专利名称：Rf二阶互调失真的消除的制作方法
RF 二阶互调失真的消除
背景技术：
许多现代的无线通信设备(例如，蜂窝电话、PDA等)利用收发器，该收发器具有被配置为通过射频传输数据的发射器部分(即，传输链)和被配置为通过射频接收数据的接收器部分(即，接收器链)二者。例如，图1a图解说明了包括发射器部分102和接收器部分104的无线通信收发器100。为了减少由收发器100所使用的硬件，双工器106可以被配置为将发射器部分102和接收器部分104 二者耦合到共用天线108。为了实现高的数据速率，收发器100可以被配置为在全双工模 式下操作，其中发射器部分102和接收器部分104 二者同时使用天线108。在全双工模式操作期间，发射器部分102通常使用一个载波频率，而接收器部分104使用另一载波频率。尽管使用不同的频率，在收发器100的操作期间可能出现互调失真。当调制的阻断器传递具有非线性特性的分量时发生互调失真，从而在干扰接收的差分输入信号的接收路径中形成伪信号(例如，在不是处于接收的信号的谐波频率而是相反处于原始信号频率的和与差的频率处的附加信号)。二阶互调失真因两个干扰信号(interferer signal)相乘而引起。图1b图解说明了示出由干扰信号所产生的RF 二阶互调失真(即在RF频率的二阶互调失真)的频率图110。如图110中图解说明的，频域包括在频率fl、f2和f3处的多个干扰信号。虽然干扰信号的频率不接近接收的差分输入信号频率fK，但是干扰信号可以组合在一起以形成伪信号112和114，包括具有其频率的和或差(例如，fl + f2、f3 - f2)的产物。到达由接收的差分输入信号频率fK所占用的RF频率的伪信号引起对收发器系统的操作不利的二阶互调失真。一旦互调失真出现在接收路径内，就没有办法将它与期望的信号区分并且收发器灵敏度劣化。
图1a图解说明了在接收路径中具有二阶互调失真的收发器系统的框图。图1b是示出频域内的二阶互调失真的影响的图。图1c示出了图解说明共模干扰(interferer)对接收的差分输入信号的影响的图。图2图解说明了被配置为衰减在接收路径内的RF 二阶互调失真的示例性收发器系统的框图。图3图解说明了包括具有被配置为引入接收路径的差分分支之间的操作参数失配的一个或多个放大器元件的可调谐放大级的示例性收发器系统的框图。图4图解说明了包括被配置为衰减在接收路径内的共模干扰信号的一个或多个共模衰减元件的示例性收发器系统的框图。图5a-图5b图解说明了包括如本文中所提供的一个或多个放大器元件的示例性可调谐放大级的示意图。
图6图解说明了示例性共模衰减元件的示意图。图7是通过故意产生在接收路径的差分分支之间的操作参数失配来减少RF 二阶互调失真的示例性方法的流程图。图8图解说明了通过衰减在接收路径内的共模干扰信号来减少RF 二阶互调失真的另一示例性方法的流程图。图9是用于校准在接收路径的差分分支之间的操作参数失配的示例性方法的流程图。图10图解说明了用于校准共模干扰信号在接收路径内的衰减的示例性方法的流程图。图11图解说明了根据本公开的诸如移动手机的移动通信设备的示例。图12图解说明了根据本公开的无线通信网络的示例。
具体实施例方式现在参照附图来描述所要求保护的主题，其中相似的附图标记自始至终用于指代相似的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，可能显而易见的是，要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下实行。将会理解，“RF 二阶互调失真”是具体位于(例如，在下变频前存在于接收器路径中的)RF频率处的二阶互调失真。这与基带(BB)二阶互调噪声相反，该基带(BB)二阶互调噪声是存在于低基带频率(即，其在下变频后劣化RX性能)处的失真。本文中所公开的所公开设备和技术涉及RF 二阶互调噪声的减轻。当传输的信号由于双工器所提供的有限隔离而泄漏到接收路径中时，通常发生RF互调失真。然而，即使提供良好隔离的现代双工器也如此，代价是共模干扰分量被馈送到接收路径。可以使用滤波器来从接收路径去除不想要的干扰。然而，在产品中实施这样的滤波是昂贵的。此外，如果滤波不是高度选择性的，则具有相当水平的干扰仍可能出现在接收路径内。例如，如图110所示，频域可以被滤波，但仍然使包括差分输入信号且接近于伪信号的频率范围Af通过。发明人已经理解，存在对差分收发器系统中的RF 二阶互调失真有贡献的两个主要机制。第一个机制是在非线性RF放大器中的晶体管器件之间的失配。特别地，在被配置为放大在差分接收路径中的两个差分分支中的每一个的放大器元件之间存在操作失配。操作失配导致两个差分分支之间的不同非线性响应并因此导致RF 二阶互调失真。第二种机制是干扰信号的共模分量。干扰信号的共模分量在干扰信号与想要的差分输入信号一起处理时可能引起问题。例如，图1c针对接收路径中的两个差分分支图解说明了共模干扰信号对总输入信号的影响。第一差分分支116包括具有与具有共模(CM)分量的干扰信号(即，共模干扰信号)同相的差分(DIFF)分量的输入信号。所得到的“总”信号具有等于差分和共模分量之和的第一幅度M1。第二差分分支118包括具有与共模干扰信号异相的差分(DIFF)分量的输入信号。所得到的“总”信号具有不同于幅度M1的第二幅度M2，从而即使当施加到接收路径中的完全匹 配的差分非线性放大器时也引起不同的二阶互调失真响应。
由此，本文中提供了被配置为消除RF 二阶互调失真的收发器系统。所公开的收发器系统被配置为消除由对差分收发器系统中的RF 二阶互调失真有贡献的上述两个机制中的至少一个产生的RF 二阶互调失真。在一些实施例中，收发器系统包括:具有可调谐放大级的接收路径，所述可调谐放大级包括被配置为分别放大所接收的差分输入信号的差分分量的第一和第二放大器元件。独立地操作第一和第二放大器元件以故意引入第一和第二放大器元件之间的具有特定值的操作参数失配(例如，增益系数失配)。故意的操作参数失配可能被调谐以顾及两个放大器元件的不同非线性响应以便减轻接收路径内的RF 二阶互调失真。在其它实施例中，收发器系统可以附加地或替代地包括一个或多个共模衰减元件。共模衰减元件被配置为衰减差分接收路径内的共模干扰信号。特别地，共模衰减元件被配置为检测来自收发器系统的前端内的一个或多个节点的共模干扰信号。所检测到的共模干扰信号的一个或多个属性被调整，然后调整的共模信号被反馈到接收路径中，其中调整的共模信号衰减共模干扰信号而基本上不恶化接收的差分输入信号。图2图解说明了被配置为减轻接收路径内的RF 二阶互调失真的收发器系统200的前端的示例性框图。收发器系统200包括传输路径和接收路径。传输路径被配置为经由双工器204向天线202提供传输的信号TX。接收路径被配置为接收来自天线202的RF输入信号。RF输入信号被提供给双工器204，其分别沿接收路径的第一和第二差分分支206和208输出差分输入信号。非线性可调谐放大级210被配置为接收来自双工器204的差分输入信号。可调谐放大级210包括第一放大器兀件210a和第二放大器兀件210b。第一和第二放大器兀件210a和210b被配置为在差分输入信号由下游混合器216解调之前单独地放大差分输入信号的分量。例如，第一放大器元件210a被配置为放大第一差分分支上的差分输入信号的分量，而第二放大器元件210b被配置为放大第二差分分支上的差分输入信号的分量。控制单元212被配置为向放大器元件210a和210b中的至少一个提供控制信号Sctelo控制信号Sem独立地控制放大器元件210a或210b的操作参数。在一些实施例中，控制单元212被配置为向放大器元件210a和210b之一提供控制信号。在一些替代的实施例中，控制单元212被配置为向第一放大器元件210a提供第一控制信号并且向第二放大器元件210b提供不同的第二控制信号。通过独立地控制单独地放大差分输入信号的不同分量的放大器元件210a和210b，放大器元件210a和210b的操作参数中的故意失配可被引入。故意的操作参数失配可以被选择为具有特定值(例如，相对增益系数失配因子)，该特定值顾及放大器元件210a和210b内的晶体管器件之间的失配。通过顾及放大器元件210a和210b内的晶体管器件之间的失配，两个差分分支的非线性响应可被减少，从而减少RF 二阶互调噪声。在一些实施例中，操作参数失配可以例如包括第一和第二放大器元件210a和210b的增益(即，增益系数)中的失配。收发器系统200可以替代地或附加地包括一个或多个共模衰减元件214。共模衰减元件214被配置为检测来自收发器系统200的前端(例如，放大级206的传输路径或输入)中的一个或多个独立节点 的一个或多个共模干扰信号CMint。所检测到的一个或多个共模干扰信号的一个或多个属性被调整(例如，幅度、相位、群延迟等)以形成调整的共模信号CMINT’，其被反馈到所述接收路径中。由于调整的共模信号CMint’是基于检测到的共模干扰信号CMint，所以它可以衰减共模干扰信号CMint而不影响从天线202接收的差分输入信号。在一些实施例中，调整的共模信号CMint’可以被反馈到在下游位置的接收路径中。将会理解，术语“下游位置”是指相对于检测到的干扰信号为下游的位置。例如，对于从传输路径泄漏到接收路径的干扰信号，接收路径内的任何节点是在传输路径内的节点下游，因为干扰信号从传输路径流到接收路径。控制单元212还可以被配置为提供控制信号SCT&到共模衰减元件214来控制对所检测到的共模干扰信号CMint的一个或多个属性的调整。在一些实施例中，一个或多个共模衰减元件214位于前馈路径内。前馈路径可从可调谐放大级210上游的位置延伸到可调谐放大级210的输出。将会理解，根据在给定的收发器设计中哪个RF 二阶互调产生机制占主导地位，使用所公开的装置(例如，可调谐放大级210或共模衰减元件214)中的一者或两者，可以减轻接收路径内的RF 二阶互调失真。例如，在一些实施例中，收发器系统可以包括可调谐放大级210但无共模衰减元件214。在其它实施例中，收发器系统可以包括一个或多个共模衰减元件214但无可调谐放大级210。为了成功应用所提出的RF 二阶互调失真减少技术，必须确定故意失配和/或共模信号注入的具体量/值。在一些实施例中，校准元件216可以被配置为启用确定故意失配和/或共模信号注入的具体量/值的校准过程。例如，校准元件216可以被配置为提供测试信号到收发器系统200的前端中的一个或多个节点。校准元件216然后测量指示由接收路径内的测试信号引起的RF 二阶互调失真的一个或多个参数，并调整共模衰减元件214和/或可调谐放大级210的设置以成功地减少RF 二阶互调失真。在各种实施例中，校准过程可以利用包括外部测试源的校准元件216 (S卩，如“工厂校准”)或利用包括内部测试源的校准元件216 (即，如“现场校准”)来完成。由于共模信号电平在很大程度上由RF引 擎的无源外部设备确定，所以使用外部测试源允许基于这些设备进行校准任务。例如，由于RF 二阶互调失真主要由双工器引入，所以双工器的规格可以用来适当地确定双工器对不想要的共模信号的产生有多少贡献，从而有效地从差分输入信号中取消双工器的影响。此外，内部测试源的使用允许收发器系统在收发器系统的操作期间动态地执行校准，从而允许系统顾及在操作期间发生的变化。下面在示例性方法900和1000中更详细地描述示例性校准技术。将会理解，通过减少由传输的信号泄漏到接收路径中产生的二阶互调失真，所公开的装置和技术允许使用具有相对低的隔离的双工器，从而减少收发器系统的成本。在一些实施例中，所公开的二阶互调消除装置和技术可以充分地减少二阶互调失真以便提供在接收路径和发射器路径之间未配置双工器的收发器系统。图3图解说明了具有包括如本文中所公开的可调谐放大级308的差分接收路径的收发器前端300的示例性框图。可调谐放大级308被配置为实施在单独的差分分支中操作的在放大器元件之间的故意增益系数失配以顾及放大器器件失配。故意增益系数失配减少了差分接收路径内的RF 二阶互调失真。
特别地，双工器302被连接到被配置为输送差分输入信号的差分接收路径。当在双工器302中存在的干扰信号通过非线性放大级308时，RF 二阶互调失真出现在差分接收路径中。差分接收路径具有第一差分分支304和第二差分分支306。第一差分分支304被连接到第一放大器元件308a的第一输入节点的InP，而第二差分分支306被连接到第二放大器元件308b的第二输入节点Inn。第一和第二差分分支304和306被配置为分别将差分N-P互补输入信号从双工器302传输到第一和第二放大器兀件308a和308b。第一放大器兀件308a被配置为在第一输入端子Inp接收第一输入信号分量Xpi和Xp2。第一放大器兀件308a对第一输入信号分量Xpi和Xp2操作以在第一输出端子Outp输出一阶产物，包括一阶增益系数g1P乘以第一输入信号分量Xpi或Xre (例如，GipXpi或GipXp2X第一输出端子Outp还输出二阶产物，包括二阶增益系数g2P乘以第一个输入信号分量Xpi和Xp2的混合物(例如，G2pXp1Xp2 )。第二放大器元件308b被配置为在第二输入端子Inn接收第二输入信号分量Xni和Xn2。第二放大器兀件308b对第二输入信号分量Xni和Xn2操作以在第二输出端子Outn输出一阶产物，包括一阶增益系数g1N乘以由第二输入信号分量Xni或Xffi(例如，GinXni或G1NXN2)。第二输出端子0此 还输出二阶产物，包括二阶增益系数g2N乘以第二输入信号分量Xni和乂2的混合物(例如，G2nXniXn2 )。通过按照其共模分量Xai和差分分量Xdiff来表示第一和第二输入信号分量Xp和XN，
权利要求
1.一种收发器系统,包括: 差分接收路径，具有第一差分分支和第二差分分支，被配置为输送具有RF 二阶互调失真的差分输入信号； 可调谐放大级，位于差分接收路径内，包括被配置为对第一差分分支操作的第一放大器元件和被配置为对所述第二差分分支操作的第二放大器元件；以及 控制单元，被配置为控制第一或第二放大器元件的操作参数以在第一和第二放大器元件之间引入具有特定值的操作参数失配，所述特定值减轻差分接收路径内的RF 二阶互调失真。
2.权利要求1的收发器系统，还包括: 双工器，被连接在天线和可调谐放大级之间并且被配置为把接收路径和传输路径耦合到天线。
3.权利要求1的收发器系统，其中所述控制单元被配置为独立地控制第一和第二放大器元件的操作参数。
4.权利要求1的收发器系统，还包括: 校准元件，被配置为使得能够执行可调谐放大级的校准以确定可调谐放大级的操作参数失配的特定值。
5.权利要求1的收发器系统，其中所述控制单元被配置为在收发器系统的操作期间动态地调整操作参数失配 的特定值。
6.权利要求1的收发器系统，其中所述操作参数失配包括第一放大器元件和第二放大器元件的增益系数的失配。
7.权利要求6的收发器系统，其中第一放大器元件内的晶体管器件的有效宽度相对于第二放大器元件内的晶体管器件的有效宽度进行修改以实现增益系数的失配。
8.权利要求1的收发器系统，其中所述控制单元还被配置为产生被提供给第一放大器元件的第一控制信号，其中所述第一控制信号以在第一和第二放大器元件之间引入操作参数失配的方式来控制所述第一放大器元件的操作参数。
9.权利要求8的收发器系统，其中所述控制信号包括具有多个数据比特的数字控制字。
10.权利要求9的收发器系统，其中所述放大器元件包括: 多个开关晶体管器件，基于所述数字控制字而被选择性激活；以及多个放大晶体管器件，被连接到所述多个开关晶体管，其中相应的放大晶体管被配置为如果关联的开关晶体管被激活，则放大差分输入信号的差分分量。
11.权利要求1的收发器系统，还包括: 一个或多个共模衰减元件，分别被配置为检测在收发器系统的前端内的一个或多个节点处的共模干扰信号、调整检测到的共模干扰信号的一个或多个属性并把调整的共模干扰信号注入到差分接收路径中； 其中调整的共模信号衰减在差分接收路径内的共模干扰信号。
12.权利要求11的收发器系统，其中所述一个或多个共模衰减元件包括: 被配置为检测和调整第一共模干扰信号的第一共模衰减元件和被配置独立地检测和调整第二共模干扰信号的第二共模衰减元件。
13.—种移动手机,包括: 处理器； 存储器； 收发器，被配置为发送和接收无线通信信号； 可调谐放大级，位于收发器的差分接收路径内并且包括被配置为放大第一差分分支内的信号的第一放大器元件和被配置为放大第二差分分支内的信号的第二放大器元件；以及控制单元，被配置为通过独立地操作第一和第二放大器元件以在第一和第二放大器元件之间引入增益系数失配来减轻差分接收路径内的RF 二阶互调失真。
14.权利要求13的移动手机，还包括: 一个或多个共模衰减元件，分别被配置为检测在收发器系统的前端内的一个或多个节点处的共模干扰信号、调整检测到的共模干扰信号的一个或多个属性并把调整的共模干扰信号注入到差分接收路径中； 其中调整的共模信号衰减在差分接收路径内的共模干扰信号而不恶化差分输入信号。
15.权利要求13的移动手机 ，其中所述增益系数失配包括第一放大器元件和第二放大器元件的增益系数的失配。
16.权利要求15的移动手机，其中通过相对于第二放大器元件内的晶体管器件的有效宽度修改第一放大器元件内的晶体管器件的有效宽度，来实现增益系数的失配。
17.一种用于减少收发器系统的差分接收路径内的二阶互调失真的方法，包括: 操作电源以向差分接收路径提供功率，所述差分接收路径被配置为传送具有二阶互调噪声的差分输入信号；其中所述差分接收路径包括具有第一差分分支内的第一放大器元件和第二差分分支内的第二放大器元件的可调谐放大级；以及 独立地控制第一和第二放大器元件以在第一和第二放大器元件之间引入减轻差分接收路径内的RF 二阶互调失真的操作参数失配。
18.权利要求17的方法，还包括: 操作共模衰减元件以检测来自收发器系统的前端内的一个或多个节点的共模干扰信号; 操作共模衰减元件以调整检测到的共模干扰信号的一个或多个属性以产生调整的共模信号；以及 操作共模衰减元件以把调整的共模信号注入到差分接收路径中，其中所调整的共模信号衰减接收路径内的共模干扰信号。
19.权利要求17的方法，其中所述操作参数失配包括第一放大器元件和第二放大器元件的增益系数的失配。
20.权利要求17的方法，还包括执行对操作参数失配的校准，其中执行校准包括: 测量接收路径的差分分支之间的差分输出静态DC偏移； 操作校准元件以向接收路径施加干扰测试信号； 测量接收路径的差分分支之间的差分输出总DC偏移值，其中所述差分输出总DC偏移值包括来自差分输出静态DC偏移和干扰测试信号的贡献；以及 计算测量的差分输出总DC偏移值与测量的差分输出静态DC偏移值之间的差异；并且 如果计算的差异大于预定阈值，则操作所述校准元件来调谐第一和第二放大器元件的设置。
全文摘要
所公开的发明涉及一种被配置为消除差分接收路径内的RF二阶互调失真(IMD2)的收发器系统。在一些实施例中，收发器系统具有衰减在差分接收路径内的共模干扰信号的一个或多个共模衰减元件。共模衰减元件检测来自收发器系统前端内的一个或多个节点的共模干扰。所检测到的共模干扰的一个或多个属性被调整并且然后被馈送到差分接收路径中，其中调整的共模信号衰减共模干扰。在其它实施例中，差分接收路径具有可调谐放大级。可调谐放大级具有被独立地操作以故意引入元件之间的操作参数失配的第一和第二放大器元件。故意失配可以被调谐以顾及放大器元件的不同非线性响应以减轻差分接收路径内的IMD2。
文档编号H04B1/52GK103248392SQ20131005009
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月8日 优先权日2012年2月14日
发明者K.杜夫雷内 申请人:英特尔移动通信有限责任公司