法器被配置为:在其输出处提供3~(2/3)Q2分量，该分量被第四乘法器用于提供Q侧的HD3@0°信号的3Q2I分量。13.根据权利要求11所述的模拟失真补偿电路，其中同相I衰减器对基带同相I信号进行衰减，以使得所述基带同相I信号是衰减后的同相I信号的3~(1/3)倍。14.根据权利要求11所述的模拟失真补偿电路，其中正交Q衰减器对基带正交Q信号进行衰减，以使得所述基带正交Q信号是衰减后的基带同相I信号的3~(1/3)倍。15.根据权利要求1所述的模拟失真补偿电路，其中，被配置为计算三阶谐波校正信号HD3i90°的三阶谐波失真电路包括: I侧，其包括: 第一跨导电路，其耦接至第一乘法器的输入； 第二乘法器，其耦接至第一乘法器的输出； 第一折叠电路，其耦接在第二乘法器的输出与第三乘法器的输入之间， 其中在第二乘法器的输出处提供所述HD3@90°信号的31?分量；以及 Q侧，其包括: 第二跨导电路，其耦接至第四乘法器的输入； 第五乘法器，其耦接至第四乘法器的输出； 第二折叠电路，其耦接在第五乘法器的输出与第六乘法器的输入之间， 其中在第五乘法器的输出处提供所述HD3@90°信号的Q3分量，并且其中，第一折叠电路被配置为从第二乘法器的输出处的3I2Q分量中减去第五乘法器的输出处的Q3分量，以提供I侧的HD3090。信号的3I2Q—Q3分量，并且 其中，第二折叠电路被配置为从第二乘法器的输出处的3I2Q分量中减去第五乘法器的输出处的Q3分量，以提供Q侧的HD3090。信号的3I2Q—Q3分量。16.根据权利要求15所述的模拟失真补偿电路，其中同相I衰减器对基带同相I信号进行衰减，以使得所述基带同相I信号是衰减后的基带正交Q信号的3~(1/3)倍。17.根据权利要求11所述的模拟失真补偿电路，其中正交Q衰减器对基带正交Q信号进行衰减，以使得所述基带正交Q信号是衰减后的基带正交Q信号的3~( 1/3)倍。18.—种失真补偿方法，其在模拟失真补偿电路中针对基带同相I信号中的失真和相应的基带正交Q信号中的失真进行补偿，所述方法包括步骤: 对所述基带同相I信号进行衰减； 对所述基带正交Q信号进行衰减； 基于衰减后的I信号和Q信号执行以下计算中的至少一种: (i)基于頂2= I2+QH十算二阶交调校正信号IM2; (ii)基于HD2@0°=I2-QH十算二阶谐波校正信号HD200。； (iii)基于HD2090。=2IQ计算二阶谐波校正信号HD2090。； (iv)基于頂300°=I3+Q2I计算三阶交调校正信号IM300。； (V)基于頂3090° =I2Q+Q3计算三阶交调校正信号IM3090。； (￥1)基于^3@0°=13-3021计算三阶谐波校正信号!103@0° ;以及(vii)基于HD3090。=3I2Q-Q3计算三阶谐波校正信号HD3090。；并且使用所述计算中的至少一个的结果来在所述模拟失真补偿电路的第一输出处产生模拟I失真补偿信号并在所述模拟失真补偿电路的第二输出处产生模拟Q失真补偿信号。19.根据权利要求18所述的方法，还包括步骤:使用所述计算中的多个的结果来在所述模拟失真补偿电路的第一输出处产生I失真补偿信号并在所述模拟失真补偿电路的第二输出处产生Q失真补偿信号。20.根据权利要求18所述的模拟失真补偿电路，还包括步骤:使用所有所述计算的结果来在所述模拟失真补偿电路的第一输出处产生I失真补偿信号并在所述模拟失真补偿电路的第二输出处产生Q失真补偿信号。
【文档编号】H03F1/32GK105915185SQ201610104467
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月25日
【发明人】约翰·佩里·迈尔斯
【申请人】凌力尔特公司