专利名称：极性发送器中的调幅电路及其直流偏移的校准方法
技术领域：
本发明是有关于极性发送器(polar transmitter)，更具体地，是有关于极性发送 器中的调幅电路及其直流偏移的校准方法。
背景技术：
传统极性发送器已在多种文献(如美国专利公开说明书No. 20060089111，该说明 书的部分内容作为参考在此引用)中得以揭示及讨论。此外，在传输系统中，联合调幅信 号与调相信号是用于具有大范围电压输出电平(power outputlevel)的电源控制回路中， 并满足严格的GSM数据传输率或GSM增强型数据传输率(Enhanced Data rates for GSM Evolution, EDGE)的频谱电波发射限制。在上述传输系统中，当将发送信号的调幅部分由 数字域转换至模拟域时，需要较高的准确度。为满足对准确度的要求，典型的解决方法是使 用具有11比特分辨率的数模转换器(Digital to Analog Converter,以下简称DAC)，当 美国专利公开说明书No. 20060089111中的直流偏移需要较大的覆盖范围时，采用了具有 更高分辨率(12比特或13比特)的DAC。然而，考虑到电路面积与电力消耗，使用这样的 DAC(分辨率为12比特或13比特)成本较高。例如，12比特DAC的面积比11比特DAC的 面积大一倍。
发明内容
有鉴于此，本发明提供至少一种极性发送器中的调幅电路及其直流偏移的校准方 法，使用具有较小面积的DAC来实现直流偏移的校准。 本发明提供一种极性发送器中的调幅电路，包含数模转换器，耦接于数字调幅信 号；低通滤波器(Low Pass Filter,以下简称LPF)，耦接于该数模转换器；互导级，耦接于 该低通滤波器；以及校准模块，具有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于该互导级，该输 出端耦接于一节点，该节点位于该数模转换器与该互导级间的路径上。 本发明另提供一种极性发送器中的直流偏移的校准方法，包含于该极性发送器 中提供调幅电路，该调幅电路包含数模转换器、低通滤波器、互导级及校准模块，其中，该低 通滤波器耦接于该数模转换器，该互导级耦接于该低通滤波器，以及该校准模块具有输出 端与耦接于该互导级的输入端；根据该互导级产生的模拟调幅信号产生直流偏移校准信 号；以及通过该校准模块的该输出端，将该直流偏移校准信号发送至一节点，该节点位于该 数模转换器与该互导级间的路径上，从而校准该直流偏移。 本发明另提供一种极性发送器中的调幅电路，包含数模转换器，耦接于数字调幅 信号；低通滤波器，耦接于该数模转换器；互导级，耦接于该低通滤波器；以及校准模块，具 有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于该互导级，该输出端耦接于该数模转换器，用于 根据该互导级产生的模拟调幅信号调整该数模转换器的参考电压电平，以移除该数模转换 器的直流偏移覆盖范围，从而校准该调幅电路的直流偏移。 本发明另提供一种极性发送器中的直流偏移的校准方法，包含于该极性发送器中提供调幅电路，该调幅电路包含数模转换器、低通滤波器、互导级及校准模块，其中，该低 通滤波器耦接于该数模转换器，该互导级耦接于该低通滤波器，以及该校准模块具有耦接 于该互导级的输入端与耦接于该数模转换器的输出端；根据该互导级产生的模拟调幅信号 产生直流偏移校准信号；以及通过该校准模块的该输出端，将该直流偏移校准回馈至该数 模转换器，以调整该数模转换器的参考电压电平，以移除该数模转换器的直流偏移覆盖范 围，从而校准该直流偏移。 利用本发明所提供的极性发送器中的调幅电路及其直流偏移的校准方法，能够以 较小面积的DAC实现对直流偏移的校准，从而降低电路成本与电力消耗。
图1所示为根据本发明第一实施例的极性发送器10中的调幅电路100的简化方 块示意图。 图2所示为在400KHz时调幅电路100的SDM-PLL 230对直流偏移的ORFS的简化 示意图，其中，基带电路分别运作在16X与24X。 图3所示为应用于具有6比特分辨率的校准DAC的SAR算法的简化示意图。
图4所示为如图1所示的极性发送器10中的调幅电路100的第一变形的示意图。
图5所示为如图1所示的极性发送器10中的调幅电路100的第二变形的示意图。
图6所示为根据本发明第一实施例的调幅电路100的运作方式的极性发送器中的 直流偏移的校准方法流程图。 图7所示为根据本发明第二实施例的极性发送器20中的调幅电路400的简化示 意图。 图8所示为图7所示的极性发送器20中的调幅电路400的变形。 图9所示为根据本发明第二实施例的调幅电路400的运作方式的极性发送器中的
直流偏移的校准方法流程图。
具体实施例方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通 常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利 要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的 准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为开放式的用语，故应解释成"包含 但不限定于"。此外，"耦接"一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中 描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过 其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳 实施方式，然该描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发 明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。 本发明是有关于极性发送器中的调幅电路与极性发送器中的直流偏移(也称振 幅偏移)的校准方法，本发明可使用具有较小面积的DAC实现对极性发送器中的直流偏移 进行校准。 通常，本发明所提供的极性发送器中的调幅电路与极性发送器中的直流偏移的校准方法可应用于多种极性发送器，例如小型极性发送器、大型极性发送器及极性回路发送器。另外，本领域技术人员可将本发明所提供的极性发送器中的调幅电路与极性发送器中的直流偏移的校准方法应用于极性发送器中的多种调相电路，例如偏移锁相环调制电路、直接频率调制(Direct-FrequencyModulation， DFM)电路及两点式调制(Two-PointModulation, TPM)电路。 请参照图1。图1所示为根据本发明第一实施例的极性发送器10中的调幅电路100的简化方块示意图。如图1所示，极性发送器10包含调幅电路100、调相电路200及混频器12。调幅电路100包含乘法器110、DAC 120、LPF 130、互导级(gm stage) 140及校准模块150。校准模块150具有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于互导级140，该输出端耦接于一节点(图中未示)，该节点位于DAC 120与互导级140间的路径上。乘法器110通过控制信号0/1的控制断开或导通，以使DAC 120选择性耦接于数字调幅信号A(t)(如基带信号)。通过乘法器110及控制信号0/1将数字调幅信号A(t)设置为零，以用于直流偏移校准。校准模块150包含校准单元160及加法单元170。校准单元160用于根据互导级140产生的模拟调幅信号产生直流偏移校准信号。加法单元170耦接于DAC 120与LPF 130之间，用于接收校准单元160产生的直流偏移校准信号，并将该直流偏移校准信号加入DAC120与LPF 130间的路径上。另外，校准单元160包含侦测单元162、校正模块164及校准DAC 166。侦测单元162耦接于互导级140的输出端，并用于根据互导级140产生的模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号。校正模块164耦接于侦测单元162，并用于根据该直流偏移侦测信号产生直流偏移校准值。校准DAC 166耦接于加法单元170及校正模块164，并用于将该直流偏移校准值转换为直流偏移校准信号。 调相电路200包含微分电路210、补偿滤波器220及三角积分调制器锁相环(SigmaDelta Modulator Phase Lock Loop,以下简称SDM-PLL) 230 (图中标识为SDM-PLL)。微分电路210耦接于调相信号小(t)。请注意，上述实施例仅用以说明目的，本发明并不以此为限。 图2所示为调幅电路100的SDM-PLL 230在400KHz时的输出无线电频谱0RFS(0utput RF Spectrum,简称ORFS)对直流偏移的简化示意图，其中，基带电路分别运作在16X与24X。更具体地，0.2%为直流偏移电压与调幅路径上的峰值电压相除的结果(艮卩，O. 2%为直流偏移电压与峰值电压的百分比)，以及0. 3%为另一直流偏移电压与调幅路径上的峰值电压相除的结果(即，0.3%为另一直流偏移电压与峰值电压的百分比)。因此，举例而言，当基带电路运作在24X时，直流偏移需控制在该峰值电压的0. 3%以下，以及校准DAC 166的最低有效位可设置为该峰值电压的0.2%。请注意，此处仅用以说明目的，本发明并不以此为限。若调幅路径上的峰值电压为1.5v，则校准DAC 166的调整单位等于3mv(即1. 5v*0. 2% )，且该直流偏移应控制在4. 5mv(即1. 5v*0. 3% )以下。因此，当校准DAC 166的覆盖范围需要从+93mv至-93mv时，本发明可使用具有6比特分辨率的DAC作为校准DAC 166。 在一实施例中，本发明可将逐次逼近寄存器(SuccessiveApproximationRegister，以下简称SAR)算法用于校正模块164的校准处理。请参照图3，图3所示为应用于具有6比特分辨率的校准DAC的SAR算法的简化示意图。如图3所示，区块30中包含63个区段，i亥63个区段分别以数字-31， -30， -29， -28， . . . ， -3， -2， -l，O， 1，2， 3，. . . ， 28， 29， 30， 31来标识。数字-31所标识的区段代表-93mv，数字-30所标识的区段 代表-90!1^，剩余区段所代表的含义可依此类推。例如，当侦测单元162侦测到互导级140 的第一输出低于_4. 5mv(即直流偏移超出该峰值电压的0. 3% )并相应产生第一直流偏移 侦测信号时，校正模块164使用SAR算法产生48mv的第一直流偏移值。更具体地，SAR算法 选择数字16所标识的区段而产生48mv的第一直流偏移校准值，其中，数字16所标识的区 段为位于数字1所标识的区段与数字31所标识的区段之间的一个中间区段。接着，当校准 DAC 166将48mv的第一直流偏移校准值转换为用以执行校准处理的直流偏移校准信号后， 当侦测单元162侦测到互导级140的第二输出仍低于-4. 5mv(即直流偏移超出该峰值电压 的0. 3% )并相应产生第二直流偏移侦测信号时，校正模块164使用SAR算法产生72mv的 第二直流偏移校准值。更具体地，SAR算法选择数字24所标识的区段来产生72mv的第二 直流偏移校准值，其中，数字24所标识的区段为位于数字17所标识的区段与数字31所标 识的区段之间的一个中间区段。接着，当校准DAC将72mv的第二直流偏移校准值转换为用 以执行校准处理的直流偏移校准信号后，侦测单元162重复侦测互导级140的另外的输出， 校正模块164重复使用SAR算法产生另外的直流偏移校准值，校准DAC 166重复将直流偏 移校准值转换为用以执行校准处理的直流偏移校准信号，直到直流偏移低于4. 5mv(即该 峰值电压的0.3%)。请注意，上述实施例仅用以说明目的，本发明并不以此为限。例如，本 发明在校正模块164中也可使用其它算法或机制，用以执行该校准处理。
本发明的上述实施例的极性发送器，是在保持原DAC分辨率不变的情形下，于调 幅路径之上增加一个具有低分辨率(如6比特)的辅助DAC，而不是使用具有高分辨率(如 ll比特)的主要DAC来取代原DAC。综合考虑电路面积与电力消耗，与仅使用一个具有高 分辨率(如12比特或13比特)的DAC且实施成本较高的传统极性发送器相比，本发明的 极性发送器可达到相同或更优的性能。例如，当DAC的分辨率增加1比特，DAC的面积变为 原来的两倍，因此，12比特DAC的面积是11比特DAC的面积的两倍。因此，当直流偏移需要 较大覆盖范围时，本发明的极性发送器无需使用具有较高分辨率(如12比特或13比特)的 DAC作为DAC 120(如图1所示)。相反，本发明的极性发送器可使用具有较低分辨率(如6 比特)的DAC来实施，考虑到电路面积与电力消耗，本发明的极性发送器具有较低的成本。
请参照图4。图4所示为如图1所示的极性发送器10中的调幅电路100的第一 变形的示意图。如图4所示，加法单元170可耦接于互导级140与LPF 130之间。另外，请 参照图5。图5所示为如图1所示的极性发送器10中的调幅电路100的第二变形的示意 图。如图5所示，调幅电路100可使用切换器180来取代乘法器110。切换器180耦接于 DAC 120、数字调幅信号A(t)及零位输入信号，用以选择性将数字调幅信号A(t)或零位输 入信号耦接于DAC 120。 请参照图6。图6所示为根据本发明第一实施例的调幅电路100的运作方式的极 性发送器中的直流偏移的校准方法流程图。请注意，如图6所示的处理流程图仅为本发明 的一实施例，本发明并不以此为限，本发明的极性发送器中的直流偏移的校准方法的处理 步骤不必完全依照图6所示的顺序进行，也不必完全依照图6所示的步骤连续进行，中间亦 可插入其它步骤，该等变形仍可达到实质上相同甚或较佳的处理结果。根据本发明的一实 施例的极性发送器中的直流偏移的校准方法包含以下步骤
步骤400:开始。
步骤410 :根据模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号。
步骤420 :根据直流偏移侦测信号产生直流偏移校准值。 步骤430 :提供校准DAC 166，用以将直流偏移校准值转换为直流偏移校准信号。
步骤440 :通过校准模块150的输出端，将直流偏移校准信号发送至一节点(图中未示)，用以校准直流偏移，其中，该节点位于DAC 120与互导级140间的路径上。
请参照图7。图7所示为根据本发明第二实施例的极性发送器20中的调幅电路400的简化示意图。如图7所示，极性发送器20包含调幅电路400、调相电路200及混频器12。调幅电路400包含乘法器410、DAC 420、LPF 430、互导级440及校准模块450。 DAC420通过乘法器410选择性耦接于数字调幅信号A(t)，其中，乘法器410通过控制信号0/1的控制断开或导通，以使DAC 420选择性耦接于数字调幅信号A(t)。校准模块450用于根据互导级440产生的模拟调幅信号调整DAC 420的参考电压电平，以移除DAC 420的直流偏移覆盖范围，从而校准调幅电路400的直流偏移。因此，当直流偏移需要较大的覆盖范围时，本发明无须使用具有较高分辨率(例如12比特或13比特)作为DAC 420。
另外，校准模块450包含侦测单元462与校正模块464。侦测单元462耦接于互导级440的输出端，并用以根据互导级440产生的模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号。校正模块464耦接于侦测单元462，并用于根据直流偏移侦测信号产生直流偏移校准信号，以调整DAC 420的参考电压电平，从而移除DAC 420的直流偏移覆盖范围。请注意，上述实施例仅用以说明目的，本发明并不以此为限。 例如，请参照图8。图8所示为图7所示的极性发送器20中的调幅电路400的变形。如图8所示，调幅电路400可用切换器480来取代乘法器410。切换器480耦接于DAC420、数字调幅信号A(t)及零位输入信号，用以选择性将数字调幅信号A(t)或零位输入信号耦接于DAC 420。 请参照图9。图9所示为根据本发明第二实施例的调幅电路400的运作方式的极性发送器中的直流偏移的校准方法流程图。请注意，如图9所示的处理流程图仅为本发明的一实施例，本发明并不以此为限，本发明的极性发送器中的直流偏移的校准方法的处理步骤不必完全依照图9所示的顺序进行，也不必完全依照图9所示的步骤连续进行，中间亦可插入其它步骤，该等变形仍可达到实质上相同甚或较佳的处理结果。根据本发明的一实施例的极性发送器中的直流偏移的校准方法包含以下步骤
步骤700:开始。
步骤710 :根据模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号。
步骤720 :根据直流偏移侦测信号产生直流偏移校准信号。 步骤730 :通过校准模块450的输出端，发送直流偏移校准信号，用以调整DAC 420的参考电压电平，从而校准直流偏移。 简言之，本发明所披露的极性发送器中的调幅电路与极性发送器中的直流偏移的校准方法，可以具有较小面积的DAC实现极性发送器中的直流偏移的校正。因此，综合考虑电路面积与电力消耗，本发明的极性发送器具有较低的成本。 上述的实施例仅用来列举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何本领域技术人员可根据本发明的精神轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。
权利要求
一种极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该调幅电路包含数模转换器，耦接于数字调幅信号；低通滤波器，耦接于该数模转换器；互导级，耦接于该低通滤波器；以及校准模块，具有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于该互导级，该输出端耦接于一节点，该节点位于该数模转换器与该互导级间的路径上。
2. 如权利要求1所述的极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该校准模块包含 校准单元，用以根据模拟调幅信号产生直流偏移校准信号，该模拟调幅信号是由该互导级所产生；以及加法单元，用以接收该直流偏移校准信号，并将该直流偏移校准信号加入该节点，其 中，该节点位于该路径上的该数模转换器与该低通滤波器之间，或者该节点位于该路径上 的该低通滤波器与该互导级之间。
3. 如权利要求2所述的极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该校准单元包含 侦测单元，耦接于该互导级的输出端，用以根据该模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号；校正模块，耦接于该侦测单元，用以根据该直流偏移侦测信号产生直流偏移校准值；以及校准数模转换器，耦接于该加法单元及该校正模块，用以将该直流偏移校准值转换为 该直流偏移校准信号。
4. 如权利要求1所述的极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该调幅电路更包含 切换器，耦接于该数模转换器、该数字调幅信号及零位输入信号，用以选择性将该数字调幅信号或该零位输入信号耦接至该数模转换器。
5. —种极性发送器中的直流偏移的校准方法，其特征在于，该直流偏移的校准方法包含于该极性发送器中提供调幅电路，该调幅电路包含数模转换器、低通滤波器、互导级及 校准模块，其中，该低通滤波器耦接于该数模转换器，该互导级耦接于该低通滤波器，以及 该校准模块具有输出端与耦接于该互导级的输入端；根据模拟调幅信号产生直流偏移校准信号，该模拟调幅信号是由该互导级所产生；以及通过该校准模块的该输出端，将该直流偏移校准信号发送至一节点，该节点位于该数 模转换器与该互导级间的路径上，以校准该直流偏移。
6. 如权利要求5所述的极性发送器中的直流偏移的校准方法，其特征在于，通过该校 准模块的该输出端，将该直流偏移校准信号发送至该节点的步骤包含通过该校准模块的该输出端，将该直流偏移校准信号发送至该节点，其中，该节点位于 该路径上的该数模转换器与该低通滤波器之间，或者该节点位于该路径上的该低通滤波器 与该互导级之间。
7. 如权利要求5所述的极性发送器中的直流偏移的校准方法，其特征在于，根据该互 导级产生的该模拟调幅信号产生该直流偏移校准信号的步骤包含根据该模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号；根据该直流偏移侦测信号产生直流偏移校准值；以及提供校准数模转换器，用以将该直流偏移校准值转换为该直流偏移校准信号。
8. —种极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该调幅电路包含 数模转换器，耦接于数字调幅信号； 低通滤波器，耦接于该数模转换器； 互导级，耦接于该低通滤波器；以及校准模块，具有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于该互导级，该输出端耦接于该 数模转换器，用于根据该互导级产生的模拟调幅信号调整该数模转换器的参考电压电平， 以移除该数模转换器的直流偏移覆盖范围，从而校准该调幅电路的直流偏移。
9. 如权利要求8所述的极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该校准模块包含 侦测单元，耦接于该互导级的输出端，用以根据该模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号；以及校正模块，耦接于该侦测单元，用以根据该直流偏移侦测信号产生直流偏移校准信号， 从而调整该数模转换器的该参考电压电平。
10. 如权利要求8所述的极性发送器中的调幅电路，其特征在于，该调幅电路更包含 切换器，耦接于该数模转换器、该数字调幅信号及零位输入信号，用以选择性将该数字调幅信号或该零位输入信号至该数模转换器。
11. 一种极性发送器中的直流偏移的校准方法，其特征在于，该直流偏移的校准方法包含在该极性发送器中提供调幅电路，该调幅电路包含数模转换器、低通滤波器、互导级及 校准模块，其中，该低通滤波器耦接于该数模转换器，该互导级耦接于该低通滤波器，以及 该校准模块具有耦接于该互导级的输入端与耦接于该数模转换器的输出端；根据该互导级产生的模拟调幅信号产生直流偏移校准信号；以及通过该校准模块的该输出端，将该直流偏移校准信号回馈至该数模转换器，以调整该 数模转换器的参考电压电平，以移除该数模转换器的直流偏移覆盖范围，从而校准该直流 偏移。
12. 如权利要求11所述的极性发送器中的直流偏移的校准方法，其特征在于，根据该 互导级产生的该模拟调幅信号产生该直流偏移校准信号的步骤包含根据该模拟调幅信号产生直流偏移侦测信号；以及根据该直流偏移侦测信号产生该直流偏移校准信号，以调整该数模转换器的该参考电 压电平。
全文摘要
一种极性发送器中的调幅电路及其直流偏移的校准方法。极性发送器中的调幅电路，包含数模转换器，耦接于数字调幅信号；低通滤波器，耦接于该数模转换器；互导级，耦接于该低通滤波器；以及校准模块，具有输入端及输出端，其中，该输入端耦接于该互导级，该输出端耦接于一节点，该节点位于该数模转换器与该互导级间的路径上。利用本发明提供的极性发送器中的调幅电路与极性发送器中的直流偏移的校准方法，能够以较小面积的数模转换器实现对直流偏移的校准，从而降低电路成本与电力消耗。
文档编号H03M1/66GK101753101SQ20091014816
公开日2010年6月23日 申请日期2009年6月24日 优先权日2008年12月16日
发明者吴骏邦, 张湘辉, 林永裕, 陈信宏, 陈忠伟 申请人:联发科技股份有限公司