用来自非活跃接收机的lo信号来进行接收机校准的制作方法
【专利说明】用来自非活跃接收机的LO信号来进行接收机校准
[0001]根据35U.S.C.§ 119的优先权要求
[0002]本专利申请要求于2012年12月17日提交的题为“RECEIVER CALIBRAT1N WITHLO SIGNAL FROM INACTIVE RECEIVER(用来自非活跃接收机的LO信号来进行接收机校准)”美国临时申请序列号61/738，258的优先权，该临时申请已转让给本申请受让人并通过引用明确纳入于此。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]本公开一般涉及电子元件，尤其涉及用于生成用于接收机校准的测试信号的技术。
【背景技术】
[0006]无线通信系统中的无线设备(例如，蜂窝电话或智能电话)可以发射和接收数据以供双向通信。无线设备可包括用于数据发送的发射机以及用于数据接收的接收机。对于数据传输，发射机可用数据来调制发射本地振荡器(LO)信号以获得经调制信号，放大该经调制信号以获得具有合适的输出功率电平的输出射频(RF)信号，并经由天线将该输出RF信号发送到基站。对于数据接收，接收机可经由天线获得收到RF信号，放大该收到RF信号并用接收LO信号对该收到RF信号进行下变频，并处理该经下变频信号以恢复由基站发送的数据。LO信号是处于目标频率的周期性信号，并且可被用于下变频。
[0007]无线设备可包括多个接收机，且每个接收机可包括各种电路。每个接收机中的电路可被设计成满足规范，但可具有可能因制造、温度、电源电压中的变化等而导致宽泛变化的性能。可能期望测试/校准这些电路以便甚至在存在这些变化的情况下确保良好的性會K。
[0008]附图简述
[0009]图1示出了无线设备与不同的无线系统通信。
[0010]图2示出了各种载波聚集场景。
[0011]图3示出了图1中的无线设备的框图。
[0012]图4A示出了四个载波上的信号的下变频。
[0013]图4B到4D示出了针对不同操作场景的接收机处的收到功率对总噪声。
[0014]图5示出了两个接收机的框图。
[0015]图6A到6C示出了图5中的处于接收(RX)模式和校准模式的两个接收机的操作。
[0016]图7A到7C示出了具有不同类型的LNA的接收机模块的三种示例性设计的框图。
[0017]图8示出了收发机的框图。
[0018]图9示出了 LNA、下变频器和低通滤波器的示例性设计的示意图。
[0019]图1OA到1C示出了接口电路的三种示例性设计。
[0020]图11示出了 LO发生器的示例性设计。
[0021]图12示出了生成具有振幅调制的测试信号。
[0022]图13示出了用来自另一接收机的测试信号来校准一个接收机。
[0023]图14A到14C示出了生成用于校准的测试信号的三种方式。
[0024]图15示出了用于执行校准的过程。
[0025]图16和17示出了用于确定接收路径增益的过程。
[0026]详细描述
[0027]以下阐述的详细描述旨在作为本公开的示例性设计的描述，而无意表示可在其中实践本公开的仅有设计。术语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何设计不必被解释为优于或胜过其他设计。本详细描述包括具体细节以提供对本公开的示例性设计的透彻理解。对于本领域技术人员将明显的是，没有这些具体细节也可实践本文描述的示例性设计。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免煙没本文中给出的示例性设计的新颖性。
[0028]本文公开了用于用来自另一接收机或另一信号源的LO信号来校准接收机的技术。这些技术可用于各种电子设备，诸如无线通信设备(例如，蜂窝电话、智能电话等)、平板计算机、个人数字助理(PDA)、手持式设备、无线调制解调器、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备、消费者电子设备、等等。为了清楚起见，以下描述了将这些技术用于无线通信设备。
[0029]图1示出了与无线通信系统120和122通信的无线设备110。每个无线系统可以是长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统或其他某个无线系统。CDMA系统可实现宽带CDMA(WCDMA)、CDMA IX、演进数据最优化(EVDO)、时分同步CDMA (TD-SCDMA)、或其他某个版本的CDMA。为简化起见，图1示出了包括两个基站130和132以及一个系统控制器140的无线系统120以及包括一个基站134的无线系统122。一般而言，无线系统可包括任何数目的基站以及任何网络实体集合。基站还可被称为B节点、演进型B节点(eNB)、接入点等。
[0030]无线设备110还可以指用户装备(UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备、等等。无线设备110可与无线系统120和/或122通信。无线设备110还可接收来自广播站的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如，卫星150)的信号等。无线设备110可支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如LTE、WCDMA, CDMA IX、EVD0、TD-SCDMA、GSM、802.11 等。
[0031]无线设备110可以能够在覆盖低于1000兆赫兹(MHz)的频率的低频带(LB)、覆盖从1000MHz到2300MHz的频率的中频带(MB)和/或覆盖高于2300MHz的频率的高频带(HB)中操作。例如，低频带可以覆盖698到980MHz，中频带可以覆盖1475到2170MHz，并且高频带可以覆盖2300到2690MHz和3400到3800MHz。低频带、中频带和高频带是指三个频带群(或频带群)，其中每个频带群包括数个频率带(或简称为“频带”)。每个频带可以覆盖至多达200MHz。LTE版本11支持35个频带，这些频带被称为LTE/UMTS频带并且在公众可获取的3GPP TS 36.101中列出。一般而言，可以定义任何数目个频带群。每个频带群可覆盖任何频率范围，这些频率范围可以与以上给出的频率范围中的任何一个相匹配或不相匹配。每个频带群可包括任何数目个频带。
[0032]无线设备110可以支持载波聚集，其是多个载波上的操作。载波聚集也可被称为多载波操作。载波可指被用于通信的频率范围并且可与某些特性相关联。例如，载波可与描述该载波上的操作的系统信息和/或控制信息相关联。载波也可被称为分量载波(CC)、频率信道、蜂窝小区等。频带可包括一个或多个载波。在LTE中每个载波可以覆盖至多达20MHzο在LTE版本11中，无线设备110可以配置成具有在一个或两个频带中的至多达5个载波。
[0033]一般而言，载波聚集(CA)可以被分类为两种类型一带内CA和带间CA。带内CA是指同一频带内的多个载波上的操作。带间CA是指不同频带中的多个载波上的操作。
[0034]图2示出了无线设备110可以支持的各种CA场景。为了简单起见，图2示出了无线设备I1配置有一频带中仅一个载波用于带间CA。一般而言，无线设备110可配置有给定频带内的一个或多个载波。
[0035]场景210覆盖了其中低频带中的频带X中的一个载波Cl和中频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。场景220覆盖了其中中频带中的频带X中的一个载波Cl和高频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。场景230覆盖了其中低频带中的频带X中的一个载波Cl和高频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。
[0036]场景240覆盖了其中低频带中的频带X中的一个载波Cl和也在低频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。场景250覆盖了其中中频带中的频带X中的一个载波Cl和也在中频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。场景260覆盖了其中高频带中的频带X中的一个载波Cl和也在高频带中的频带Y中的一个载波C2被配置成用于无线设备110的带间CA。
[0037]场景270覆盖了其中低频带、或中频带、或高频带中的频带X中的两个毗邻载波Cl和C2被配置成用于无线设备110的毗连带内CA。场景280覆盖了其中低频带、或中频带、或高频带中的频带X中的两个非毗邻载波Cl和C2被配置成用于无线设备110的非毗连带内CA。
[0038]图2示出了载波聚集的一些示例。对于频带和频带群的其他组合也可支持载波聚集。
[0039]无线设备110可以并发地在不同的频率接收多个所传送的信号。这些多个所传送的信号可以由一个或多个基站以不同频率在多个载波上发送以供载波聚集。这些多个所传送的信号还可由不同的基站来发送以进行协调式多点(CoMP)传输、切换等。这些多个所传送的信号还可由不同无线系统中的基站来发送以用于并发服务，诸如语音/数据或数据/数据或语音/语音等。例如，无线设备110可支持双SM/双待(DSDS)和/或双SM/双通(DSDA)，并且能够并发地与多个无线系统(诸如TD-SCDMA和GSM系统、或LTE和GSM系统、或CDMA和GSM系统等)进行通信。
[0040]图3示出了图1中的无线设备110的示例性设计的框图。在这一示例性设计中，无线设备I1包括耦合至主天线310的收发机320、耦合至副天线312的收发机322、以及数据处理器/控制器390。收发机320包括多个(K个)接收机330a至330k以及多个(K个)发射机360a至360k以支持多个频带、多种无线电技术、载波聚集等。收发机322包括多个(L个)接收机332a至3321以及多个(L个)发射机362a至3621以支持多个频带、多种无线电技术、载波聚集、接收分集、从多个发射天线到多个接收天线的多输入多输出(MIMO)传输等。
[0041]在图3所示的示例性设计中，每个接收机330包括LNA 340和接收电路350。对于数据接收，天线310接收来自基站和/或其他发射机站的信号并且提供收到RF信号。前端电路324从天线310接收收到RF信号，并将一个或多个输入RF信号(例如，用于一个或多个频带)提供给一个或多个所选接收机。前端电路324可包括开关、双工器、共用器、发射滤波器、接收滤波器、匹配电路等。本说明书以下假定向作为所选接收机的接收机330a提供一个输入RF信号。在接收机330a内，LNA 340a放大输入RF信号并提供经放大RF信号。接收电路350a将经放大RF信号从RF下变频到基带，对经下变频信号进行滤波和放大，并且将输入基带信号提供给数据处理器390。接收电路350a可包括混频器、滤波器、放大器、匹配电路、振荡器、本地振荡器(LO)发生器、锁相环(PLL)等。其余接收机330和332中的每个接收机都可以按与接收机330a类似的方式来操作。
[0042]在图3中示出的示例性设计中，每个发射机360包括发射电路370和功率放大器(PA)380。对于数据传输，数据处理器390处理(例如，编码和调制)要传送的数据并将一个或多个输出基带信号(例如，供在一个或多个频带上传送)提供给一个或多个所选发射机。本说明书以下假定向作为所选发射机的发射机360a提供一个输出基带信号。在发射机360a内，发射电路370a对模拟输出信号进行放大、滤波并将其从基带上变频到RF，并且提供经调制RF信号。发射电路370a可包括放大器、滤波器、混频器、匹配电路、振荡器、LO发生器、PLL等等。PA 380a接收并且放大经调制RF信号，并且提供具有恰当输出功率电平的发射RF信号。该发射RF信号被路由通过前端电路324并经由天线310来发射。其余发射机360和362中的每一个都可以按与发射机360a类似的方式操作。
[0043]图3示出了接收机330和接收机332以及发射机360和362的示例性设计。接收机和发射机还可包括图3中未示出的其他电路，诸如滤波器、匹配电路等。收发机320和322的全部或部分可实现在一个或多个模拟集成电路(IC)、RFIC(RFIC)、混合信号IC等上。例如，收发机320和322内的LNA 340和342与接收电路350和352可以在一个或多个RFIC上实现。收发机320和322中的这些电路也可按其他方式来实现。
[0044]数据处理器/控制器390可为无线设备110执行各种功能。例如，数据处理器390可对经由接收机330和332接收到的数据以及经由发射机360和362传送的数据执行处理。控制器390可以控制收发机320和322内的各种电路的操作。存储器392可存储供数据处理器/控制器390使用的程序代码和数据。数据处理器/控制器390可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或其他IC上。
[0045]一般而言，无线设备可以包括任意数目的接收机和任意数目的发射机。接收机和发射机可被设计成满足规范，但可具有可能由于IC工艺、温度、电源电压中的变化等而宽泛地变化的性能。例如，接收机和发射机可以用可因IC工艺差异而变化并且可影响接收机和发射机的性能的阈值电压、跨导和/或其他特性的晶体管来实现。
[0046]接收机可能需要满足关于残余边带(RSB)的规范。RSB是对接收机中的同相(I)信号路径和正交(Q)信号路径之间的增益不平衡和/或相位不平衡的度量。在理想的接收机中，I信号路径应当相对于Q信号路径呈正交(或者90°异相)，并且这两条信号路径应当跨频率具有相等的增益。然而，I/Q不平衡通常存在于I和Q信号路径之间并且可能包括增益不平衡和/或相位误差。I/Q不平衡导致RSB，该RSB是落在近旁频率上的失真。
[0047]图4A示出了三个载波Cl、C2和C4上的期望信号的下变频以及载波C3上的大扰乱。期望信号是将由无线设备接收和解码的所传送的信号。扰乱是具有比期望信号的振幅大得多的振幅并且在频率上接近期望信号的非期望/干扰信号。提供给接收机的收到RF信号可包括载波Cl、C2和C4上的期望信号以及载波C3上的扰乱。载波Cl、C2和C4上的期望信号可具有类似的收到功率电平，并且扰乱可具有比期望信号的收到功率电平高得多的收到功率电平。用处于作为四个载波Cl至C4的中心频率的频率f。的LO信号来对收到RF信号进行下变频。
[0048]如图4A所示，接收机中的I/Q不平衡可导致载波C3上的扰乱，从而导致出现在载波C2上的RSB。来自扰乱的RSB担当对载波C2上的期望信号的噪声/干扰，这可以不利地影响在载波C2上解码期望信号的能力。RSB的振幅取决于(i)扰乱的收到功率电平以及Qi)接收机中的I/Q不平衡的量。接收机具有可通过该接收机中的热噪声以及电路噪声来确定的噪声本底。RSB可能高于接收机处的噪声本底。在这一情形中，载波C2上的期望信号的载波噪声比(C/N)可由于载波C3上的扰乱而导致受到RSB的限制。
[0049]图4B示出了平坦信道中的接收机处的收到功率对总噪声。载波的频率响应在静态信道中可以是平坦的。C/N可由期望信号的收到功率与总噪声功率之比来确定。
[0050]图4C示出了衰弱信道中的接收机处的收到功率对总噪声。载波的频率响应可以跨衰弱信道中的频率变化。C/N也可跨频率变化并且