使用LO相位切換的FBRDC向量偏移移除

背景技術(shù)：
能夠被用來在無線通信期間交換數(shù)據(jù)的一種技術(shù)是極化調(diào)制。增量相位調(diào)制器是用于實現(xiàn)極化調(diào)制的正變得更受歡迎的一種類型的調(diào)制器。本公開提供了很適合在這些及其他調(diào)制器和解調(diào)器中使用的改進的反饋接收機(FBR)。附圖說明在以下正文中，將借助于多個示例性實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。所示出的實施例不受限制，并且單獨的特征能夠任意地與彼此組合。圖1圖示了包括遭受一些缺點的反饋接收機(FBR)的極化發(fā)射機。圖2是與圖1的FBR有關(guān)的星座圖。圖3是FBR示例性實施例。圖4是與符合圖3的FBR的一個實施方式一致的示例星座圖。圖5圖示了包括反饋接收機的示例性通信裝置。圖6是圖示了示例性高通濾波器的框圖。具體實施方式現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明的一個或多個實施方式，其中相同的附圖標記被用來自始至終指代相同的元件。圖未必按比例繪制。圖1示出了包括遭受一些缺點的增量相位調(diào)制器的發(fā)射機100。發(fā)射機100包括處理單元102、相位調(diào)制器104、振幅調(diào)制器106以及像所示出那樣可操作地耦合的天線108。這些部件以協(xié)調(diào)的方式工作以將數(shù)字比特流調(diào)制到載波上，以產(chǎn)生將數(shù)字比特流傳送到接收機(未示出)的RF信號110。為了幫助限制傳輸中的不完全性，定向耦合器114使RF信號110的一些功率轉(zhuǎn)向到反饋接收機(FBR)112，并且特別地到其RF輸入端116。混頻器(118、220)接收相應(yīng)的LO信號(122、124，分別地)，所述相應(yīng)的LO信號相對于彼此被相移90o。通過使用這些LO信號(122、124)，混頻器(118、120分別地)沿著I數(shù)據(jù)路徑126和Q數(shù)據(jù)路徑128分別地提供相應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換信號。最后，能夠用硬件或者用軟件(例如，運行在處理單元102上)加以實現(xiàn)的均方根(RMS)功率測量模塊130監(jiān)控FBR輸出信號132的RMS功率。這個被監(jiān)控的RMS功率通常被用來通過將反饋信號134提供給處理單元102或者提供給傳輸路徑101中的其他部件來控制發(fā)射機的輸出功率(例如，RF信號110)。盡管FBR112嘗試以這種方式來準確地測量RMS功率，但是常規(guī)FBR(例如，F(xiàn)BR112)的動態(tài)范圍受到若干個因素限制。例如，F(xiàn)BR動態(tài)范圍的底端可以受到FBRIQ數(shù)據(jù)路徑126、128中的無補償?shù)腄C向量偏移(例如，理論最小值為約+/-0.5LSB)、由功率放大器136、138所生成的低頻閃爍噪聲(例如，常常小于約0.5LSB)、以及由功率放大器136、138所生成的低頻閃爍噪聲(例如，小于約0.5LSB)并且由于模擬至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器140、142而導(dǎo)致的低頻誤差(例如，常常小于約0.5LSB)限制。為了更清楚地說明無補償?shù)腄C向量偏移能夠如何引起問題，圖2示出了針對FBR112的示例IQ星座圖200。該星座圖200包括FBR輸入信號202(藍色，例如，在圖1中的116上)和FBR輸出信號204(紅色，例如，在圖1的132上)。因此FBR輸入信號202與FBR輸出信號204之間的改變表示在FBR112內(nèi)引入的不合需要的DC偏移向量(綠色)206。這個DC偏移向量206的引入致使在FBR輸出端132處測量的RMS功率測量被從實際的RF信號110的對應(yīng)功率轉(zhuǎn)移。如果未說明，則DC偏移向量206能夠使正被從發(fā)射機100發(fā)射的實際的功率譜不同于目標功率譜。例如，這能夠使所發(fā)射的功率有時過高，這能夠不必要地縮短電池壽命，或者能夠使所發(fā)射的功率在其他時候過低，這能夠?qū)е逻^量的數(shù)據(jù)錯誤，諸如毀壞數(shù)據(jù)或掉話。試圖測量這個不合需要的DC偏移向量206以便后續(xù)的RMS功率測量能夠準確地說明它，圖1的FBR112包括隔離開關(guān)144。隔離開關(guān)144被打開以允許發(fā)射機100在第一時刻測量DC偏移向量206。在DC偏移向量206被測量之后，隔離開關(guān)144被關(guān)閉以允許正常FBR操作，并且允許DC偏移補償?shù)腞MS測量隨后發(fā)生。遺憾的是，然而，DC偏移向量206能夠隨著時間的推移而變化(例如，基于溫度、供應(yīng)電壓和/或其他動態(tài)操作條件)，使得在第一時刻測量的DC偏移向量對于后續(xù)的RMS測量來說未必是準確的。因此，圖1的隔離開關(guān)144不是用來說明在FBR112中引入的DC向量偏移206的最佳解決方案。為了在不斷開FBR接收機的情況下允許實時DC偏移向量補償，本公開已經(jīng)開發(fā)了其中被FBR接收到的LO信號的相位被調(diào)制(例如，適時切換或者“斬波”)的技術(shù)。相位調(diào)制的LO信號被用來在FBR中對RF信號進行下變頻以產(chǎn)生下變頻的IQ信號。這些下變頻的IQ信號然后通過高通濾波器以移除FBR中的DC偏移向量(以及其他低頻噪聲)。這些公開的FBR技術(shù)允許增量相位調(diào)制器以有效率的方式用正好在目標范圍內(nèi)的功率譜來發(fā)射，從而幫助在長的電池壽命與可靠的通信之間取得良好平衡。圖3示出了依照一些實施例的FBR300。FBR300包括配置成接收射頻(RF)信號的FBR信號輸入端302，以及分別被配置成分別地接收第一和第二LO信號的第一和第二本機振蕩器(LO)信號輸入端304、306。所述第一和第二LO信號兩者共享相同的LO頻率，但第二LO信號相對于第一LO信號被相移約90o。此外，F(xiàn)RB300包括具有時變相位控制的分頻器308。分頻器308具有耦合到第一LO信號輸入端304的第一LO輸出端310、耦合到第二LO信號輸入端306的第二LO輸出端312以及相位控制端子314。如將在本文中進一步詳細地了解的那樣，數(shù)字相位控制字被提供給相位控制端子314以在第一和第二LO信號中引發(fā)時變相移，而同時在第一和第二LO信號之間保持90o相移。時變相移常常遵循其中相位改變以規(guī)則的間隔發(fā)生的預(yù)定模式，但時變相移還可以是偽隨機的或隨機的。常常作為混頻器實現(xiàn)的第一頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備316具有耦合到FBR信號輸入端302的RF輸入端，并且具有耦合到第一LO信號輸入端304的第一LO輸入端。同樣常常被作為混頻器實現(xiàn)的第二頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備318具有耦合到FBR信號輸入端302的RF輸入端，并且具有耦合到第二LO信號輸入端306的第二LO輸入端。第一放大器320、第一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)322以及第一高通濾波器324在第一頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備316下游。第二放大器326、第二ADC328以及第二高通濾波器330在第二頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備318下游。第一和第二高通濾波器324、330使DC向量偏移以及低頻率噪聲衰減以允許準確的RMS功率監(jiān)控。為了更好地舉例說明FBR300的功能性，圖4示出了與圖3的FBR300的實施方式一致的示例星座圖400。星座圖400包括FBR輸入信號402(藍色，例如，在圖3中的302上)和FBR輸出信號404(紅色，例如，從圖3中的HPF324、330輸出)。盡管FBR300在內(nèi)部展示出DC向量偏移406，但是LO信號的時變相位轉(zhuǎn)移使FBR輸出信號404具有不同的形狀-在本示例中由于LO“斬波”而以某一角度旋轉(zhuǎn)的“X”。高通濾波器324、330使DC向量偏移406衰減，從而使得FBR輸出信號404不再與FBR輸入信號402偏移DC向量偏移406，相反地FBR輸出信號404與FBR輸入信號402一起集中在原點處。因為DC向量偏移406在FBR輸出404處被衰減，所以針對圖3中的FBR300的后續(xù)RMS功率測量比采用常規(guī)FBR技術(shù)能夠是更加準確的。表1a-1b在下面示出了具有圖3中的時變相位控制308的分頻器能夠如何時變地對312、314上的LO信號進行相移以獲得到320、326的雙極性I和Q信號。在表1a中，在310、312上的LO信號的相位的每個在具有固定頻率的斬波時鐘的每個脈沖(例如，時間0、時間1、時間2、時間3)處被移動180o。例如，提供給第一頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備316的第一LO信號適時地在0o與180o的相移之間變化，而提供給第二頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備318的第二LO信號適時地在90o與270o之間變化。然而，相對于彼此，第一和第二LO信號仍然按90o的基本上恒定的相移保持偏移。盡管在許多實施例中斬波時鐘能夠具有固定頻率，但是在其他實施例中，還能夠使用可變的、偽隨機的或隨機的頻率。到I路徑的LO信號的相位到Q路徑的LO信號的相位時間00o90o時間1180o270o時間20o90o時間3180o270o表1a。表1b示出了到第一和第二頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備316、318的LO信號能夠如何被適時地改變的另一示例。LO信號在I路徑上的相位LO信號在I路徑上的相位時間00o90o時間1180o90o時間2180o270o時間30o270o時間40o90o表1b。因此，在以上表1a-1b的示例中，在310、312上的第一和第二LO信號相對于彼此保持基本上恒定的90o相移，但每個單獨的LO信號具有時變相移。該時變相移是基于在相位控制端子314上提供的相位控制字的。在圖3的實施例中，能夠以若干個不同的方式來實現(xiàn)具有時變相位控制308的分頻器。在一些實施例中，提供給該時變移相器的控制字能夠引發(fā)提供給頻率轉(zhuǎn)換元件316、318的本機振蕩器輸入端的信號中的相移，從而使得提供給本機振蕩器輸入端304、306的信號在包括第一和第二LO信號的多個時變相移的時間段期間基本上在零附近保持平衡。在其他實施例中，控制字引發(fā)第一和第二LO信號中的約180o的規(guī)則重復(fù)的相移。在一些實施例中，被連接到本機振蕩器輸入端的倍頻器可以被用于分頻器308。進而，這個后面是例如形式為主從觸發(fā)器的分頻器。這將使得有可能以簡單的方式生成具有本機振蕩器頻率并且相對于彼此具有90°的相位偏移的兩個信號。圖5示出了用于包括極性發(fā)射機502和FBR504的示例性發(fā)射裝置500的框圖。與圖3的實施例一致，F(xiàn)BR504包括具有相位控制端子508的RF分頻器506以及在I和Q數(shù)據(jù)路徑上的高通濾波器510、512。發(fā)射裝置500在一個示例中被實現(xiàn)為半導(dǎo)體本體中的集成電路。發(fā)射裝置500具有配置成分別接收待發(fā)射的信號的數(shù)字同相分量I(k)和數(shù)字正交分量Q(k)的第一輸入端514和第二輸入端516。這些由基帶單元(未示出)提供。在這個裝置中，基帶單元考慮待用于所選擇的移動通信標準的調(diào)制的類型。待發(fā)射的二進制數(shù)據(jù)被組合以形成向其分配了單獨的I和Q值的所謂的符號。這些根據(jù)符號時鐘k被作為同相分量I(k)和正交分量Q(k)供應(yīng)給發(fā)射裝置500。輸入端514和516分別被連接到坐標轉(zhuǎn)換設(shè)備518，諸如CORDIC。這從同相分量I(k)和正交分量Q(k)生成數(shù)字相位調(diào)制字φ(k)和相關(guān)的數(shù)字振幅調(diào)制字r(k)。相位調(diào)制字φ(k)規(guī)定IQ平面上的X軸與待發(fā)射的符號之間的角度，而振幅調(diào)制字r(k)規(guī)定待發(fā)射的符號相對IQ平面的原點的徑向振幅。用于傳送相位調(diào)制字φ(k)的轉(zhuǎn)換設(shè)備518的輸出端520被連接到鎖相環(huán)524的校正輸入端522。由此，鎖相環(huán)524生成頻率和相位調(diào)制的載波信號并且在它的輸出端526處傳送它。輸出端526被連接到功率放大器530的信號輸入端528。鎖相環(huán)524和功率放大器530是極性發(fā)射機502的一部分。功率放大器530還包括控制輸入端531。這個被連接到第二輸出端532，在所述第二輸出端532上提供了振幅調(diào)制字r(k)。轉(zhuǎn)換設(shè)備518的兩個輸出端520和532同時還形成極性發(fā)射機502的第一和第二信號輸入端。由于在校正輸入端530處所供應(yīng)的振幅調(diào)制字r(k)，功率放大器530改變它的供應(yīng)電壓。作為在輸入端處供應(yīng)的載波信號的結(jié)果供應(yīng)電壓的合成調(diào)制還改變增益，所述載波信號已經(jīng)被調(diào)相，在它的振幅上被調(diào)制。因此，功率放大器530的供應(yīng)電壓通過振幅調(diào)制字r(k)來調(diào)制，由此振幅調(diào)制被應(yīng)用于載波信號。經(jīng)放大的和調(diào)幅的信號被傳送到在功率放大器530的輸出端536處的天線534。定向耦合器552將提供給天線534的RF信號中的功率中的一些往回反饋給反饋接收機504。FBR504在本實施例中被構(gòu)建為具有i數(shù)據(jù)路徑538和q數(shù)據(jù)路徑540的I/Q解調(diào)器。它包括具有用于接收由鎖相環(huán)524所傳送的調(diào)頻信號或調(diào)相信號的參考信號輸入端542的分頻器506。分頻器506的LO輸出端被耦合到第一和第二混頻器544、546的LO輸入端。在分頻器控制端子508上接收的數(shù)字控制字調(diào)制提供給混頻器544、546的LO信號的相應(yīng)相位。在通過放大器、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)以及高通濾波器510、512之后，混頻器輸出端分別被連接到連接548和550。盡管圖5在發(fā)射裝置的背景下圖示了FBR，但還應(yīng)當(dāng)了解的是，依照本公開的FBR不限于發(fā)射機。相反地，這些FBR技術(shù)同樣地也能夠被用在其他通信設(shè)備中，諸如例如在接收機中。圖6示出了高通濾波器700(例如，圖3的高通濾波器324、330)的實施例，所述高通濾波器700對靜態(tài)偏移補償使用低通濾波器702和減法元件704。減法元件704具有耦合到ADC的輸出端的第一輸入端706，并且具有耦合到低通濾波器702的輸出端的第二輸入端708。在操作期間，高頻和低頻分量從ADC進入減法元件704中，但僅低頻分量經(jīng)由低通濾波器702被反饋到第二輸入端。因此，輸入端ADC信號中的這些低頻分量當(dāng)輸出到高通濾波器輸出端710時被減去。因此，高通濾波器輸出端710作為高通濾波器追蹤系統(tǒng)，并且所有低頻干擾(例如，DC偏移、閃爍噪聲、IQ相位不平衡、LO到混頻器輸入端的泄漏)將通過高通濾波器跟蹤系統(tǒng)而被取消。盡管已經(jīng)針對一個或多個實施方式示出和描述了本公開，但是本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員基于本說明書和附圖的閱讀和理解將想到等同的變更和修改。進一步地，將了解的是諸如“第一”和“第二”的標識符不暗示任何類型的次序或相對于其他元件的置放；然而，“第一”和“第二”以及其他類似標識符僅僅是通用標識符。此外，將了解的是術(shù)語“耦合的”包括直接的和間接的耦合。本公開包括所有這樣的修改和替換并且僅由以下權(quán)利要求的范圍來限制。特別地，關(guān)于由上述部件所執(zhí)行的各種功能(例如，元件和/或資源)，用來描述這樣的部件的術(shù)語旨在(除非以其他方式指示)對應(yīng)于執(zhí)行所描述的部件的規(guī)定功能的任何部件(例如，在功能上等效的)，即使在結(jié)構(gòu)上等效于執(zhí)行本公開的本文中所圖示的示例性實施方式的功能的公開的結(jié)構(gòu)。此外，盡管本公開的特定特征可能已經(jīng)被相對于若干實施方式中的僅一個公開，但是這樣的特征可以與其他實施方式的一個或多個其他特征相組合，當(dāng)可能被期望并且對于任何給定的或特定的應(yīng)用有利時。此外，如本申請和所附權(quán)利要求中使用的冠詞“一”和“一個”被解釋為意指“一個或多個”。此外，就術(shù)語“包括”、“具有”、“有”、“帶有”或其變體被用在具體描述或權(quán)利要求中而言，此類術(shù)語旨在以與術(shù)語“含有”類似的方式為包括的。