CN117459085A - 具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有自我校准机制的收发器装置，包括：信号传送路径、信号接收路径、路径切换电路、收发器电路以及自我校准电路。路径切换电路包括切换开关，以切换天线、信号传送路径以及信号接收路径之间的连接关系。收发器电路电性耦接于信号传送路径以及信号接收路径。自我校准电路使收发器电路通过信号传送路径传送传送信号至路径切换电路，并通过信号接收路径接收由传送信号产生的泄漏信号，以根据传送信号以及泄漏信号对收发器电路进行自我校准程序，其中泄漏信号具有大于预设电平的泄漏信号强度。

Description

具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法
技术领域
本发明涉及收发器技术，尤其涉及一种具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法。
背景技术
无线网络通信技术由于不受限于实体连接线路的限制，而成为网络技术的主流。然而，在用于传送和接收信号的收发器中，所包括的电路元件往往由于设计上的缺陷或电路制造方法的误差，而存在例如IQ信号(in phase and quadrature components)不匹配、发射信号失真(distortion)、本地振荡器泄漏(local oscillator leakage)或直流偏移(DC offset)等情形，而需要进行自我校准。为了进行自我校准，收发器往往需要额外设置所需要的电路，造成成本的上升。
发明内容
鉴于背景技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法，以改善背景技术。
本发明包括一种具有自我校准机制的收发器(transceiver)装置，包括：信号传送路径、信号接收路径、路径切换电路、收发器电路以及自我校准电路。路径切换电路在第一侧电性耦接于信号传送路径以及信号接收路径，在第二侧电性耦接于天线，并包括切换开关，以切换天线、信号传送路径以及信号接收路径之间的连接关系。收发器电路配置为电性耦接于信号传送路径以及信号接收路径。自我校准电路配置为使收发器电路通过信号传送路径传送传送信号至路径切换电路，并通过信号接收路径接收由传送信号产生的泄漏(leakage)信号，以根据传送信号以及泄漏信号对收发器电路进行自我校准程序，其中泄漏信号具有大于预设电平的泄漏信号强度。
本发明还包括一种收发器装置自我校准方法，包括：使路径切换电路由所包括的切换开关切换天线、信号传送路径以及信号接收路径之间的连接关系，其中路径切换电路在第一侧电性耦接于信号传送路径以及信号接收路径，并在第二侧电性耦接于天线；使电性耦接于信号传送路径以及信号接收路径的收发器电路通过信号传送路径传送传送信号至路径切换电路，并通过信号接收路径接收由传送信号产生的泄漏信号，其中泄漏信号具有大于预设电平的泄漏信号强度；以及使自我校准电路根据传送信号以及泄漏信号对收发器电路进行自我校准程序。
有关本申请的特征、实施和有益效果，结合附图和优选实施例详细说明如下。
附图说明
图1A示出本发明的一个实施例中的一种具有自我校准机制的收发器装置的方块图；
图1B示出本发明的另一实施例中的收发器装置的方块图；以及
图2示出本发明的一个实施例中的一种收发器装置自我校准方法的流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法，通过路径切换电路根据收发器电路传送的传送信号产生泄漏信号，并通过自我校准电路根据泄漏信号进行自我校准，在不须额外设置电路的情形下达到自我校准的目的。
图1A示出本发明的一个实施例中的一种具有自我校准机制的收发器装置100的方块图。收发器装置100包括：多个信号传送路径TP1～TPM、多个信号接收路径RP1～RPN、路径切换电路110、收发器电路120以及自我校准电路130。
信号传送路径TP1～TPM的数目为M个，信号接收路径RP1～RPN的数目为N个，M和N为正整数，且M与N不必须相等。信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN各对应一个信号频段。在一个实施例中，至少部分信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN上分别设置有滤波器FR。
路径切换电路110在第一侧电性耦接于信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN，并在第二侧电性耦接于天线ANT。路径切换电路110在本实施例中为单刀多掷开关(single pole multiple throw)电路，包括一个切换开关140，以切换天线ANT、信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN之间的连接关系。
收发器电路120配置为电性耦接于信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN。
在一个实施例中，收发器电路120可包括至少一个传送电路(未示出)，且传送电路可包括例如，但不限于数字信号处理电路、数字至模拟转换电路、滤波器电路以及混波器电路(未示出)，以依序在低频、中频至高频的范围对要传送至外部的信号进行处理。
并且，收发器电路120可包括至少一个接收电路(未示出)，且接收电路可包括例如，但不限于混波器电路、滤波器电路、模拟至数字转换电路以及数字信号处理电路(未示出)，以依序在高频、中频至低频的范围对要接收至内部的信号进行处理。
需注意的是，上述关于收发器电路120的架构仅为示例。在其他实施例中，收发器电路120还可包括其他电路，以进行信号的传送和接收。本发明并不限于任一特定的架构。
自我校准电路130在图1A中，示出为与收发器电路120相独立的电路。然而在其他实施例中，自我校准电路130也可为设置在收发器电路120内部的电路。自我校准电路130配置为使收发器电路120通过信号传送路径TP1～TPM其中之一(例如图1A中的信号传送路径TP1)将传送信号TS传送至路径切换电路110，并通过信号接收路径RP1～RPN至少其中之一(例如图1A中的信号接收路径RPN)接收由传送信号TS产生的泄漏(leakage)信号LS，以根据传送信号TS以及泄漏信号LS对收发器电路120进行至少一个自我校准程序，其中泄漏信号LS具有大于预设电平的泄漏信号强度。预设电平大于或等于收发器装置100最低可接收信号的强度大小。在一个实施例中，基于收发器电路120需符合通信协议标准的要求(例如，但不限于3GPP或IEEE 802.11标准)，预设电平的数值位于-90至-100分贝毫瓦(dBm)之间。
在一个实施例中，收发器装置100还包括放大电路150，设置在信号传送路径TP1～TPM上，配置为对收发器电路120传送的信号，例如传送信号TS进行功率放大。在图1A中，放大电路150包括放大器AL、放大器AM、放大器AH、切换电路SL、切换电路SM以及切换电路SH。在一个实施例中，放大电路150所包括的各放大器AL、放大器AM、放大器AH可依需求对应于收发器电路120中的一个或多个传送电路，以接收要进行传送的信号。
放大器AL对相对较低频带的信号进行放大，并通过切换电路SL选择信号传送路径TP1～TPM其中之一进行信号传送。放大器AM对相对中间频带的信号进行放大，并通过切换电路SM选择信号传送路径TP1～TPM其中之一进行信号传送。放大器AH对相对较高频带的信号进行放大，并通过切换电路SH选择信号传送路径TP1～TPM其中之一进行信号传送。
在一个实施例中，传送信号TS在由收发器电路120产生时具有初始信号强度。在经由放大电路150放大以及信号传送路径TP1～TPM后，传送到路径切换电路110的传送信号TS将具有传送信号强度。路径切换电路110使信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN之间具有隔离度。前述泄漏信号LS所具有的泄漏信号强度为传送信号强度与隔离度之差。
在一个实施例中，当收发器电路120在进行一般的信号接收时，所处理的由外部传送而来的信号的强度大多落在预设电平的范围之间。在一个数值示例中，原始信号强度为-3分贝毫瓦，传送信号强度为24分贝毫瓦，隔离度为50分贝(dB)。泄漏信号强度将为-26分贝毫瓦(24-50＝-26)。
因此，在此数值示例中的泄漏信号强度远大于预设电平。自我校准电路130所接收到的泄漏信号LS的强度具有足够的可靠度。即便产生泄漏信号LS的其中的一个信号接收路径RP1～RPN上设置有滤波器FR而使泄漏信号强度再下降，泄漏信号强度相对于预设电平仍有一定程度的余裕，而足以使自我校准电路130据此进行自我校准。
在一个实施例中，自我校准电路130可在接收到泄漏信号LS后判断泄漏信号LS的强度是否大于预设电平，以在确认泄漏信号LS的强度大于预设电平后才进行自我校准程序。
自我校准电路130所进行的自我校准程序包括例如，但不限于IQ镜像信号抑制校正(IQ image rejection calibration)、数字预失真校正补偿(digital pre-distortioncalibration)、本地振荡泄漏校正补偿(LO leakage calibration)、直流偏移校正补偿(DCoffset calibration)、发射信号功率校正补偿(transmitter output powercalibration)或其组合，以对收发器电路120中包括的不同电路元件进行校准。
在一个实施例中，收发器电路120可通过信号传送路径TP1～TPM其中之一进行传送信号TS的传送，并通过多个信号接收路径RP1～RPN分别接收对应产生的泄漏(leakage)信号LS。由于经过不同的信号接收路径RP1～RPN所接收的多个泄漏信号LS将有不同的特性，收发器电路120可根据传送信号TS以及合适的泄漏信号LS，对收发器电路120同时进行不同的多个上述的自我校准程序，而不需分时进行多个自我校准程序。
并且，在一个实施例中，收发器电路120在自我校准电路130进行自我校准程序时，仍可同时通过其他未对应自我校准程序的信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN进行信号传送和/或信号接收。因此，自我校准电路130可在收发器电路120实时(real-time)运行的情形下，进行自我校准程序。
此外，在一个实施例中，由于路径切换电路110自身在信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN之间存在的泄漏特性，路径切换电路110在自我校准电路130进行自我校准程序时，不必须要将用于对传送信号TS进行传送的其中一个信号传送路径TP1～TPM(例如图1A中的信号传送路径TP1)电性耦接至天线ANT。更详细的说，即便传送信号TS仅传送至路径切换电路110而未经由路径切换电路110传送至天线ANT，信号接收路径RP1～RPN仍可相应产生泄漏信号LS。
需注意的是，在图1A中，路径切换电路110是以单刀多掷开关电路为示例进行绘图和说明。然而上述的自我校准机制也可适用于包括以多刀多掷开关(multiple polemultiple throw)电路实现的路径切换电路110的收发器装置100中。在这样的架构下，多刀多掷开关电路实现的路径切换电路110将与多个天线ANT电性耦接，以通过多个切换开关切换多个天线ANT、信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN之间的连接关系。
在部分现有技术中，收发器装置的自我校准必须额外设置用于对传送信号的功率进行检测的检测电路，或额外设置将传送信号反馈的反馈电路，来根据检测或反馈的传送信号进行自我校准。不仅电路设置的成本因此上升，也无法独立于实时传送的信号进行自我校准。
本发明的具有自我校准机制的收发器装置可通过路径切换电路根据收发器电路传送的传送信号产生泄漏信号，并通过自我校准电路根据泄漏信号进行自我校准，在不须额外设置电路的情形下达到自我校准的目的。
请参照图1B。图1B示出本发明的一个实施例中的一种具有自我校准机制的收发器装置100'的方块图。收发器装置100'包括：信号传送路径TP1、信号接收路径RP1、路径切换电路110、收发器电路120以及自我校准电路130。
在前述实施例中，是以多个信号传送路径以及多个信号接收路径为示例进行说明。然而在本实施例中，收发器装置100'也可仅包括一个信号传送路径TP1以及一个信号接收路径RP1。
路径切换电路110配置为切换天线ANT、信号传送路径TP1以及信号接收路径RP1之间的连接关系。收发器电路120配置为电性耦接于信号传送路径TP1以及信号接收路径RP1。自我校准电路130则使收发器电路120通过信号传送路径TP1将传送信号TS传送至路径切换电路110，并通过信号接收路径RP1接收由传送信号TS产生的泄漏信号LS，以根据传送信号TS以及泄漏信号LS对收发器电路120进行自我校准程序。图1B中的各元件的详细的结构和运行机制，与图1A中所示的各元件大同小异，在此不再赘述。
请参照图2。图2示出本发明的一个实施例中的一种收发器装置自我校准方法200的流程图。
除前述装置外，本发明还公开一种收发器装置自我校准方法200应用于例如，但不限于图1A的收发器装置100或图1B的收发器装置100'中。以下将以图1A的收发器装置100为例，对收发器装置自我校准方法200进行说明。收发器装置自我校准方法200的一个实施例如图2所示，包括下列步骤。
在步骤S210，使路径切换电路110由所包括的切换开关140切换天线ANT、信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN之间的连接关系，其中路径切换电路110在第一侧电性耦接于各对应信号频段的信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN，并在第二侧电性耦接于天线ANT。
在步骤S220，使电性耦接于信号传送路径TP1～TPM以及信号接收路径RP1～RPN的收发器电路120通过信号传送路径TP1～TPM其中之一传送传送信号TS至路径切换电路110，并通过信号接收路径RP1～RPN至少其中之一接收由传送信号TS产生的泄漏信号LS，其中泄漏信号LS具有大于预设电平的泄漏信号强度。
在步骤S230，使自我校准电路130根据传送信号TS以及泄漏信号LS对收发器电路120进行自我校准程序。
需注意的是，上述的实施方式仅为示例。在其他实施例中，本领域的普通技术人员可在不违背本发明的精神下进行改变。
综上所述，本发明中具有自我校准机制的收发器装置及其自我校准方法通过路径切换电路根据收发器电路传送的传送信号产生泄漏信号，并通过自我校准电路根据泄漏信号进行自我校准，在不须额外设置电路的情形下达到自我校准的目的。
虽然本发明的实施例如上所述，然而这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以本申请权利要求书所界定的范围为准。
附图标记
100、100':收发器装置
110:路径切换电路
120:收发器电路
130:自我校准电路
140:切换开关
150:放大电路
200:收发器装置自我校准方法
S210～S230:步骤
AH、AL、AM:放大器
ANT:天线
FR:滤波器
LS:泄漏信号
RP1～RPN:信号接收路径
SH、SL、SM:切换电路
TP1～TPM:信号传送路径
TS:传送信号

Claims (10)

1.一种具有自我校准机制的收发器装置，包括：
信号传送路径以及信号接收路径；
路径切换电路，在第一侧电性耦接于所述信号传送路径以及所述信号接收路径，在第二侧电性耦接于天线，并包括切换开关，以切换所述天线、所述信号传送路径以及所述信号接收路径之间的连接关系；
收发器电路，配置为电性耦接于所述信号传送路径以及所述信号接收路径；以及
自我校准电路，配置为使所述收发器电路通过所述信号传送路径传送传送信号至所述路径切换电路，并通过所述信号接收路径接收由所述传送信号产生的泄漏信号，以根据所述传送信号以及所述泄漏信号对所述收发器电路进行自我校准程序，其中所述泄漏信号具有大于预设电平的泄漏信号强度。
2.根据权利要求1所述的收发器装置，其中所述收发器装置具有多个信号传送路径以及多个信号接收路径，且所述多个信号传送路径以及所述多个信号接收路径各对应一个信号频段。
3.根据权利要求2所述的收发器装置，其中所述自我校准电路配置为控制所述收发器电路通过所述多个信号传送路径其中之一传送所述传送信号至所述路径切换电路，并通过所述多个信号接收路径至少其中之一接收由所述传送信号产生的所述泄漏信号。
4.根据权利要求3所述的收发器装置，其中所述自我校准电路通过所述多个信号接收路径接收由所述传送信号产生的所述泄漏信号，以根据所述传送信号以及所述泄漏信号对所述收发器电路同时进行不同的多个自我校准程序。
5.根据权利要求3所述的收发器装置，其中所述收发器电路在所述自我校准电路进行所述自我校准程序时，同时通过其他未对应所述自我校准程序的所述多个信号传送路径以及所述多个信号接收路径进行信号传送和/或信号接收。
6.根据权利要求1所述的收发器装置，其中传送至所述路径切换电路的所述传送信号具有传送信号强度，所述路径切换电路使所述信号传送路径以及所述信号接收路径之间具有隔离度，所述泄漏信号强度为所述传送信号强度与所述隔离度之差。
7.根据权利要求1所述的收发器装置，其中所述路径切换电路为与单个天线连接的单刀多掷开关电路，或与多个天线连接的多刀多掷开关电路。
8.根据权利要求1所述的收发器装置，还包括放大电路，设置在所述信号传送路径上，配置为对所述传送信号进行功率放大。
9.根据权利要求1所述的收发器装置，其中所述自我校准程序包括IQ镜像信号抑制校正、数字预失真校正补偿、本地振荡泄漏校正补偿、直流偏移校正补偿、发射信号功率校正补偿或其组合。
10.一种收发器装置自我校准方法，包括：
使路径切换电路由所包括的切换开关切换天线、信号传送路径以及信号接收路径之间的连接关系，其中所述路径切换电路在第一侧电性耦接于所述信号传送路径以及所述信号接收路径，并在第二侧电性耦接于所述天线；
使电性耦接于所述信号传送路径以及所述信号接收路径的收发器电路通过所述信号传送路径传送传送信号至所述路径切换电路，并通过所述信号接收路径接收由所述传送信号产生的泄漏信号，其中所述泄漏信号具有大于预设电平的泄漏信号强度；以及
使自我校准电路根据所述传送信号以及所述泄漏信号对所述收发器电路进行自我校准程序。
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