CN116155311A - 无线收发器的校正电路和校正方法 - Google Patents

无线收发器的校正电路和校正方法 Download PDF

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黄建融
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Abstract

本发明公开了一种无线收发器的校正电路和校正方法，无线收发器包括传送路径和接收路径，传送路径包括射频电路和基频放大器。校正方法包括：根据第一增益设定值设定该射频电路的目标增益；通过耦合路径和该接收路径接收第一输入信号；测量该第一输入信号的第一功率；根据第二增益设定值设定该射频电路的该目标增益；通过该耦合路径和该接收路径接收第二输入信号；测量该第二输入信号的第二功率；计算该第一功率与该第二功率的功率差值；以及根据该功率差值调整该基频放大器和数字电路的至少其中一者。

Description

无线收发器的校正电路和校正方法
技术领域
本发明涉及无线收发器，尤其涉及无线收发器的校正电路和校正方法。
背景技术
无线收发器的发射端有线性调整功率的需求，而发射端的功率设定值对应于多个电路(例如功率放大器、混频器)的增益的组合。然而，射频模拟电路不像数字电路一样准确。此外，制成偏移与电路板布局差异(阻抗变化)也会造成无线收发器在实际操作时，其发射端无法在既有的功率设定值内调整到想要的功率。因此，需要校正电路和校正方法来对无线收发器进行校正。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种无线收发器的校正电路和校正方法以改善现有技术的不足。
本发明的一个实施例提供一种无线收发器的校正方法，该无线收发器包括传送路径和接收路径，该传送路径包括射频电路和基频放大器，该校正方法包括：(A)根据第一增益设定值设定该射频电路的目标增益；(B)通过耦合路径和该接收路径接收第一输入信号；(C)测量该第一输入信号的第一功率；(D)根据第二增益设定值设定该射频电路的该目标增益；(E)通过该耦合路径和该接收路径接收第二输入信号；(F)测量该第二输入信号的第二功率；(G)计算该第一功率与该第二功率的功率差值；以及(H)根据该功率差值调整该基频放大器和数字电路的至少其中一者。
本发明的另一实施例提供一种无线收发器的校正电路，该无线收发器包括传送路径和接收路径，该传送路径包括射频电路和基频放大器，该校正电路用来执行以下步骤：(A)根据第一增益设定值设定该射频电路的目标增益；(B)通过耦合路径和该接收路径接收第一输入信号；(C)测量该第一输入信号的第一功率；(D)根据第二增益设定值设定该射频电路的该目标增益；(E)通过该耦合路径和该接收路径接收第二输入信号；(F)测量该第二输入信号的第二功率；(G)计算该第一功率与该第二功率的功率差值；以及(H)根据该功率差值调整该基频放大器和数字电路的至少其中一者。
本发明的无线收发器的校正电路和校正方法能够校正无线收发器的发射功率，以克服制成偏移与电路板布局差异所造成的功率误差。
有关本发明的特征、实践与功效，均结合附图作实施例详细说明如下。
附图说明
图1为本发明无线收发器及其校正电路的实施例的功能方块图；
图2为本发明无线收发器的校正方法的实施例的流程图；以及
图3为本发明的校正方法多次迭代中的第一增益设定值和第二增益设定值的例子。
具体实施方式
以下说明内容的技术用语参考本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。
本发明的公开内容包括无线收发器的校正电路和校正方法。由于本发明的无线收发器所包括的部分元件单独而言可能为已知元件，因此在不影响该装置发明的充分公开和可实施性的前提下，以下说明对于已知元件的细节将予以省略。此外，本发明的无线收发器的校正方法的部分或全部流程可以是软件和/或固件的形式，并且可藉由本发明的无线收发器的校正电路或其等效装置来执行，在不影响该方法发明的充分公开和可实施性的前提下，以下方法发明的说明将着重于步骤内容而非硬件。
图1是本发明无线收发器及其校正电路的功能方块图。数字电路100包括校正电路110和存储电路120。无线收发器105包括传送路径130和接收路径140。传送路径130耦合天线171，而接收路径140耦合天线172。无线收发器105通过传送路径130传送输出信号(例如第一输出信号TS1或第二输出信号TS2，经由天线171发射)，并且通过接收路径140接收输入信号(例如第一输入信号RS1或第二输入信号RS2，经由天线172或衰减器152接收)。传送路径130包括数字模拟转换器(digital-to-analog converter,DAC)132、基频放大器134和射频电路135，射频电路135包括混频器136和功率放大器(power amplifier,PA)138。在一些实施例中，接收路径140包括模拟数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)142、可编程增益放大器(programmable gain amplifier,PGA)144和混频器146。在另一些实施例中，接收路径140还包括低噪声放大器(low-noise amplifier,LNA)148。无线收发器105的操作原理和各元件的功能为本技术领域的普通技术人员所熟知，故不再赘述。
基频放大器134的增益g1、混频器136的增益g2以及功率放大器138的增益g3为可调。数字电路100可以藉由控制信号Ctrl1、控制信号Ctrl2和控制信号Ctrl3分别调整或设定增益g1、增益g2和增益g3。调整基频放大器134的增益g1、调整混频器136的增益g2以及调整功率放大器138的增益g3为本技术领域的普通技术人员所熟知，故不再赘述。射频电路135的目标增益是增益g2和增益g3的乘积。
传送路径130的整体增益的因子包括增益g1、增益g2和增益g3，换言之，可以藉由调整增益g1、增益g2和增益g3的任一者来调整传送路径130的整体增益。数字电路100根据增益设定值(可以存储在存储电路120中)来设定传送路径130的整体增益，每个增益设定值对应射频电路135的目标增益(即，对应于增益g2和增益g3的组合)。以下的说明假设存储电路120存储4个增益设定值：GA1、GA2、GA3、GA4。
图2为本发明无线收发器的校正方法的实施例的流程图。以下的说明请同时参阅图1和图2。
步骤S210：校正电路110根据第一增益设定值设定射频电路135的目标增益。当第一次执行图2的流程时，第一增益设定值为GA1、GA2、GA3、GA4的其中之一。第一输出信号TS1的频率响应跟第一增益设定值有关。在该步骤中，校正电路110通过控制信号Ctrl2设定混频器136的参数，以及通过控制信号Ctrl3设定功率放大器138的参数。
步骤S215：校正电路110通过耦合路径150(或160)和接收路径140接收第一输入信号RS1。第一输出信号TS1经过耦合路径150(或160)和接收路径140成为第一输入信号RS1。耦合路径150为有线的路径，位于无线收发器105内，且耦合于功率放大器138的输出端与混频器146的输入端之间。换言之，第一输出信号TS1经过耦合路径150耦合或输入至混频器146。耦合路径150包括衰减器152，衰减器152用来衰减第一输出信号TS1，以避免输入混频器146的信号的功率过大。当校正电路110通过耦合路径150接收第一输入信号RS1时，校正电路110控制低噪声放大器148的输入端接地和/或禁用(disable)低噪声放大器148。耦合路径160为无线的路径，也就是介于天线171与天线172之间的无线传输。
步骤S220：校正电路110测量第一输入信号RS1的第一功率P1。在数字域测量信号的功率的方法为本技术领域的普通技术人员所熟知，故不再赘述。校正电路110并记录测得的第一功率P1。
步骤S225：校正电路110根据第二增益设定值设定射频电路135的目标增益。步骤S225与步骤S210相似，第二增益设定值不等于第一增益设定值。举例来说，当第一增益设定值为GA1时，第二增益设定值为GA2。第二输出信号TS2的频率响应跟第二增益设定值有关。
步骤S230：校正电路110通过耦合路径150(或耦合路径160)和接收路径140接收第二输入信号RS2。步骤S230与步骤S215相似。第二输出信号TS2经过耦合路径150(或160)和接收路径140成为第二输入信号RS2。
步骤S235：校正电路110测量第二输入信号RS2的第二功率P2。步骤S235与步骤S220相似。
步骤S240：校正电路110计算第一功率P1与第二功率P2的功率差值。
步骤S245：校正电路110判断功率差值是否落在目标范围内。更明确地说，假设第一增益设定值所对应的理想功率是Pi1，且第二增益设定值所对应的理想功率是Pi2，则目标范围的下限和上限可以分别是R1*|Pi1-Pi2|以及R2*|Pi1-Pi2|(R1<R2，例如R1＝0.8，R2＝1.2)。理想上，步骤S240所得到的功率差值应该等于|Pi1-Pi2|。因此，当功率差值|P1-P2|不落在目标范围内时(即，步骤S245的判断结果为否)，代表功率差值|P1-P2|与理想的差值|Pi1-Pi2|差距过大(即，功率误差过大)。
步骤S250：校正电路110根据功率差值调整基频放大器134和/或数字电路100。校正电路110可以在模拟域(即，通过控制信号Ctrl1调整基频放大器134的增益)和/或数字域(即，调整数字电路100的增益)来校正或补偿射频电路的增益(例如，校正或补偿第一增益设定值与第二增益设定值之间的增益间隙)。在一些实施例中，调整基频放大器134和数字电路100的其中一者即可达到校正或补偿的目的。在数字域调整增益为本技术领域的普通技术人员所熟知，故不再赘述。
步骤S255：校正电路110判断是否仍有未处理的增益设定值。当步骤S255的结果为是，则校正电路110执行步骤S210以继续迭代；当步骤S255的结果为否，则校正电路110结束校正程序(步骤S260)。
当校正电路110执行迭代时(即，再次执行步骤S210至步骤S255)，校正电路110以前一次迭代的第二增益设定值作为本次迭代的第一增益设定值(例如，如上所述，以GA2作为第一增益设定值)，并且以前一次迭代的第二增益设定值的下一个增益设定值作为本次迭代的第二增益设定值(例如，如上所述，以GA3作为第二增益设定值)。举例来说，当存储电路120存储4个增益设定值(GA1、GA2、GA3、GA4)时，每次迭代的第一增益设定值和第二增益设定值如图3所示。当校正电路110第二次执行步骤S255时，因为尚有增益设定值GA4未被处理，所以步骤S255的结果为是(即，需进行第三次迭代)。当校正电路110第三次执行步骤S255时，因为已经没有未处理的增益设定值，所以步骤S255的结果为否。
如图3所示，三次迭代共依序处理四个增益设定值(GA1、GA2、GA3、GA4)。因此，N次迭代依序处理N+1个增益设定值，N为大于1的整数。在一些实施例中，依序被处理的多个增益设定值(GA1、GA2、GA3、…)依照升幂或降幂的顺序排列(即，这些增益设定值所对应的增益依序排列)。这样，当图2的校正流程结束后，射频电路135的增益变得更为线性。
在一些实施例中，多个增益设定值降幂排列(即，GA1>GA2>GA3…)。在步骤S250中，当功率差值|P1-P2|小于R1*|Pi1-Pi2|时(代表P2过大)，则校正电路110藉由减小基频放大器134和/或数字电路100的增益来补偿增益间隙；反之，当功率差值|P1-P2|大于R2*|Pi1-Pi2|时(代表P2过小)，则校正电路110藉由增加基频放大器134和/或数字电路100的增益来补偿增益间隙。
在另一些实施例中，多个增益设定值升幂排列(即，GA1<GA2<GA3…)。在步骤S250中，当功率差值|P1-P2|小于R1*|Pi1-Pi2|时(代表P2过小)，则校正电路110藉由增加基频放大器134和/或数字电路100的增益来补偿增益间隙；反之，当功率差值|P1-P2|大于R2*|Pi1-Pi2|时(代表P2过大)，则校正电路110藉由减小基频放大器134和/或数字电路100的增益来补偿增益间隙。
在一些实施例中，校正电路110可以是具有编程执行能力的电路或电子元件，例如中央处理器、微处理器、微控制器、微处理单元、数字信号处理电路(digital signalprocessor,DSP)或其等效电路。校正电路110藉由执行存储在存储电路120中的源代码或编程指令来执行图2的步骤。在另一些实施例中，本技术领域的普通技术人员可以根据以上的公开内容来设计校正电路110，也就是说，校正电路110可以是有限状态机(finite-statemachine,FSM)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)或是由可编程逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)等电路或硬件实现。
请注意，在所公开的附图中，元件的形状、尺寸和比例仅为示意，供本技术领域的普通技术人员了解本发明之用，非用以限制本发明。此外，在一些实施例中，所公开的流程图中所提及的步骤可依实际操作调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。
虽然本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域的普通技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定者为准。
附图标记
105:无线收发器
100:数字电路
110:校正电路
120:存储电路
130:传送路径
132:数字模拟转换器
134:基频放大器
135:射频电路
136,146:混频器
138:功率放大器
140:接收路径
142:模拟数字转换器
144:可编程增益放大器
148:低噪声放大器
150,160:耦合路径
152:衰减器
171,172:天线
Ctrl1,Ctrl2,Ctrl3:控制信号
TS1:第一输出信号
TS2:第二输出信号
RS1:第一输入信号
RS2:第二输入信号
S210,S215,S220,S225,S230,S235,S240,S245,S250,S255,S260:步骤

Claims (10)

1.一种无线收发器的校正方法，所述无线收发器包括传送路径和接收路径，所述传送路径包括射频电路和基频放大器，所述校正方法包括：
(A)根据第一增益设定值设定所述射频电路的目标增益；
(B)通过耦合路径和所述接收路径接收第一输入信号；
(C)测量所述第一输入信号的第一功率；
(D)根据第二增益设定值设定所述射频电路的所述目标增益；
(E)通过所述耦合路径和所述接收路径接收第二输入信号；
(F)测量所述第二输入信号的第二功率；
(G)计算所述第一功率与所述第二功率的功率差值；以及
(H)根据所述功率差值调整所述基频放大器和数字电路的至少其中一者。
2.如权利要求1所述的校正方法，还包括：
第二次执行步骤(A)至步骤(H)；
其中，第二次执行中的步骤(A)的所述第一增益设定值是前一次执行中的步骤(D)的所述第二增益设定值。
3.如权利要求2所述的校正方法，其中步骤(A)至步骤(H)被执行N次，共依序处理N+1个增益设定值，N为大于1的整数，且所述N+1个增益设定值所对应的增益依升幂或降幂的顺序排列。
4.如权利要求1所述的校正方法，其中，所述耦合路径耦合于所述传送路径和所述接收路径之间，并且包括衰减器。
5.如权利要求1所述的校正方法，其中，所述传送路径耦合第一天线，所述接收路径耦合第二天线，所述耦合路径是介于所述第一天线和所述第二天线之间的无线传输。
6.一种无线收发器的校正电路，所述无线收发器包括传送路径和接收路径，所述传送路径包括射频电路和基频放大器，所述校正电路用来执行以下步骤：
(A)根据第一增益设定值设定所述射频电路的目标增益；
(B)通过耦合路径和所述接收路径接收第一输入信号；
(C)测量所述第一输入信号的第一功率；
(D)根据第二增益设定值设定所述射频电路的所述目标增益；
(E)通过所述耦合路径和所述接收路径接收第二输入信号；
(F)测量所述第二输入信号的第二功率；
(G)计算所述第一功率与所述第二功率的功率差值；以及
(H)根据所述功率差值调整所述基频放大器和数字电路的至少其中一者。
7.如权利要求6所述的校正电路，还执行以下步骤：
第二次执行步骤(A)至步骤(H)；
其中，第二次执行中的步骤(A)的所述第一增益设定值是前一次执行中的步骤(D)的所述第二增益设定值。
8.如权利要求7所述的校正电路，其中步骤(A)至步骤(H)被执行N次，共依序处理N+1个增益设定值，N为大于1的整数，且所述N+1个增益设定值所对应的增益依升幂或降幂的顺序排列。
9.如权利要求6所述的校正电路，其中，所述耦合路径耦合于所述传送路径和所述接收路径之间，并且包括衰减器。
10.如权利要求6所述的校正电路，其中，所述传送路径耦合第一天线，所述接收路径耦合第二天线，所述耦合路径是介于所述第一天线和所述第二天线之间的无线传输。
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