本發(fā)明涉及電力電子設(shè)計(jì)，尤其涉及一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在變頻發(fā)射機(jī)中，本振泄露與i/q不平衡性是最重要的指標(biāo)之二，本振泄露與i/q不平衡性過(guò)大會(huì)影響發(fā)射信號(hào)的星座圖，使得星座圖產(chǎn)生水平或者垂直方向的位移。故在設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)時(shí)，需要著重考慮本振泄露與i/q不平衡的降低，可通過(guò)優(yōu)化混頻器晶體管尺寸的選取以及版圖的對(duì)稱(chēng)性來(lái)改善本振泄露與i/q不平衡，而本振泄露最主要的因素是跨導(dǎo)級(jí)i路或q路內(nèi)部差分兩路的電流不一致導(dǎo)致的，i/q不平衡最主要的原因是跨導(dǎo)級(jí)i路與q路整體的電流不一致導(dǎo)致的，通過(guò)調(diào)整實(shí)際芯片混頻器各路跨導(dǎo)的偏置電壓就能改善本振泄露與i/q不平衡性。

2、傳統(tǒng)校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)本振泄露與i/q不平衡性方法是通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀讀取發(fā)射機(jī)輸出的本振泄露與鏡頻信號(hào)，手動(dòng)調(diào)節(jié)混頻器跨導(dǎo)級(jí)偏置電壓，使得輸出的本振泄露與鏡頻信號(hào)最小。這種方法需要昂貴的儀器，校準(zhǔn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，并且在芯片運(yùn)行一段時(shí)間后芯片內(nèi)部的環(huán)境可能會(huì)發(fā)生變化，原先校準(zhǔn)的結(jié)果不再是最優(yōu)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中本振泄露、i/q不平衡性、片上無(wú)法準(zhǔn)確自動(dòng)校準(zhǔn)三個(gè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)變頻器的基礎(chǔ)上加入了本振泄露與i/q不平衡校準(zhǔn)電路，并添加了寬帶的本振泄露與鏡頻信號(hào)檢測(cè)電路與片上數(shù)字控制電路，在不需要外部?jī)x器與人工調(diào)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)信號(hào)的讀取與自動(dòng)校準(zhǔn)。

2、技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

3、一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括用作混頻器的第一部分電路1000、用作本振泄露與鏡頻檢測(cè)電路的第二部分電路2000和用作數(shù)字控制電路的第三部分電路3000；

4、所述第一部分電路1000包括兩個(gè)吉爾伯特單元構(gòu)成的i、q混頻器，輸入為外部提供的正交中頻信號(hào)，包括if_i+、if_i-、if_q+、if_q-，以及正交本振信號(hào)，包括lo_i+、lo_i-、lo_q+、lo_q-；輸出為射頻差分信號(hào)，包括rf+與rf-；射頻差分信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器放大后，在發(fā)射機(jī)的射頻輸出端處耦合為單端射頻信號(hào)rf；i、q混頻器的正負(fù)總共四路跨導(dǎo)級(jí)分別由電流型dac控制，從而實(shí)現(xiàn)本振泄露與i/q不平衡可校準(zhǔn)；

5、所述第二部分電路2000用于對(duì)單端射頻信號(hào)rf進(jìn)行本振泄露與鏡頻檢測(cè)，最終將本振泄露與鏡頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為與其功率成正比的數(shù)字信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)輸入至第三部分電路3000；

6、所述第三部分電路3000輸出端與第一部分電路1000中的電流型dac相連，用于通過(guò)讀取第二部分電路2000所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)來(lái)獲取當(dāng)前本振泄露與鏡頻的大小，從而利用遍歷的方法尋找到使本振泄露與鏡頻最少的idac輸出。

7、有益效果：本發(fā)明通過(guò)自混頻的方法檢測(cè)發(fā)射機(jī)輸出端口的本振泄露與鏡頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了本振泄露與i/q不平衡性檢測(cè)，并使用片上數(shù)字電路根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)混頻器跨導(dǎo)級(jí)中電流型dac的輸出電流，實(shí)現(xiàn)了片上集成的本振泄露與i/q不平衡性的自動(dòng)校準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括用作混頻器的第一部分電路（1000）、用作本振泄露與鏡頻檢測(cè)電路的第二部分電路（2000）和用作數(shù)字控制電路的第三部分電路（3000）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一部分電路（1000）包括構(gòu)成i混頻器的i路混頻器開(kāi)關(guān)級(jí)、i路混頻器跨導(dǎo)級(jí)和兩級(jí)之間的串聯(lián)電感，構(gòu)成q混頻器的q路混頻器開(kāi)關(guān)級(jí)、q路混頻器跨導(dǎo)級(jí)和兩級(jí)之間的串聯(lián)電感，與i路混頻器跨導(dǎo)級(jí)、q路混頻器跨導(dǎo)級(jí)相連接的控制四路混頻器的電流型dac，與i路混頻器跨導(dǎo)級(jí)、q路混頻器跨導(dǎo)級(jí)相連接的跨導(dǎo)級(jí)偏置電阻；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述i路混頻器開(kāi)關(guān)級(jí)，作為一個(gè)吉爾伯特單元的開(kāi)關(guān)級(jí)，包括第一晶體管（1021）、第二晶體管（1022）、第三晶體管（1023）、第四晶體管（1024）；第一晶體管（1021）和第二晶體管（1022）的源極相連，第三晶體管（1023）和第四晶體管（1024）的源極相連，第一晶體管（1021）和第三晶體管（1023）的漏極相連，第二晶體管（1022）和第四晶體管（1024）的漏極相連，作為i路混頻器的輸出端，第一晶體管（1021）和第四晶體管（1024）的柵極相連，作為本振信號(hào)i路正輸入端，輸入信號(hào)lo_i+，第二晶體管（1022）和第三晶體管（1023）的柵極相連，作為本振信號(hào)i路負(fù)輸入端，輸入信號(hào)lo_i-；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述i路混頻器跨導(dǎo)級(jí)包括第九晶體管（1002）、第十晶體管（1004）、第十一晶體管（1005）、第十二晶體管（1007），q路混頻器跨導(dǎo)級(jí)包括第十三晶體管（1010）、第十四晶體管（1012）、第十五晶體管（1013）、第十六晶體管（1015），控制四路混頻器的電流型dac包括第一idac（1001）、第二idac（1008）、第三idac（1009）、第四idac（1016），跨導(dǎo)級(jí)偏置電阻包括第一電阻（1003）、第二電阻（1006）、第三電阻（1011）、第四電阻（1014）；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述混頻器開(kāi)關(guān)級(jí)與跨導(dǎo)級(jí)之間的串聯(lián)電感包括第一電感（1017）、第二電感（1018）、第三電感（1019）、第四電感（1020），第一電感（1017）、第二電感（1018）、第三電感（1019）、第四電感（1020）的電感值相同；i路混頻器跨導(dǎo)級(jí)中的第十晶體管（1004）的漏極與開(kāi)關(guān)級(jí)中的第一晶體管（1021）和第二晶體管（1022）的源極通過(guò)第一電感（1017）連接，跨導(dǎo)級(jí)中的第十一晶體管（1005）的漏極與開(kāi)關(guān)級(jí)中的第三晶體管（1023）和第四晶體管（1024）的源極通過(guò)第二電感（1018）連接，q路混頻器跨導(dǎo)級(jí)中的第十四晶體管（1012）的漏極與開(kāi)關(guān)級(jí)中的第五晶體管（1025）和第六晶體管（1026）的源極通過(guò)第三電感（1019）連接，跨導(dǎo)級(jí)中的第十五晶體管（1013）的漏極與開(kāi)關(guān)級(jí)中的第七晶體管（1027）和第八晶體管（1028）的源極通過(guò)第四電感（1020）連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述第二部分電路（2000）包括輸入耦合變壓器（2100）、自混頻器（2200）、低通濾波器（2300）、電壓放大器（2400）、包絡(luò)檢測(cè)器（2500）和adc（2600）；輸入耦合變壓器（2100）為第一級(jí)輸入，自混頻器（2200）、低通濾波器（2300）、電壓放大器（2400）、包絡(luò)檢測(cè)器（2500）依次級(jí)聯(lián)，包絡(luò)檢測(cè)器（2500）的兩路輸出分別接入adc（2600）的兩路輸入，最終將本振泄露與鏡頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為與其功率成正比的數(shù)字信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述自混頻器（2200）包括第十七晶體管（2203）、第十八晶體管（2204）、第十九晶體管（2207）、第二十晶體管（2208）、第五電阻（2201）、第六電阻（2202）、第七電阻（2209）、第八電阻（2210）、第九電阻（2211）、第一電容（2205）、第二電容（2206），自混頻器輸入端為in+與in-，輸出端為out；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述低通濾波器（2300）包括第五電感（2301）、第三電容（2302）、第四電容（2303），低通濾波器輸入端為in，輸出端為out；其中第五電感（2301）與第三電容（2302）并聯(lián)，一端與in連接，另一端與out連接，第四電容（2303）一端與out連接，另一端與地連接，輸出端out與電壓放大器（2400）的輸入端連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓放大器（2400）包括第二十一晶體管（2402）、第二十二晶體管（2403）、第二十三晶體管（2412）、第二十四晶體管（2411）、第五電容（2401）、第六電容（2407）、第七電容（2408）、第八電容（2410）、第九電容（2414）、第六電感（2404）、第七電感（2406）、第十電阻（2405）、第十一電阻（2409）、第十二電阻（2413）、第十三電阻（2415），電壓放大器的輸入端為in，輸出端為out；

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述包絡(luò)檢測(cè)器（2500）包括第二十五晶體管（2503）、第二十六晶體管（2504）、第二十七晶體管（2508）、第二十八晶體管（2509）、第二十九晶體管（2510）、第三十晶體管（2513）、第三十一晶體管（2514）、第十電容（2501）、第十一電容（2506）、第十二電容（2512）、第十三電容（2515）、第十四電容（2507）、第十四電阻（2502）、第十五電阻（2505）、第十六電阻（2511），包絡(luò)檢測(cè)器的輸入端為in，輸出端為out1和out2；

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述adc（2600）包括兩個(gè)直流電平輸入端口、一個(gè)用于切換讀取端口的數(shù)字控制端口、一個(gè)數(shù)字總線輸出端口，兩個(gè)直流電平輸入端口分別與包絡(luò)檢測(cè)器（2500）的輸出端out1、輸出端out2連接，數(shù)字總線輸出端口與第三部分電路（3000）連接。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述第三部分電路（3000）為數(shù)字控制電路，包含一個(gè)數(shù)字總線輸入端口、一個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)輸入端口、一個(gè)校準(zhǔn)結(jié)束信號(hào)輸出端口、四個(gè)數(shù)字總線輸出端口，數(shù)字總線輸出端口分別與第一部分電路（1000）中的電流型dac，即第一idac（1001）、第二idac（1008）、第三idac（1009）、第四idac（1016）連接，用于控制dac輸出的電流大??；

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種本振泄露和i/q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：在子流程3100中，電路首先進(jìn)入狀態(tài)3101，將對(duì)應(yīng)idac的控制寄存器值置為0，然后進(jìn)入狀態(tài)3102，將寄存器的數(shù)值加1，接著進(jìn)入狀態(tài)3103，通過(guò)數(shù)字總線輸入端口讀取adc讀取的out1與out2的數(shù)值，并計(jì)算得到out1-out2的數(shù)值，然后進(jìn)入狀態(tài)3104，若此時(shí)out1-out2的數(shù)值小于之前的讀數(shù)，則存儲(chǔ)該最小值，并觸發(fā)行為3105，存儲(chǔ)當(dāng)前寄存器的數(shù)值，狀態(tài)3104結(jié)束后，進(jìn)入狀態(tài)3106，判斷寄存器的數(shù)值是否達(dá)到上限，如果未達(dá)到上限，則返回至狀態(tài)3102，如果已經(jīng)達(dá)到上限，則進(jìn)入3107，將寄存器置為循環(huán)中得到的最佳偏置值，并結(jié)束子流程3100。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種本振泄露和I/Q不平衡的片上自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括用作混頻器的第一部分電路、用作本振泄露與鏡頻檢測(cè)電路的第二部分電路和用作數(shù)字控制電路的第三部分電路；本發(fā)明通過(guò)自混頻的方法檢測(cè)發(fā)射機(jī)輸出端口的本振泄露與鏡頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了本振泄露與I/Q不平衡性檢測(cè)，并使用片上數(shù)字電路根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)混頻器跨導(dǎo)級(jí)中電流型DAC的輸出電流，實(shí)現(xiàn)了片上集成的本振泄露與I/Q不平衡性的自動(dòng)校準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員：柴遠(yuǎn),萬(wàn)恒至
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京匯君半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30