的输出将在负反馈的作用下逐渐稳定于0，即
[Φ + (1+ δ ) sin ( β ) ] ?Ο 对上述相位补偿环路低通滤波器的输出进行图5中所示的积分运算，可以得到: Φ?-(1+ δ ) sin ( β )(9)
即相位补偿分量Φ最终稳定于常量-(1+S)sin(f3)。
[0034]同理，为了求得α，补偿分量产生模块计算I路信号的平方值和增益相位补偿模块的输出Q’的平方值之间的差值后可得:
I2-Q，2 = [1-(1+δ ) * (1+a ) *cos ( β ) ]2+{(2 ω t) terms} (10)
通过图5中所示增益补偿环路低通滤波器，{(2 on) terms}代表的2倍角频率的三角多项式被滤除，因此(10)式可以简化为:
I2 - Q，2 = [l-(l+5)*(l+a)*cos(0)]2(11)
同样(11)式将在负反馈的作用下，即增益补偿环路低通滤波器的输出将在负反馈的作用下逐渐稳定于O，即
[1-(1+ δ )*(l+a )*C0S(|3 ) ]2?0
对上述增益补偿环路低通滤波器的输出进行积分运算，可得: α ?-1+ 1/[(1+ δ ) * cos(0 )](12)
即增益补偿分量α最终稳定于常量-1+1/[(1+δ) * cos(f3)]。
[0035]将补偿分量产生模块获得的α，Φ，即(9)式和(12)式代入到(6)式中，可得:
Q’ = sin (ω t)
即Q路信号经增益相位补偿模块作用后，其输出Q’和I路信号达到平衡。
[0036]参考图6，图6为当Q路彳目号和I路?目号之间的增益误差为_0.05、相位误差为5°时，8卩δ=-0.05、β=5°时，增益相位补偿模块和补偿分量产生模块共同形成的闭环负反馈环路的动态稳定过程，可以看到在负反馈的作用下，增益补偿分量α和相位补偿分量Φ逐渐稳定并趋于一个常量。在环路稳定后，将此时的α、Φ对应的常量存入补偿分量存储模块；在正常接收时，第一负反馈环路开关Kl和第二负反馈环路断开，补偿分量产生模块不工作，补偿分量存储模块中存储的补偿分量将被自动载入作用于增益相位补偿模块，从而直接补偿Q路信号的增益相位误差，使得补偿后的Q路补偿信号和I路信号达到平衡。
[0037]从上述内容可知，本发明一种IQ不平衡补偿装置和方法通过在数字IQ信号进入基带数字处理芯片之前已经在射频接收机将IQ之间的增益误差和相位误差补偿掉，能有效节省了基带的硬件、软件资源和处理时间。而且本发明通过补偿分量存储模块可在接收机非正常接收的时候，获得引起IQ不平衡的增益相位补偿分量并存储下来，并在正常接收时自动载入增益相位补偿分量对IQ之间的增益相位误差加以补偿，从而达到在补偿的同时不影响正常接收和解调的效果。
[0038]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种IQ不平衡补偿装置，其特征在于:包括增益相位补偿模块、补偿分量产生模块、第一负反馈环路开关(Kl)和第二负反馈环路开关(K2)，所述补偿分量产生模块的第一输入端接入I路信号，所述增益相位补偿模块的输出端输出Q路补偿信号至补偿分量产生模块的第二输入端，所述增益相位补偿模块的第一输入端接入I路信号，所述增益相位补偿模块的第二输入端接入Q路信号，所述补偿分量产生模块的第一输出端输出的增益补偿分量通过第一负反馈环路开关(Kl)输出至增益补偿模块的第三输入端，所述补偿分量产生模块的第二输出端输出的相位补偿分量通过第二负反馈环路开关(K2)输出至增益补偿模块的第四输入端。
2.根据权利要求1所述的一种IQ不平衡补偿装置，其特征在于:还包括有补偿分量存储模块，所述增益相位补偿模块与补充分量存储模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种IQ不平衡补偿装置，其特征在于:所述增益相位补偿模块包括第一乘法运算模块、第二乘法运算模块、第一加法运算模块和第二加法运算模块，所述第一乘法运算模块的第一输入端接入I路信号，所述第一乘法运算模块的第二输入端接入相位补偿分量，所述第一乘法运算模块的输出端连接至第一加法运算模块的第一输入端，所述第一加法运算模块的第二输入端接入Q路信号，所述第一加法运算模块的输出端分别与第二乘法运算模块的第一输入端和第二加法运算模块的第一输入端连接，所述第二乘法运算模块的第二输入端接入增益补偿分量，所述第二乘法运算模块的输出端连接至第二加法运算模块的第二输入端，所述第二加法运算模块的输出端输出Q路补偿信号至补偿分量产生模块的第二输入端。
4.根据权利要求1所述的一种IQ不平衡补偿装置，其特征在于:所述补偿分量产生模块包括第一平方运算单元、第二平方运算单元、减法运算单元、乘法运算单元、增益补偿环路低通滤波器、相位补偿环路低通滤波器、第一积分运算单元、第二积分运算单元、第一取反单元和第二取反单元，所述第一平方运算单元的输入端接入I路信号，所述第一平方运算单元的输出端连接至减法运算单元的第一输入端，所述第二平方运算单元的输入端接入Q路补偿信号，所述第二平方运算单元的输出端连接至减法运算单元的第二输入端，所述减法运算单元的输出端依次通过增益补偿环路低通滤波器和第一积分运算单元进而连接至第一取反单元的输入端，所述第一取反单元的输出端输出的增益补偿分量通过第一负反馈环路开关(Kl)输出至增益补偿模块的第三输入端，所述乘法运算单元的第一输入端接入I路信号，所述乘法运算单元的第二输入端接入Q路补偿信号，所述乘法运算单元的输出端依次通过相位补偿环路低通滤波器和第二积分运算单元进而连接至第二取反单元的输入端，所述第一取反单元的输出端输出的相位补偿分量通过第二负反馈环路开关(K2)输出至增益补偿模块的第四输入端。
5.一种IQ不平衡补偿方法，其特征在于，包括以下步骤: A、将增益相位补偿模块和补偿分量产生模块共同形成闭环负反馈环路，所述补偿分量产生模块根据I路信号和增益相位补偿模块输出的Q路补偿信号计算生成增益补偿分量和相位补偿分量并将其反馈至增益相位补偿模块，所述增益相位补偿模块根据I路信号、Q路信号、增益补偿分量和相位补偿分量计算生成Q路补偿信号并将其输出至补偿分量产生模块，所述闭环负反馈环路持续工作直至环路稳定，即增益补偿分量和相位补偿分量均分别趋于常量； B、所述闭环负反馈环路稳定后，将此时的增益补偿分量和相位补偿分量存储至补偿分量存储模块； C、将所述闭环负反馈环路断开。
6.根据权利要求5所述的一种IQ不平衡补偿方法，其特征在于，还包括:每次进入接收时，增益相位补偿模块载入补偿分量存储模块中存储的增益补偿分量和相位补偿分量，进行Q路信号的补偿。
7.根据权利要求5所述的一种IQ不平衡补偿方法，其特征在于:所述步骤A中的所述补偿分量产生模块根据I路信号和增益相位补偿模块输出的Q路补偿信号计算生成增益补偿分量，其具体包括: All、将I路信号和Q路补偿信号分别进行平方运算，得到I路信号的平方运算结果和Q路补偿信号的平方运算结果； A12、将I路信号的平方运算结果和Q路补偿信号的平方运算结果进行减法运算后得出的减法运算结果依次进行低通滤波、积分运算和取反运算，最后得出增益补偿分量。
8.根据权利要求5所述的一种IQ不平衡补偿方法，其特征在于:所述步骤A中的所述补偿分量产生模块根据I路信号和增益相位补偿模块输出的Q路补偿信号计算生成相位补偿分量，其具体为: 将I路信号和Q路补偿信号进行乘法运算后得出的乘法运算结果依次进行低通滤波、积分运算和取反运算，最后得出相位补偿分量。
9.根据权利要求5所述的一种IQ不平衡补偿方法，其特征在于:所述步骤A中的所述增益相位补偿模块根据I路信号、Q路信号、增益补偿分量和相位补偿分量计算生成Q路补偿信号，其具体计算公式为: Q，=(φ*?+ Q)*(l+a )； 其中，Q’表不Q路补偿信号，I表不I路信号，Q表不Q路信号，Φ表不相位补偿分量，a表示增益补偿分量。
【专利摘要】本发明公开了一种IQ不平衡补偿装置和方法，装置包括增益相位补偿模块、补偿分量产生模块、第一负反馈环路开关和第二负反馈环路开关。本发明通过在数字IQ信号进入基带数字处理芯片之前已经在射频接收机将IQ之间的增益误差和相位误差补偿掉，能有效节省了基带的硬件、软件资源和处理时间。而且本发明通过补偿分量存储模块可在接收机非正常接收的时候，获得引起IQ不平衡的增益相位补偿分量并存储下来，并在正常接收时自动载入增益相位补偿分量对IQ之间的增益相位误差加以补偿，从而达到在补偿的同时不影响正常接收和解调的效果。本发明作为一种IQ不平衡补偿装置和方法可广泛应用于射频集成电路中。
【IPC分类】H04L25-03, H04B1-16
【公开号】CN104811215
【申请号】CN201510178233
【发明人】叶晖, 李斌, 梁晓峰, 徐肯, 王昭, 黄沫
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月14日