专利名称：接收器增益平衡补偿电路及其方法
技术领域：
本发明有关于一种接收器增益平衡补偿电路及其方法，特别有关于一种应用于正交接收器中的接收器增益平衡补偿电路及其方法。
背景技术：
图1表示一传统的正交接收器10，其接收一传输信号101(complexcommunication signal)，经过一对混波器103、104，其与本地振荡器(Localoscillator)产生的两组相差90度的正弦波信号分别相成，形成一同相信号111(in phase signal，又称I-channel)以及一个正交信号112(quadraturesignal，又称Q-channel)，该同相信号111及该正交信号112再经对应的通道滤波器105、106滤波后，经基频放大器107、108于输出109产生基频同相信号及于输出110产生基频正交信号后输出。
理想状况下，由于通道滤波器105、基频放大器107与通道滤波器106、基频放大器108为两套相同的电路，所以其I/Q增益(I/Q gain)相同时，对应输出的基频同相信号及基频正交信号其幅值应会相同，然而因为集成电路制作过程中的工艺或温度的因素或内部寄生电容所造成电信号的误差，会造成同相与正交(I/Q)增益的失衡(imbalance)，而如此I/Q增益的失衡会增加位错误率(bit error rate；BER)及降低传输系统(例如GSM或WLAN)其接收端的效能。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一可提供自动增益平衡补偿的增益平衡补偿电路及其方法。
为达成前述目的，本发明提供一种接收器，其包括一同相频道电路；一正交频道电路；一增益平衡补偿电路，包括一第一电路，连接至该同相频道电路及该正交频道电路的解调输出端，以提供一测试信号至该同相频道电路及该正交频道电路中；及一第二电路，接收由该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号；经由一误差计算单元根据该同相频道电路及该正交频道电路的该两测试结果信号误差调整该同相频道电路及该正交频道电路中的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
本发明还提出一增益平衡补偿电路，适用于具一同相频道电路及一正交频道电路的接收器上，该增益平衡补偿电路包括一第一电路，连接至该同相频道电路及该正交频道电路的解调输出端，以提供一测试信号至该同相频道电路及该正交频道电路中；及一第二电路，接收由该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号；经由一误差计算单元根据该同相频道电路及该正交频道电路的该两测试结果信号误差调整该同相频道电路及该正交频道电路中的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
最后，本发明经由上述增益平衡补偿电路提供一增益平衡补偿方法，适用于具一同相频道电路及一正交频道电路的接收器上，该接收器包括一增益平衡补偿电路，且该增益平衡补偿电路包括一第一电路及一第二电路，该增益平衡补偿方法包括(a)自该第一电路提供一测试信号，于一校准状态时输入至该同相频道电路及该正交频道电路中；(b)经该同相频道电路及该正交频道电路输出一测试结果信号；及(c)该第二电路接收该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号，经由一误差计算单元调整该同相频道电路与该正交频道电路的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1表示一传统正交接收器的电路方块图；图2表示本发明一较佳实施例的电路方块示意图；图3表示本发明另一较佳实施例的电路方块示意图；图4表示一基频放大器的详细电路方块图。
图5表示经由上述测试增益补偿电路所进行的增益误差补偿方法流程示意图。
图6表示步骤S3的详细步骤流程图。
相关符号说明正交接收器～100；传输信号～101；混波器～103、104；同相信号～111；正交信号～112；通道滤波器～105、106；基频放大器～107、108；输出～109；输出～110；接收器～2；正交频道电路～11；同相频道电路～10；第一电路～20；第二电路～21；开关～S1；开关～S2；误差计算单元～22；数字信号发生器～200；第一数字模拟转换器～201；第二数字模拟转换器～202；第一模拟/数字转换器～210；第二模拟/数字转换器～211；误差计算单元～22；控制器～212；增益调整对照表～213；粗调放大级～30；微调放大级～31；放大器～300；放大器～310。
具体实施例方式
图2表示本发明一较佳实施例的电路方块示意图，其表示一接收器2，该接收器2包括一同相频道电路10、一正交频道电路11、一第一电路20及一第二电路21。
该同相频道电路10具有一混波器103，具有一输入端可于一接收状态时接收一传输信号101并加以与本机振荡器102所产生的同相信号混波后输出，一通道滤波器105，经一开关S1(第一开关)可选择性的耦接至该混波器103的输出端；一基频放大器107，连接至该通道混波器105的输出端。该正交频道电路11亦具有一混波器104用以与本机振荡器102所产生的正交信号混波后输出、混波器104具有一输入端可接收一传输信号101，一通道滤波器106，经一开关S2(第二开关)可选择性的耦接至该混波器106的输出端；一基频放大器108，连接至该通道混波器106的输出端。
该第一电路20，连接至该同相频道电路10及该正交频道电路11的解调输出端(即为开关S1及S2)，以提供一测试信号至该同相频道电路10及该正交频道电路11中。
该第二电路21，具有一误差计算单元22，其接收由该同相频道电路10及该正交频道电路11所输出的测试结果信号；经由误差计算单元22根据该同相频道电路10及该正交频道电路11的该两测试结果信号的误差调整该同相频道电路10及该正交频道电路11中的放大器107、108增益，以使该同相频道电路10的测试结果信号相等于该正交频道电路11的测试结果信号。
实际工作时，当要进行增益补偿时，开关S1、S2切换至第一电路20的输出，首先，该第一电路20提供一测试信号输出传至该同相频道电路10及该正交频道电路11中；接着，经由该同相频道电路10的通道滤波器105滤波及经基频放大器107放大后输出一测试结果信号以及该正交频道电路中11的通道滤波器106滤波及经基频放大器108放大后输出另一测试结果信号。两测试结果信号输入至第二电路21转换输入一误差计算单元22中，该误差计算单元22即算出两测试结果信号的误差并根据该误差调整该同相频道电路10及该正交频道电路11中的放大器增益107、108，以使该同相频道电路10的测试结果信号相等于该正交频道电路11的测试结果信号。待校正程序完毕，同相频道电路10及正交频道电路11开始执行其接收器的功能，此时依先前校正的结果补偿放大器107、108的增益，使得接收器工作在较佳的效能。
除此之外，本实施例更具有一开关S3(第三开关)及一开关S4(第四开关)设于基频放大器输出107、108与该第二电路输入21间，可选择性切换使该第二电路21的输入端与该基频放大器107、108连接或与该第一电路20输出连接，以可进行数字/模拟转换器的误差校准，其详细步骤于后再述。
图3表示本发明另一较佳实施例的电路方块示意图，其同相频道电路10及该正交频道电路11内部电路皆与前一较佳实施例相同，在此不再赘述，其主要进一步介绍该第一电路20及第二电路21中的详细电路。
第一电路20包括一数字信号发生器200、一第一数字模拟转换器201及一第二数字模拟转换器202，其中该数字信号发生器200用来提供上述测试信号，例如一组正弦波的数字信号值。该一第一数字/模拟转换器201的输入耦接至该数字信号发生器200，以用以接收该测试信号，其输出耦接至该同相频道电路10的混波器103输出的开关S1上；及一第二数字/模拟转换器202耦接至该数字信号发生器200上，其输出耦接至该正交频道电路11的该混波器104的输出端。
第二电路21包括一第一模拟/数字转换器210、一第二模拟/数字转换器211及一误差计算单元22，其中该第一模拟/数字转换器211的输入端耦接至该同相频道电路10的基频放大器107输出端，以以接收该同相频道电路10所输出的测试结果信号并转换输出一对应的第一数字信号。该第二模拟/数字转换器211的输入则耦接至该正交频道电路11的基频放大器108输出端以接收该正交频道电路11所输出的测试结果信号并输出一第二数字信号。
误差计算单元22包括一控制器212及一增益调整对照表213，其中该控制器212的两输入分别耦接至该第一模拟/数字转换器210及该第二模拟/数字转换器211的输出以接收一第一数字信号及该第二数字信号，并经计算后输出一误差信号值，一增益对照表213，接收该误差信号值查出一对应的增益值，以供误差计算单元22根据该增益值对对应的放大器107、108进行增益控制。
实际工作时，首先，数字信号发生器200产生一组数字的测试信号至该第一数字模拟转换器201及该第二数字模拟转换器202中，经转换成对应的模拟信号后经开关S1、S2输入至同相频道电路10及该正交频道电路11中；接着，经由该同相频道电路10的通道滤波器105滤波及经基频放大器107放大后输出一测试结果信号以及该正交频道电路11中的通道滤波器106滤波及经基频放大器108放大后输出另一测试结果信号，经转换后形成对应的第一数字信号及第二数字信号后经控制器212计算出对应的误差信号值，增益调整对照表213可经由该误差信号值查出对应的增益值，误差计算单元22即根据该增益值对应的基频放大器107、108进行增益控制，使该同相频道电路10的测试结果信号相等于该正交频道电路11的测试结果信号。
增益控制的详细叙述例如图4所示，以单一基频放大器107或108为例，其包括一粗调放大级30及一微调放大级31，该粗调放大级30包括多个放大器300，各该放大器300接收一控制位元(1bit)信号而呈一工作或关断状态；微调放大级31包括一放大器310，该放大器310接收n控制位元信号(n-bit)而控制该放大器310的增益。
实际工作时，当误差计算单元22输出一组增益控制字(word)时，这些放大器30、31会根据接收到的信号对应的呈工作或关断的状态，最后即根据该等串联放大器300、310的总增益值后输出。
图5表示经由上述测试增益补偿电路所进行的增益误差补偿方法，包括步骤S1，进行模拟/数字转换器校准步骤；将第一模拟数字转换器及第二模拟数字转换器接至一参考电位上(例如接地)使一直流信号(例如0伏的电压信号)输入至该第二电路中的第一模拟数字转换器及一第二模拟数字转换器经转换后输出对应数字信号，使误差计算单元根据该两数字信号计算出对应的第一误差值使并转换成对应数字信号后输出至误差计算单元中，接着，控制器算出A/D转换器的误差值(第一误差值)后纪录该误差值。
接着进入步骤S2，进行数字/模拟转换器校准步骤；将开关S3及S4切换使第一数字模拟转换器及该第二数字模拟转换器输出直接连接至第一模拟数字转换器及第二模拟数字转换器的输入端上，然后由数字信号发生器输出一测试信号经第一数字模拟转换器及该第二数字模拟转换器及该第一模拟数字转换器及该第二模拟数字转换器后转换成对应数字信号后输出至误差计算单元中，经该控制器分别减去该第一误差值即算出一第二误差值后纪录该第二误差值。
最后，步骤S3，进行同相频道电路及正交频道电路的增益补偿步骤，即将该第一数字模拟转换器及该第二数字模拟转换器耦接至两混波器的输出端上，并由数字发生器产生一产生一组数字的测试信号至经两数字模拟转换器经同相频道电路及正交频道电路的滤波器及基频放大器后再传至两模拟数字转换器输入至误差计算单元的控制器中，控制器算出误差值(第三误差值)后再扣掉第一误差值及该第二误差值即可得到同相频道电路及正交频道电路的正确误差值(第四误差值)，藉以调整该同相频道电路与该正交频道电路的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
图6表示步骤S3的详细步骤，包括步骤S3.1中，进入校准状态，将开关S1及开关S2切换连接至第一电路输出，使该第一电路提供一组测试信号，并输入至该同相频道电路及该正交频道电路中。
接着，进入步骤S3.2，经该同相频道电路及该正交频道电路的滤波及放大后输出一测试结果信号。
最后，进入步骤S3.3，该第二电路接收该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号，经由一误差计算单元算出上述第三误差值。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。
权利要求
1.一接收器，包括一同相频道电路；一正交频道电路；一增益平衡补偿电路，包括一第一电路，连接至该同相频道电路及该正交频道电路的解调输出端，以提供一测试信号至该同相频道电路及该正交频道电路中；及一第二电路，接收由该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号；经由一误差计算单元根据该同相频道电路及该正交频道电路的该两测试结果信号误差调整该同相频道电路及该正交频道电路中的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
2.如权利要求1所述的接收器，其中该同相频道电路包括一混波器；一通道滤波器，连接至该混波器的输出端；及一基频放大器，耦接至该通道滤波器的输出端；该正交频道电路包括一混波器；一通道滤波器，连接至该混波器的输出端；及一基频放大器，耦接至该通道滤波器的输出端。
3.如权利要求2所述的接收器，其中该第一电路包括一数字信号发生器，用以产生该测试信号。
4.如权利要求3所述的接收器，其中该第一电路还包括一第一数字/模拟转换器耦接至该数字信号发生器，并输出耦接至该同相频道电路的该混波器的输出端；及一第二数字/模拟转换器耦接至该数字信号发生器上，并输出耦接至该正交频道电路的该混波器的输出端。
5.如权利要求4所述的接收器，其还包括一第一开关，设于该同相频道电路的混波器及通道滤波器之间，可选择性切换使该通道滤波器的输入端与该混波器连接或与该第一数字/模拟转换器连接；及一第二开关，设于该正交频道电路的混波器及通道滤波器之间，可选择性切换使该通道滤波器的输入端与该混波器连接或与该第一数字/模拟转换器连接。
6.如权利要求2所述的接收器，其中该第二电路包括一第一模拟/数字转换器耦接至该同相频道电路的基频放大器输出端以接收该同相频道电路所输出的测试结果信号并转换输出一对应的第一数字信号；及一第二模拟/数字转换器耦接至该正交频道电路的基频放大器输出端以接收该正交频道电路所输出的测试结果信号并输出一第二数字信号。
7.如权利要求6所述的接收器，其中该误差计算单元包括一控制器，用以接收由该第一数字信号及该第二数字信号经计算后输出一误差信号值；一增益对照表，接收该误差信号值指向一对应的增益值以对对应的放大单元进行增益控制。
8.如权利要求2所述的接收器，其中各该基频放大器还包括一粗调放大级及一微调放大级。
9.如权利要求8所述的接收器，其中该粗调放大级包括多个放大器，各该放大器接收一控制位元信号而呈一工作或关断状态。
10.如权利要求8所述的接收器，其中该微调放大级包括一放大器，该放大器接收n控制位元信号而控制该放大器的增益。
11.如权利要求8所述的接收器，其中更包含将该第一数字/模拟转换器的输出耦接至该第一模拟数字发生器的输入端；及将该第二数字/模拟转换器的输出耦接至该第二模拟数字发生器的输入端。
12.如权利要求11所述的接收器，其中更包含一第三开关，设于该同相频道电路的基频放大器输出与该第一模拟数字发生器之间，可选择性切换使该第一模拟数字发生器的输入端与该基频放大器连接或与该第一数字模拟转换器连接；一第四开关，设于该正交频道电路的基频放大器输出与该第二模拟数字发生器之间，可选择性切换使该第二模拟数字发生器的输入端与该基频放大器连接或与该第二数字模拟转换器连接。
13.一增益平衡补偿电路，适用于一具同相频道电路及一正交频道电路的接收器上，该增益平衡补偿电路包括一第一电路，连接至该同相频道电路及该正交频道电路的解调输出端，以提供一测试信号至该同相频道电路及该正交频道电路中；及一第二电路，接收由该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号；经由一误差计算单元根据该同相频道电路及该正交频道电路的该两测试结果信号误差调整该同相频道电路及该正交频道电路中的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
14.如权利要求13所述的增益平衡补偿电路，其中该同相频道电路包括一混波器；一通道滤波器，连接至该混波器的输出端；及一基频放大器，耦接至该通道滤波器的输出端；该正交频道电路包括一混波器；一通道滤波器，连接至该混波器的输出端；及一基频放大器，耦接至该通道滤波器的输出端。
15.如权利要求14所述的增益平衡补偿电路，其中该第一电路包括一数字信号发生器，用以产生该测试信号。
16.如权利要求15所述的增益平衡补偿电路，其中该第一电路还包括一第一数字/模拟转换器耦接至该数字信号发生器，并输出耦接至该同相频道电路的该混波器的输出端；及一第二数字/模拟转换器耦接至该数字信号发生器上，并输出耦接至该正交频道电路的该混波器的输出端。
17.如权利要求16所述的增益平衡补偿电路，其还包括一第一开关，设于该同相频道电路的混波器及通道滤波器之间，可选择性切换使该通道滤波器的输入端与该混波器连接或与该第一数字/模拟转换器连接；及一第二开关，设于该正交频道电路的混波器及通道滤波器之间，可选择性切换使该通道滤波器的输入端与该混波器连接或与该第一数字/模拟转换器连接。
18.如权利要求13所述的增益平衡补偿电路，其中该误差计算单元包括一控制器，用以接收由该第一数字信号及该第二数字信号经计算后输出一误差信号值；一增益对照表，接收该误差信号值指向一对应的增益值以对对应的放大单元进行增益控制。
19.一种增益平衡补偿方法，适用于一具同相频道电路及一正交频道电路的接收器上，该接收器包括一增益平衡补偿电路，且该增益平衡补偿电路包括一第一电路及一第二电路，该增益平衡补偿方法包括(a)自该第一电路提供一测试信号，于一校准状态时输入至该同相频道电路及该正交频道电路中；(b)经该同相频道电路及该正交频道电路输出一测试结果信号；及(c)该第二电路接收该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号，经由一误差计算单元调整该同相频道电路与该正交频道电路的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
20.如权利要求19所述的增益平衡补偿方法，其中在进行该步骤(a)之前，还包括(a.1)进行模拟数字转换器误差校准，算出第二电路中第一模拟/数字转换器及第二模拟/数字转换器的误差，产生一第一误差值；及(a.2)进行数字模拟转换器误差校准，算出第一电路中第一数字/模拟转换器及第二数字/模拟转换器的误差，产生一第二误差值。
21.如权利要求20所述的增益平衡补偿方法，在步骤(c)中还包括该第二电路接收该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号测出该接收器的总误差值后扣除该第一误差值及该第二误差值后，得到该同相频道电路及该正交频道电路的正确误差值。
22.如权利要求20所述的增益平衡补偿方法，其中在该步骤(a.1)中，包括提供一直流信号至该第二电路中的第一模拟数字转换器及一第二模拟数字转换器经转换后输出对应数字信号，使误差计算单元根据该两数字信号计算出对应的该第一误差值。
23.如权利要求20所述的增益平衡补偿方法，其中在该步骤(a.2)中，包括产生一测试信号经第一电路中的第一数字模拟转换器及该第二数字模拟转换器转换后经该第二电路中的第一模拟数字转换器及一第二模拟数字转换器转换输出对应的数字信号，经该误差模组计算后输出该第二误差值。
24.如权利要求21所述的增益平衡补偿方法，其中在该步骤(c)中，其中该总误差值为一第三误差值，该正确误差值为一第四误差值，该步骤(c)包括产生一测试信号经第一电路中的第一数字模拟转换器及该第二数字模拟转换器转换后经该同相频道电路及该正交频道电路输出至第二电路中，经该第一模拟数字转换器及一第二模拟数字转换器转换输出对应的数字信号后算出对应的该第三误差值，再扣除该第一误差值及该第二误差值后产生该第四误差值。
全文摘要
一种接收器增益平衡补偿电路及其方法，其中该接收器包括一同相频道电路；一正交频道电路；一增益平衡补偿电路，包括一第一电路，连接至该同相频道电路及该正交频道电路的解调输出端，以提供一测试信号至该同相频道电路及该正交频道电路中；及一第二电路，接收由该同相频道电路及该正交频道电路所输出的测试结果信号；经由一误差计算单元根据该同相频道电路及该正交频道电路的该两测试结果信号误差调整该同相频道电路及该正交频道电路中的放大器增益，以使该同相频道电路的测试结果信号相等于该正交频道电路的测试结果信号。
文档编号H04B1/16GK1655465SQ200410005349
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者王中正, 杨展昇, 刘宇华 申请人:络达科技股份有限公司