专利名称：具有直流控制环路及直流阻断电路的直流偏移校正电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流偏移校正电路，包括一个直流偏移控制环路，该环路包括一个具有信号路径输入的加法设备、一个直流控制输入、以及一个加法输出；以及一个偏移确定装置，该装置连接在所述加法输出与所述加法设备的直流控制输入之间。
本发明还涉及一种接收机，它包括这样的直流偏移校正电路。
US-A-5,422,889(即EP-A-0594894)公开了一种这样的直流偏移校正电路。这种已知的直流偏移校正电路包括第一直流偏移控制环路，其中该电路包含于直接转换接收机的基带电路的两条正交路径中。第一直流偏移控制环路包括一个含有模拟基带信号输入、至少一个直流控制输入以及加法输入的加法设备；一个连接到加法设备的加法输出并且还包括一个模数(AD)转换器输出的AD转换器；一个采用连接到AD转换器输出的平均电路形式的偏移确定装置；以及一个连接在偏移确定装置和加法设备的至少一个直流控制器输入之间的数模(DA)转换器。在一个DC控制输入端输入一个偏移表示信号，该信号源于平均电路所决定的偏移量和/或源于从基带电路中的存储装置读取的偏移量。直接转换接收机还包括第二直流偏移控制环路，该环路具有多个串联的比较器，每个比较器用作1比特的模数转换器，以及一个用于提供进一步偏移补偿信号的另一个数模转换器，为了进一步补偿直流偏移，该偏移补偿信号用于加法设备的第二DC控制输入。
对于一个源于多个可能的直流偏移源的精确的偏移补偿，比如供应电压变化和温度变化，必须采用直流偏移控制环路，并且非常精确控制该环路。直流偏移补偿精度尤其取决于直流偏移控制环路中控制部分的几个数模转换器的精度。后者的精度越高结构就越复杂，这些转换器的成本就越高，芯片面积就越大，功率消耗也越大。这就使实际可行的精度有一定的限制，因此限定了接收机的类型规格，例如低中频接收机，近零中频接收机以及零中频接收机，这些接收机在今天已经被广泛运用。
因此本发明的一个目的是提供一种直流偏移校正电路，用于例如在接收机中的应用，它使得对直流偏移控制环路的要求降低，然而具有改进的直流偏移技术规范。
另外，本发明的直流偏移校正电路特征在于该直流偏移校正电路还包括一个直流阻断电路，该直流阻断电路连接到加法设备的加法输出，并具有直流阻断输出，用于提供一个偏移校正输出信号。
惊奇地发现，通过在信号路径上设置直流阻断电路，可以显著弱化为了达到足够的直流偏移校正操作而对直流偏移控制环路技术规范所提出的严格需求。需要指出的是，结合上述直流环路的直流阻断电路的应用反而会导致类似地弱化对直流阻断电路技术规范和直流偏移控制电路技术规范所提出的要求。尤其是直流阻断电路的直流滤波器特性的阶数或者在有关情况下直流滤波器特性的分辨率可以被降低，这可以降低芯片面积。此外，降低阶数导致直流阻断电路的调整/响应时间变短，从而提高利用这样的偏移校正电路的提高接收机的数据传输率。
用在先技术的模拟直流偏移校正电路中的直流阻断电路含有大电容值的电容，导致大体积的电容，难以整合到有限的芯片面积上，并且该电路具有相对大的泄漏电流。通过将有关所需直流偏移技术规范的要求的一部分转置到直流阻断电路可以忽略这一大电容值的电容器，反之亦然。另外，由于可以实现直流阻断电路的模拟或者数字实现，设计灵活程度也大。
还发现在完成直流偏移校正时，直流偏移控制环路和直流阻断电路的部件技术规范之间存在着一种折衷。这一折衷保持这些部件中每一个的优势，并有利地导致增加的设计灵活性和按照本发明的偏移校正电路的部分的增加的容许偏移。因而仅需要不太精确的结合过程，这些部分和对应的电路部件更容易被结合。
实现按照本发明的直流阻断电路的实施例的简单之处在于其具有以下特征直流阻断电路包括一个高通滤波器。
具有上述直流偏移校正电路的本发明的接收机的实施例其特征在于该接收机包括信道滤波器装置，该装置连接在加法设备和直流阻断电路之间。如果上述信道滤波器装置分别模拟或数字实现，这些信道滤波器装置在另一个接收机或直流偏移校正电路的实施例中可以含有模拟或者数字滤波器。
这些信道滤波器装置作为选择性滤波器并且可以具体为模拟或数字的。例如，在信道滤波器装置的模拟实现中，可以采用回转子滤波器，而在数字滤波器实现中不需要电容器，但是可能包括抽取滤波器。这些抽取滤波器用于抑制sigma-delta AD转换器产生的量化噪声，数字信道滤波器提供滤波特性的必要滚降，以便达到本发明的接收机的信道选择性要求。
采用其它设备灵活性，可以实现本发明的接收机的几个实施例。其实示例有正交接收机，低中频接收机，以及零中频接收机。这些接收机可以包括直接变换接收机，双变频接收机，等等。
本发明的接收机的另一个实施例其特征在于接收机包括可交换装置。这些可交换装置可有利地用于接通或者断开接收机中的本地振荡器和/或自动增益控制，从而在无声(silence)期间可以决定任何直流偏移并且可如愿地被存储供接收机的操作期间使用。
现在，参考附图
，本发明的直流偏移校正电路以及设置有该直流偏移校正电路的接收机将结合它们的其它优点被进一步阐述，所述附图示出设置有本发明的偏移校正电路的接收机的详细实施例。
单独的附图示出本发明接收机1的一个详细实施例。该接收机1可以接收调制信号。其示例有窄带接收机，用于接收诸如4-FSK信号、FM解调信号等的移频键控(FSK)信号。寻呼，称为“蓝牙”的相对新标准，远程读取，安全(汽车盗窃)是一些应用领域。除了可能的带通滤波器(未示出)，所述接收机1的所谓前端设置有一个天线2；一个低噪声放大器3，该放大器的增益可以通过一个自动增益控制(AGC)信号来控制；一个带通滤波器4；以及一个本地振荡器5，该振荡器在所示实施例中为第一本地振荡器，用于提供第一本地振荡信号LO1；并具有中频滤波器6。
作为示例的接收机1是一个零中频正交接收机。所示的接收机特别包括一个I路径和一个Q路径，每条路径依次有第二本地混频器7-1，7-2，用于利用第二本地振荡器信号LO2I和LO2Q分别对输入I和Q信号下混频；以及低通滤波器8-1，8-2，用于分别提供I和Q模拟基带信号。接收机1具有I和Q直流偏移校正电路I1，Q1，这两种电路分别为直流偏移控制环路Q1和Q2的形式。每一个直流偏移控制环路具有一个减法器9-1，9-2形式的加法设备。每个减法器具有信号输入10-1、10-2；减法直流控制输入11-1、11-2；以及加法输出12-1、12-2。在直流偏移校正电路(I1，Q1)的数字实现中，每个直流偏移控制环路Q1和Q2都具有连接到减法器9-1、9-2的相应加法输出12-1、12-2的模数(AD)转换器13-1，13-2。每个AD转换器13-1、13-2具有输出14-1、14-2。每个环路O1，O2还包括连接到相应的模数转换器13-1、13-2的相应输出14-1、14-2上的直流偏移确定装置15-1、15-2；以及连接在偏移确定装置15-1、15-2和相应的减法器9-1、9-2的减法直流控制输入11-1，11-2之间的数模转换器16-1、16-2。此外，直流偏移校正电路I1和Q1分别还包括通过AD转换器13-1、13-2的输出14-1、14-2连接到加法设备(9-1、9-2)的加法输出(12-1、12-2)的相应直流阻断电路17-1、17-2。直流阻断电路17-1、17-2包括相应直流阻断输出18-1、18-2，用于通过稍后描述的方法提供直流偏移校正输出信号。如图所示，这里通过相应的数字信道滤波器装置DFI，DFQ实现直流阻断电路17-1、17-2到直流转换器13-1、13-2的连接。在所示实施例中，数字滤波器装置DFI，DFQ被实施为抽取信道滤波器，用于抑制相应的AD转换器13-1、13-2的量化噪声以及向下抽样数字滤波器输入数据。信道滤波器具有满足接收机1的信道选择性要求所需的频率特性滚降。直流阻断输出18-1、18-2都连接到振幅检测器19，用于测量所述输出中所需输出信号的振幅。接收机1包括控制电路μC，测量的振幅检测器输出信号输入至该控制电路中。控制电路μC从在此通过DA转换器20进入放大器3的信号中获得用于低噪声放大器3的AGC信号。类似地，直流偏移确定装置15-1、15-2都通过控制电路μC连接到DA转换器16-1、16-2。直流阻断输出18-1、18-2分别连接到硬限幅器21-1、21-2，这样零相交具有实际信息。这两个硬限幅器都被连接到解调器22，用于从解调器输出23最终提供一个解调基带输出信号。
如数字实现所示的接收机1中的正交偏移校正电路I1、Q1的操作如下。当被天线2接收并且在具有AGC确定放大系数的放大器3中放大之后，高频调制输入信号在滤波器4中进行滤波，用于镜频抑制。滤波的信号接下来通过一级或多级下变频成为最终基带。这里采用两级下变频，其中第二级是一个正交级。第一级包括以本地振荡器信号LO1进行下变频并在中频滤波器6中进行中频滤波，而第二级通过混合正交振荡器信号LO2I和LO2Q转换到低中频，或零中频。下变频的结果是在输出端10-1、10-2上的正交信号。正交信号包括直流偏移，其中该直流偏移可源于多种信号源。在特定的低中频，诸如在零或零中频附近，接收机对所谓的接收机后端的直流偏移敏感，由于混频器7-1、7-2的有限隔离，这主要是由LO2馈送到第一中频级引起的。输出端10-1、10-2的直流偏移限制了放大器、滤波器的动态范围，并且限制了数字化接收机条件下AD转换器的动态范围。此外，它还干扰接收机电路中的电平衡(electrical balance)并且可能危及到解调器方案的校正功能，解调器方案基于硬限幅器中的零交叉检测。这些直流偏移源以及可以校正它们的方法已经在US-A-5,422,889中清楚地被描述，通过引用将该文件内容结合在此。
在电路17-1、17-2的直流阻断之前，在正交直流控制环路O1、O2中校正直流偏移。在转换器13-1、13-2中的AD转换以及在信道滤波器DFI和DFQ中的可能的数字处理之后，信道输出信号的直流成分被环回，进行DA转换以及相反地加到基带输入信号用于减法器9-1、9-2中基带信号的直流校正。这校正上述多种偏移源并且还校正特别是由AD转换器13-1和13-2引入的直流偏移。注意到这一校正将通过使AGC和/或本地振荡器的接通和断开来实现，这样偏移就由直流环路O1和O2在接收信号的无声周期(periods of silence)期间被确定并被校正。结果，直流环路O1和O2对接收期间产生的包括直流漂移的直流偏移敏感，偏移源将不能由直流环路O1、O2校正。环路O1，O2中的直流偏移减少到零防止后面的级过载操作，而在诸如硬限幅器21-1、21-2的直流偏移灵敏级前的直流阻断电路17-1、17-2删除剩余偏移量。因此直流偏移环路O1、O2可以较不精确，允许结果中有一些直流偏移，其中直流偏移通过直流阻断电路17-1、17-2被有效阻断。实际中只要一个直流阻断电路17-1、17-2就足够了，其中该阻断电路由高通滤波器，例如数字化实现的相位线性有限脉冲响应(FIR)结构或者一个无限冲激响应(IIR)结构来实施。另外，关于直流偏移环路O1、O2和直流阻断电路17-1、17-2之间的所需直流偏移的折衷令人惊讶地允许使用这些环路O1、O2来调整接收机1，用于最小后端第二级失真，而不是最小直流偏移。
除了一个正交或者两个中频级结构之外，接收机1可以是一个单级低中频，接近零中频，或者零中频结构。AD转换器13-1、13-2可以例如是一个sigma-delta转换器，从而数字滤波器DFI、DFQ中的抽取滤波器被用于抑制该sigma-delta AD转换器的1比特输出信号的量化噪声。
接收机的I和Q路径还能以模拟方式实现，其中AD转换器13-1、13-2将不出现。另外，信道滤波器装置DFI和DFQ将改为用模拟滤波器实现，并且直流阻断滤波器17-1、17-2将是模拟直流阻断滤波器。检测器15-1、15-2以及19的通信通常将对(不一定)数字化实现的控制电路μC发生，另外需要与加法设备9-1、9-2以及放大器3进行通信的AD接口以及DA接口。
虽然参考基本优选的实施例以及最佳可能的模式进行了上面的描述，但要知道，这些实施例决不意味着被解释为限制示例，因为本领域技术人员现在可以实现后附权利要求书范围内的各种交换、修改、特性以及组合。
权利要求
1.一种直流偏移校正电路(I1，Q1)，它包括一个直流偏移控制环路(O1，O2)，该环路包括—一个加法设备(9-1，9-2)，该装置具有一个信号路径输入(10-1，10-2)，一个直流控制输入(11-1，11-2)，以及一个加法输出(12-1，12-2)；以及—一个偏移确定装置(15-1，15-2)，它连接在所述加法输出(12-1，12-2)和所述加法设备(9-1，9-2)的所述直流控制输入之间；其特征在于所述直流偏移校正电路(I1，Q1)还包括一个直流阻断电路(17-1，17-2)，所述直流阻断电路连接到所述加法设备(9-1，9-2)的所述加法输出(12-1，12-2)并且具有一个直流阻断输入(18-1，18-2)，用于提供偏移校正输出信号。
2.如权利要求1所述的直流偏移校正电路(I1，Q1)，其特征在于所述直流阻断电路包括一个高通滤波器(17-1，17-2)。
3.一种含有如权利要求1或2所述的直流偏移校正电路(I1，Q1)的接收机(1)，其特征在于所述接收机(1)包括信道滤波器装置(DFI，DFQ)，所述信道滤波器装置连接在所述加法设备(9-1，9-2)和所述直流阻断电路(17-1，17-2)之间。
4.如权利要求3所述的接收机(1)，其特征在于所述信道滤波器装置分别在模拟或者数字实现所述信道滤波器装置的情况下包括模拟或者数字滤波器(DFI，DFQ)。
5.如权利要求3-4之一所述的接收机(1)，其特征在于所述接收机是一个正交接收机(1)。
6.如权利要求3-5之一所述的接收机(1)，其特征在于所述接收机是一个低中频接收机或者一个零中频接收机。
7.如权利要求3-6之一所述的接收机(1)，其特征在于所述接收机是一个双变频接收机(1)。
8.如权利要求3-7之一所述的接收机(1)，其特征在于所述接收机(1)具有模数(AD)转换器(13-1，13-2)和/或数模(DA)转换器(16-1，16-2；20)。
9.如权利要求3-8之一所述的接收机(1)，其特征在于所述接收机(1)具有可交换装置(3，5，7-1，7-2)。
全文摘要
一种用于低中频或者零中频接收机的直流偏移校正电路(I1，Q1)，它包括一个直流偏移控制环路(O1，O2)，该直流偏移控制环路包括一个具有信号路径输入(10－1，10－2)的加法设备(9－1，9－2)、一个直流控制输入(11－1，11－2)、以及一个加法输出(12－1，12－2)；以及一个连接在加法输出(12－1，12－2)与加法设备(9－1，9－2)的直流控制输入之间的偏移确定装置(15－1，15－2)。直流偏移校正电路(I1，Q1)还包括一直流阻断电路(17－1，17－2)，该直流阻断电路连接到加法设备(9－1，9－2)的加法输出(12－1，12－2)并具有直流阻断输出(18－1，18－2)，用于提供偏移校正输出信号。直流偏移控制环路(O1，O2)和直流阻断电路(17－1，17－2)在校正直流偏移过程中有利地相互作用。
文档编号H04L25/06GK1397108SQ01803964
公开日2003年2月12日 申请日期2001年11月15日 优先权日2000年11月23日
发明者A·范贝佐詹, M·V·阿伦德斯, H·W·H·德格鲁特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司