专利名称：相位调整电路、相位调整方法
技术领域：
本发明涉及一种相位调整电路、相位调整方法，特别是，涉及一种使用于进行正交解调的接收电路或者进行正交调制的发送电路中的生成IQ正交本地信号的相位调整电路、相位调整方法。
背景技术：
近年来，以便携式电话机、数字广播为代表，作为无线通信方式而广泛应用对数字信号进行调制来发送和接收的数字调制方式。数字调制主要举出PSKO^ase Shift Keying 移相键控)调制、QPSK(Quadrature PSK 正交 PSK)调制、QAM(Quadrature Amplitude Modulation 正交调巾畐)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing :正交频分复用)等。这些均为使用I信号(h-phase信号，同相成分)与Q 信号(Quadrature信号，正交成分)正交复用而得到的信号的通信方式。在使用这些I信号和Q信号来进行IQ调制、IQ解调时，作为其方法之一，以下方法简单且有效。即，使用将载波频率设为相位相差90度的两个信号而得到的IQ正交本地信号，使用混频电路对由IQ表示的基带信号进行直接调制或者对IQ正交调制后的高频信号进行直接解调的方法简单且有效。但是在进行该直接调制、直接解调的情况下，当I本地信号与Q本地信号的相位差从作为理想的相位差的90度偏离时，IQ的正交性受损，从而引起通信品质的恶化，这是公知的。例如，在进行IQ正交调制的发送机或接收机中，当IQ正交本地信号的相位差从准确的90度偏离时，调制信号和解调信号的IQ星座图(Constellation)扭曲，使EVM(Error Vector Magnitude 误差矢量幅度)恶化。因此，将IQ正交本地信号的相位误差抑制为小在实现更好的通信品质方面很重要。但是，由于用于生成I本地信号和Q本地信号的90度移相电路的不完备性、本地信号的传输路径在I侧Q侧不平衡等各种原因而产生IQ正交本地信号的相位误差。因此，需要对IQ本地信号进行相位校正以实现极小相位误差。对IQ本地信号的相位误差进行调整的方法例如记载于专利文献1中。在专利文献1中，使用图18示出的电路对IQ本地信号的相位差进行调整来抑制相位误差。在该电路中，对单输入端子输入本地信号，从差动输出端口得到调整过相位的本地信号。并且，通过将电容Cl和C2或者电阻Rl和R2设为可变元件来分别调整电容值或电阻值，与其值相应地使出现在差动输出端口的信号的相位改变。专利文献1 日本特开2008-205810号公报
发明内容
发明要解决的问题在用于实现进行IQ正交调制的发送机或接收机的实际的电路中，由于各种原因而IQ正交本地信号的相位差从90度偏离。例如，还存在如下情况由于从IQ正交本地信号生成电路向混频电路的传播路径中的电阻成分、电容成分的失配而IQ本地信号的传播延迟产生差异，或者由于IQ正交本地信号生成电路本身所具有的IQ间的失配而本地信号的波形在IQ间产生差异，其结果是混频电路中的开关时刻在IQ间错开而形成相位误差。因此，为了提高通信品质，需要进行校正的IQ相位调整电路使得在制造发送机或接收机之后将IQ正交本地信号的相位差校正为90度。在此，在专利文献1所记载的电路中，利用由电阻与电容的组合产生的相位变动的频率特性来调整相位。因此，为了对从低频率至高频率具有大频率范围的本地信号的相位进行调整，需要能够大幅调整电阻值与电容值。另一方面，为了确保相位调整精度而需要极其精细的调整。因而，需要大电阻调整幅度和大电容调整幅度，并且需要能够对它们进行精细调整。因此，在保持高精度的状态下应用于大频率范围的本地信号时，元件值切换的规模变大，因此不容易实现。另外，也有时在半导体集成电路中实现发送机、接收机。在半导体集成电路中通常采用专利文献1所记载的电路，为了高精度地切换电阻值和电容值，需要非常大尺寸的元件。因此，存在以下问题为了在半导体集成电路内实现包括专利文献1所记载的电路的IQ 相位调整电路而电路面积规模变得非常大。本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供一种针对大频率范围的IQ本地信号容易实现高精度的相位调整并且在半导体集成电路内也能够以非常小的面积实现的相位调整电路、相位调整方法。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本发明的某一方式所涉及的相位调整电路具备第一放大部， 其被输入第一I本地信号和第一 Q本地信号中的一方本地信号，其中，该第一 Q本地信号的频率与上述第一 I本地信号的频率相同，且相位与上述第一 I本地信号的相位不同；以及第一加减法部，其将上述第一I本地信号和上述第一Q本地信号中的另一方本地信号与来自上述第一放大部的输出信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I本地信号时输出第二 Q本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二 I本地信号。根据这种结构，能够实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密的相位调離
iF. ο也可以是，还具备第二放大部，其被输入上述另一方本地信号；以及第二加减法部，其将上述一方本地信号与来自上述第二放大部的输出信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I本地信号时输出第二 I本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二 Q本地信号。根据这种结构，能够实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密的相位调整。期望上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益能够改变。由于增益能够改变，因此能够精密地进行IQ本地信号的相位调整。另外，也可以是，上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益是固定的。期望通过改变偏置电流来调整上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益。通过改变偏置电流来调整增益，能够精密地进行IQ本地信号的相位调整。也可以是，在上述第一放大部和上述第二放大部中分别连接有负载电阻，对上述负载电阻分别提供上述偏置电流。改变偏置电流来改变互导值，对由该互导值与负载电阻的积决定的增益进行调整，由此能够精密地进行IQ本地信号的相位调整。
也可以是，在相位调整电路的其它方式中，根据上述第一 I本地信号与上述第一 Q 本地信号之间的相位差从90度偏离的误差即相位误差的值的正负，来将上述第一放大部和上述第二放大部中的一方放大部的增益设定为零。根据这种结构，能够以仅一方放大器动作的简单的结构来实现相位调整电路。特征在于，上述第一加减法部和上述第二加减法部中的一方加减法部进行加法运算而另一方加减法部进行减法运算。根据这种结构，能够以更简单的结构来实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密的相位调整。特征在于，上述一方本地信号经由第三放大部被输入到上述第二加减法部，上述另一方本地信号经由第四放大部被输入到上述第一加减法部。根据这种结构，能够实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密的相位调整。特征在于，通过上述第一放大部的输出与上述第四放大部的输出之间的连接线来实现上述第一加减法部，通过上述第二放大部的输出与上述第三放大部的输出之间的连接线来实现上述第二加减法部。根据这种结构，能够通过连接输出来实现加减法部，因此能够以简单的结构实现相位调整电路。期望还具备本地信号生成部，该本地信号生成部生成上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号，上述本地信号生成部具有分频部，该分频部以第五本地信号为输入，以规定的分频比对该第五本地信号进行分频来生成上述第一I本地信号和上述第一 Q本地信号。使用分频部来构成IQ相位调整电路，由此能够以更简单的电路结构实现IQ相位调整电路。期望还具备本地信号生成部，该本地信号生成部生成上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号，上述本地信号生成部具有相位分割部，该相位分割部以第五本地信号为输入，使该第五本地信号的相位移位来生成上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号。根据这种结构，能够进行相位调整使得相位误差为零。本发明的某一方式所涉及的相位调整方法具备以下步骤第一步骤，对第一 I本地信号和第一 Q本地信号中的一方本地信号进行放大，其中，该第一 Q本地信号的频率与上述第一 I本地信号的频率相同，且相位与上述第一 I本地信号的相位不同；以及第二步骤，将上述第一 I本地信号和上述第一Q本地信号中的另一方本地信号与对上述一方本地信号进行放大得到的信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I本地信号时输出第二 Q本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二I本地信号。根据该方法，能够实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密的相位调整。发明的效果根据本发明，能够在大本地频率范围内实现在正交调制解调电路中使用的IQ本地信号的精密相位调整。另外，在半导体集成电路内实现IQ相位调整电路时，能够以非常小的面积规模实现IQ相位调整电路。
图1是表示使用了本发明的实施方式的相位调整电路的正交调制电路的图。
图2是表示使用了本发明的实施方式的相位调整电路的正交解调电路的图。图3是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的结构例的框图。图4是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的其它结构例的框图。图5是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的其它结构例的框图。图6是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的其它结构例的框图。图7是表示使用差动电路实现可变放大器的结构例的图。图8是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的其它结构例的框图。图9是表示本发明的本实施方式的相位调整电路的其它结构例的框图。图10是表示使用差动电路实现相位调整电路的结构例的图。图11是表示在半导体集成电路内实现图10的电路的情况下的电路配置例的图像图。图12是表示具备使用分频电路实现的相位调整电路的正交调制电路的结构例的框图。图13是表示具备使用分频电路实现的相位调整电路的正交解调电路的结构例的框图。图14是表示使用2分频电路实现的相位调整电路的具体电路结构例的图。图15是表示使用4分频电路实现的相位调整电路的具体电路结构例的图。图16是表示具备使用多相滤波器实现的相位调整电路的正交调制电路的结构例的框图。图17是表示具备使用多相滤波器实现的相位调整电路的正交解调电路的结构例的框图。图18是表示专利文献1中的实现相位调整的方法的图。
具体实施例方式下面，参照
本发明的相位调整电路的实施方式。此外，在以下说明参照的各图中，使用相同附图标记来表示与其它图相同或相应的部分。(正交调制电路、正交解调电路)图1是使用了本实施方式的IQ相位调整电路的正交调制电路的示例，图2是使用了本实施方式的IQ相位调整电路的正交解调电路的示例。在图1的正交调制电路、图2的正交解调电路中均将相位相互相差大约90度的本地信号A和本地信号B作为具有相位误差的本地信号输入到IQ相位调整电路10，在该IQ相位调整电路10中抑制相位误差而得到的本地信号A2和本地信号B2输入到正交混频器20。正交混频器20具备以本地信号A2 为一个输入的I混频器20a以及以本地信号B2为一个输入的Q混频器20b。在图1的正交调制电路中，IQ发送基带信号在I混频器20a和Q混频器20b中分别被频率变换，进行IQ合成后作为发送RF(Radio Frequency 射频)信号而输出。另外，在图2的正交解调电路中，接收RF信号在I混频器20a和Q混频器20b中分别被频率变换， 而成为IQ接收基带信号。(IQ相位调整电路的结构例)图3是表示本实施方式的IQ相位调整电路的结构例的框图。本地信号B被输入到能够调整增益(Gain)的可变放大器AMP2(第二放大部)，其输出在加减法电路(加减法部)5中与本地信号A相加或者相减，作为本地信号A2而输出。同时，本地信号B直接作为本地信号B2而输出。该本地信号A2和本地信号B2成为在正交混频器中使用的IQ本地信号。在此，在本地信号A为输入到IQ相位调整电路的I本地信号(第一 I本地信号) 而本地信号B为输入到IQ相位调整电路的Q本地信号(第一 Q本地信号)时，本地信号A2 为从IQ相位调整电路输出的I本地信号(第二 I本地信号)，本地信号B2为从IQ相位调整电路输出的Q本地信号(第二 Q本地信号)。另外，在本地信号A为输入到IQ相位调整电路的Q本地信号(第一 Q本地信号) 而本地信号B为输入到IQ相位调整电路的I本地信号(第一 I本地信号)时，本地信号A2 为从IQ相位调整电路输出的Q本地信号(第二 Q本地信号)，本地信号B2为从IQ相位调整电路输出的I本地信号(第二I本地信号)。此时，关于本地信号A2，当将本地信号A与本地信号B之间的相位误差(即，相位差与90度的偏离)设为α (α >0)时，以sin (cot-α)表示本地信号Α，以cos ω t表示本地信号B。当将可变放大器AMP 2的增益设为k时，本地信号A2成为式(1)。[式1]sin(iy/ -a) + k cos ω = cos a . sin ω - sin α ■ cos cot + k cos cot= cos a · sin cot + (A: — sin ) cos ω = Jcos2 a + (k- sin Ci)2 sin(at + β)…⑴其中，β为满足式O)的β。[式2]
k - sin atan ρ =-
cos α …⑵根据式(1)可知，通过将β设为0(零)，本地信号Α2与本地信号B之间的相位误差成为0 (零)。也就是说，在这种情况下设为k = sin α，通过使用加减法电路5进行加法运算能够消除本地信号Α2与本地信号Β2之间的相位误差。本实施方式的相位调整电路不仅能够消除上述那样的由IQ正交本地信号生成电路本身所具有的IQ间失配引起的相位误差，还能够消除在传播路径、正交混频器等后级的电路中产生的IQ间失配引起的相位误差。在这种情况下，例如在后级的正交混频器中产生 1度的相位误差时，决定增益k使得β为-1度(即，本地信号Α2与本地信号Β2之间的相位差为89度)，由此能够使正交调制电路和正交解调电路整体的相位误差为0 (零)。在此，当考虑设α = 0，即本实施方式的相位调整电路的前级的电路中的相位误差为0(零)时，成为k = tani3。在后级的电路具有正的相位误差时，β成为负值，在后级的电路具有负的相位误差时，β成为正值。在β为负值时，可以在可变放大器AMP 2中乘 Wtanii的绝对值后在加减法电路5中进行减法运算，也可以在可变放大器AMP 2中乘以 tan β本身后在加减法电路5中进行加法运算。另一方面，在β为正值时，只要在可变放大器AMP 2中乘以tani3后在加减法电路5中进行加法运算即可。通过精细地调整该增益k，能够进行精密的相位调整。如果增益k固定则相位调整量不依赖于频率而变得固定，因此能够容易地对例如以从几MHz至几GHz进行动作的大频率范围的本地信号进行精度非常高的调整。特别是，能够进行相位调整使得由以下原因引起的相位误差成为零，这些原因包括由从IQ正交本地信号生成电路向混频电路的传播路径中的电阻成分、电容成分的失配引起的IQ间失配，IQ正交本地信号生成电路本身所具有的IQ间失配，以及由正交混频器的偏差产生的IQ间失配。此外，由于合成而在本地信号A2与本地信号B2之间产生振幅差，但是通常由于IQ 正交调制解调电路而生成的本地信号的α与90度相比充分小，S卩，式(1)中的cosa大致为1，因此本地信号A2的振幅大致成为1，与本地信号A2之间的振幅差极小。[式3]
权利要求
1.一种相位调整电路，其特征在于，具备第一放大部，其被输入第一 I本地信号和第一 Q本地信号中的一方本地信号，其中，该第一 Q本地信号的频率与上述第一 I本地信号的频率相同，且相位与上述第一 I本地信号的相位不同；以及第一加减法部，其将上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号中的另一方本地信号与来自上述第一放大部的输出信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I 本地信号时输出第二 Q本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二 I本地信号。
2.根据权利要求1所述的相位调整电路，其特征在于，还具备第二放大部，其被输入上述另一方本地信号；以及第二加减法部，其将上述一方本地信号与来自上述第二放大部的输出信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I本地信号时输出第二 I本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二 Q本地信号。
3.根据权利要求1或者2所述的相位调整电路，其特征在于，上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益能够改变。
4.根据权利要求1或者2所述的相位调整电路，其特征在于，上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益是固定的。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的相位调整电路，其特征在于，通过改变偏置电流来调整上述第一放大部和上述第二放大部各自的增益。
6.根据权利要求5所述的相位调整电路，其特征在于，在上述第一放大部和上述第二放大部中分别连接有负载电阻，对上述负载电阻分别提供上述偏置电流。
7.根据权利要求2所述的相位调整电路，其特征在于，根据上述第一 I本地信号与上述第一 Q本地信号之间的相位差从90度偏离的误差即相位误差的值的正负，将上述第一放大部和上述第二放大部中的一方放大部的增益设定为零。
8.根据权利要求2 7中的任一项所述的相位调整电路，其特征在于，上述第一加减法部和上述第二加减法部中的一方加减法部进行加法运算而另一方加减法部进行减法运算。
9.根据权利要求2所述的相位调整电路，其特征在于，上述一方本地信号经由第三放大部被输入到上述第二加减法部，上述另一方本地信号经由第四放大部被输入到上述第一加减法部。
10.根据权利要求9所述的相位调整电路，其特征在于，通过上述第一放大部的输出与上述第四放大部的输出之间的连接线来实现上述第一加减法部，通过上述第二放大部的输出与上述第三放大部的输出之间的连接线来实现上述第二加减法部。
11.根据权利要求1 10中的任一项所述的相位调整电路，其特征在于，还具备本地信号生成部，该本地信号生成部生成上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号，上述本地信号生成部具有分频部，该分频部以第五本地信号为输入，以规定的分频比对该第五本地信号进行分频来生成上述第一I本地信号和上述第一 Q本地信号。
12.根据权利要求1 10中的任一项所述的相位调整电路，其特征在于，还具备本地信号生成部，该本地信号生成部生成上述第一 I本地信号和上述第一 Q本地信号，上述本地信号生成部具有相位分割部，该相位分割部以第五本地信号为输入，使该第五本地信号的相位移位来生成上述第一I本地信号和上述第一 Q本地信号。
13.—种相位调整方法，其特征在于，具备以下步骤第一步骤，对第一 I本地信号和第一 Q本地信号中的一方本地信号进行放大，其中，该第一 Q本地信号的频率与上述第一 I本地信号的频率相同，且相位与上述第一 I本地信号的相位不同；以及第二步骤，将上述第一I本地信号和上述第一Q本地信号中的另一方本地信号与对上述一方本地信号进行放大得到的信号进行相加或者相减，在上述一方本地信号为上述第一 I本地信号时输出第二 Q本地信号，在上述一方本地信号为上述第一 Q本地信号时输出第二 I本地信号。
全文摘要
本发明提供一种对IQ本地信号的相位进行调整的电路。关于在以生成IQ正交本地信号为目的的本地生成部中生成的本地信号A和本地信号B，对本地信号A的输出加上调整了增益的本地信号B而得到本地信号A2，并且从本地信号B的输出中减去调整了增益的本地信号A而得到本地信号B2。即使在本地信号A与本地信号B之间的位置关系从90度偏离的情况下，也能够通过改变可变放大器(AMP1、AMP2)的增益的调整量，来容易地调整本地信号A2与本地信号B2之间的相位差。
文档编号H04L27/22GK102484633SQ20118000359
公开日2012年5月30日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年3月29日
发明者藤林丈司 申请人:旭化成微电子株式会社