可調均衡器及用於調整均衡器的方法
2023-09-20 01:03:05
專利名稱：：可調均衡器及用於調整均衡器的方法
技術領域：
：本發明有關於均衡器(equalizer)，更具體地，有關於可調均衡器及用於調整均衡器的方法。
背景技術：
：當信號沿著通信信道(例如傳輸電纜)傳播時，則輸入信號會由於信道損耗而減弱。當使用長距離傳輸電纜時，這種現象尤其明顯，其中輸入信號可能嚴重失真(distorted)並因此產生碼間串擾(InterSymbolInterference，ISI)。為補償信道損耗，在接收機的前端可採用均衡器(或迫零均衡器)以平衡信道損耗。均衡器可設計為將信道的頻率響應反轉(invert)，以移除信道的影響。均衡器通常在其頻率響應中提供一個零點以開始激增(boosting)。圖1為通信信道的典型頻率響應示意圖。如圖1所示，所述信道的頻率響應在點101處開始大幅下降。因此，零點可設計為對應於點101處的頻率，以便提供一個起始位置，其中均衡器頻率響應的增益在起始位置開始上升。然而，由於不同的電纜長度和不同的電纜材料會導致不同的信道損耗，因此迫切需要一種均衡器，該均衡器能夠提供具有可調零值的零點，以用於處理不同種類的信道條件。
發明內容由於不同的電纜長度和不同的電纜材料會導致不同的信道損耗，而通常的均衡器在頻率響應中只提供一個零點，無法處理不同種類的信道條件，本發明提供一種可調均衡器及用於調整均衡器的方法。本發明提供一種可調均衡器，所述可調均衡器具有可調均衡器頻率響應，包括放大電路，用以放大輸入信號；以及可調電路，耦接於所述放大電路且用於在所述可調均衡器頻率響應中提供零點，其中可根據可控值調整所述零點，並且當所述可控值依據均勻偏置變化時，相應的所述零點依據非均勻偏置變化。本發明另提供一種用於調整均衡器的方法，所述均衡器在相應均衡器頻率響應中提供至少一個零點，所述方法包括接收具有可控值的控制信號；以及依據所述可控值調整所述均衡器的所述零點，其中當所述可控值依據均勻偏置變化時，所述零點的相應頻率依據非均勻偏置變化。本發明另提供一種可調均衡器，所述可調均衡器具有可調均衡器頻率響應，包括可調電路，用於在所述可調均衡器頻率響應中提供可調零點，其中所述可調電路非線性調整所述可調零點的頻率，以便所述可調零點的位置在頻域中非線性分布。本發明具有可調的頻率響應，並且提供具有可調值的零點。並且，通過本發明使所提供零點的解析度可大幅增加，同時信道補償的性能也得以改善。以下為根據多個圖式對本發明較佳實施例進行詳細描述，本領域技術人員閱讀後應可明確了解本發明目的。圖1為通信信道的典型頻率響應示意圖。圖2為根據本發明實施例可調均衡器的示意圖。圖3為根據本發明實施例可調均衡器的電路示意圖。圖4為根據本發明另一個實施例具有另一種差分放大器設計的可調均衡器的電路示意圖。圖5為根據本發明另一個實施例具有另一種單端放大器設計的可調均衡器的電路示意圖。圖6為根據本發明另一個實施例可調均衡器的電路示意圖。圖7為根據本發明另一個實施例另一個可調電路的示意圖。圖8為根據本發明實施例根據不同的已調整電容值獲得的可調均衡器的多個頻率響應的示意圖，其中不同的已調整電容值依據可控值獲得。圖9為根據本發明一個實施例根據不同的調整電阻值獲得的可調均衡器的多個頻率響應的示意圖，其中不同的調整電阻值依據可控值獲得。圖10為根據本發明實施例調整可調均衡器的方法的流程圖。具體實施例方式為了讓本發明目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例做詳細說明。實施例是為說明本發明之用，並非用以限制本發明。本發明的保護範圍以所附申請專利權利要求為準。圖2為根據本發明實施例可調均衡器的示意圖。可調均衡器200包含放大電路201和可調電路202，其中放大電路201用於放大輸入信號Sinput；可調電路202耦接於放大電路201，用於調整可調均衡器200的頻率響應中零點的相應頻率。可調電路202包括至少一個電阻器或可提供電阻值的等效裝置，並且包括至少一個電容器或可提供電容值的等效裝置。可調電路202的等效電阻值和電容值可形成RC值，例如RC值為等效電阻值R和電容值C的乘積，且RC值定義了可調均衡器200的頻率響應中相應的零點的頻率為可調電路202接收控制信號SContorl，控制信號SContorl具有可控值ISI_Control，並且據此可調電路202調整電阻器(或者可提供電阻值的等效裝置)的電阻值以及/或者調整電容器(或者可提供電容值的等效裝置)的電容值，以便調整相應的RC值。根據本發明的實施例，可控值ISI_Control可指示通信信道的信道損耗程度，其中輸入信號Sinput沿著通信信道傳播，並且可以根據信道估測裝置或ISI監視裝置(圖中未顯示)的反饋決定可控值ISI_Control。因為RC值隨著可控值ISI_Control而變化，可調均衡器200的頻率響應也因此變化。因此可調電路202具有可調的頻率響應，並且能夠提供具有可調值的零點。圖3為根據本發明實施例可調均衡器的電路示意圖。如圖3所示，可調均衡器300包含可調電路202A和差分放大器(圖中剩餘部分)。差分放大器接收並放大差分輸入信號SIN和SIP，以及輸出差分輸出信號SON和SOP。請注意，放大電路的結構並不僅限於圖3所示。本領域的技術人員可了解，可調均衡器可包含能實施實質上相同功能或達到實質上相同結果的任何種類放大器。舉例而言，圖4為根據本發明另一個實施例具有另一種差分放大器設計的可調均衡器400的電路示意圖。並且，圖5為根據本發明另一個實施例具有另一種單端放大器設計的可調均衡器500的電路示意圖。請注意，根據本發明另一個實施例，可調均衡器也可不包含放大器。圖6為根據本發明另一個實施例可調均衡器600的電路示意圖。其中，圖5和圖6中的SI和SO分別為輸入信號和輸出信號。RL可以是一個網絡，將輸出端電壓進行分割以穩定輸出信號SO的DC值或者對輸出信號SO進行濾波。因此，本領域的技術人員通過本發明可了解，根據本發明，能實施與所述相應實施例實質上相同功能或達到實質上相同結果的任何均衡器電路均可使用。如圖3、圖4、圖5和/或圖6所示，相同的標號可表示相同的組件，可調電路202A包含並聯連接的可變電阻器R(也稱為第一電阻器)和可變電容器C，可變電阻器R和可變電容器C可根據控制信號SContorl的可控值ISI_Control各自或同時進行調整。根據本發明的一個實施例，當可控值ISI_Control依據均勻(uniform)偏置變化時，相應的RC值則依據非均勻偏置變化。舉例而言，當可控值ISI_Control依據均勻偏置(例如，ISI_Control＝1、2、3......)增加時，相應的RC值則依據遞增偏置(例如，RC值＝2、4、8......)增加。另一個例子中，由於零點的相應頻率由RC值的倒數定義，因此當可控值依據均勻偏置增加時，則所提供零點的相應的頻率依據遞減偏置而減小。非均勻調整RC值是為了使得零點的頻率對應於不同的RC值，其中依據在頻域非均勻分布的不同可控值獲得不同的RC值。請重新參考圖1，本領域的技術人員可知，當信道條件變差(即信道損耗變得更嚴重)，則增益更快速下降。換言之，當信道損耗增加時，點101的相應頻率減小，其中點101即增益開始下降的點。因此，最好提供在更低頻率區域具有更高解析度(finerresolution)的可調零點，以便在更高頻率區域增加均衡的升高(boosted)的增益解析度。因此，均衡器可補償更多不同的信道損耗。根據本發明的實施例，根據通信信道的信道頻率響應的相應信道損耗，可調整可控值ISI_Control，其中輸入信號沿著通信信道傳播，通信信道可以為有線通信信道(例如電纜)。在信道頻率響應中，信道損耗相對較大的頻帶中的零點分布比信道損耗相對較小的頻帶中更密集。信道頻率響應可由接收機(圖中未示)的信道估測裝置(圖中未示)進行估測，並且如前所述，根據估測的信號頻率響應產生控制信號SControl，並將控制信號SControl反饋至可調均衡器，其中接收機包含可調均衡器(例如可調均衡器200、300、400、500或600)。可調均衡器提供的可調零點在相對低的頻帶(或者信道損耗相對大的頻帶，其中信道損耗是主要關注點)比在相對高的頻帶(或者信道損耗相對小的頻帶)具有更高的解析度。根據本發明另一個實施例，RC值和零點的相應頻率也可依據可控值ISI_Control指數(exponentially)調整。舉例而言，可控值ISI_Control可作為基數RC值(VRCB)的指數，且RC值(VRC)可依據可控值ISI_Control和基數RC值的算術結果進行調整。舉例而言，RC值(VRC)可調整為與下述方程式成比例VRCBISI_ControlEq.1以便使得相應於RC值的零點在頻域中呈指數分布，其中RC值根據不同可控值獲得。根據本發明另一個實施例，可根據下述方程式實質上調整可調電路中的電容器C＝Cb·CrISI_ControlEq.2其中，C為電容器的電容值，Cb為固定電容值，Cr為基數電容值(basecapacitance)。類似的，可根據下述方程式實質上調整可調電路中的電阻器R＝Rb·RrISI_ControlEq.3其中，R為電阻器的電阻值，Rb為固定電阻值，Rr為基數電阻值(baseresistance)。請注意，根據本發明另一個實施例，可提前提供用於指示可控值ISI_Control以及電阻器和電容器相應RC值的信息的查找表(lookuptable)。當估測信道損耗時，可根據上述查找表獲得電阻器的相應電阻值和/或電容器的相應電容值。請注意，本實施例中，查找表中的可控值ISI_Control並非必須具有均勻偏置(例如，可控值可以是1、2.5、3...)。只要由查找表獲得的相應RC值可使得零點在頻域中非線性(或指數)分布，即可獲得實質上相同的效果。如前所述，電容器的電容值和電阻器的電阻值也可以類似的方式同時調整，本發明並不僅限於此。在另一個實施例中，可調電路202A可包含可變電阻器和固定電容器，或包含固定電阻器和可變電容器，其中電阻器和電容器並聯連接。可變電阻器或可變電容器根據控制信號SControl的可控值ISI_Control進行調整，而固定電阻器的電阻值或固定電容器的電容值是固定的。請注意，因為有效電容值和/或電阻值可能發生偏移，或者根據式子Eq.1、Eq.2、Eq.3或根據查找表格獲得的電容值和/或電阻值可能根據電路設計需要向上或者向下調整(roundup/down)，本領域技術人員從所揭露的本發明可充分了解，根據本發明，能實施與所述相應實施例實質上相同功能或達到實質上相同結果的任何電路均可使用。各種變形、置換和修改均屬於本發明所主張範圍，本發明之權利範圍以申請專利權利要求為準。已知，也可通過不同的電路結構設計均衡器的零點。圖7為根據本發明另一個實施例另一個可調電路202B的示意圖。如圖所示，可調電路202B進一步包含電阻器R1和R2，電阻器R1和R2以串聯方式耦接電容器C，其中電阻器R1和R2可稱為第二電阻器。根據本發明另一個實施例，電阻器R1和R2可由能提供電阻值的等效裝置替換，例如MOS電晶體，本發明並不僅限於此。因此，本領域技術人員從所揭露的本發明可充分了解，根據本發明，能實施與所述相應實施例實質上相同功能或達到實質上相同結果的任何電路均可使用。各種變形、置換和修改均屬於本發明所主張範圍，本發明權利範圍以申請專利權利要求為準。圖8為根據本發明實施例根據不同的已調整電容值獲得的可調均衡器的多個頻率響應的示意圖，其中不同的已調整電容值依據可控值獲得。線條801代表根據第一可控值獲得的相應的頻率響應，線條802代表根據第二可控值獲得的相應的頻率響應，其中第二可控值大於第一可控值。當可控值增加時，即意味著信道條件變差以及信道損耗增加，則已提供零點的相應的頻率向更低頻帶移動。請注意，頻率軸以對數尺度(logscale)繪製。因此，當頻率響應以正常尺度(normalscale)表示，相應零點(例如零點801z和802z)在相對低的頻帶分布更密集，並且因此在相對低的頻帶可調均衡器的零點具有更高解析度。圖9為根據本發明一個實施例根據不同的調整電阻值獲得的可調均衡器的多個頻率響應的示意圖，其中不同的調整電阻值依據可控值獲得。線條901代表根據第三可控值獲得的相應頻率響應，線條902代表根據第四可控值獲得的相應頻率響應，其中第四可控值大於第三可控值。當可控值增加時，即意味著信道條件變差以及信道損耗增加，則所提供零點的相應的頻率向更低頻帶移動。請注意，頻率軸以對數尺度繪製。因此，當頻率響應以正常尺度表示，相應零點(例如零點901z和902z)在相對低的頻帶分布更密集，並且因此在相對低的頻帶可調均衡器的零點具有更高解析度。圖10為根據本發明實施例調整可調均衡器的方法的流程圖。首先，接收具有可控值的控制信號(步驟S1001)。可控值依據通信信道的頻率響應的信道損耗而不同，其中輸入信號沿著通信信道傳播。接著，可調均衡器中可調電路的RC值可根據可控值進行調整(步驟S1002)。如前所述，可調電路中包含的至少一個電阻器的電阻值和至少一個電容器的電容值可形成RC值，以提供零點。當可控值依據均勻偏置變化時，零點的相應頻率依據非均勻偏置變化。根據本發明實施例，可調均衡器(例如可調均衡器200、300、400、500或600)的零點可在頻域中非線性分布。舉例而言，對信道損耗相對大的頻帶而言(信道損耗是主要的關注點)，通過設計可調均衡器可使所提供的零點的解析度更高，以便提供更多可調的零點。如前述的一種實現方式即是指數地提供零點。此外，根據本發明實施例，所提出的可調均衡器最好應用於有線傳輸，例如印刷電路板(PrintedCircuitBoard，PCB)上的晶片-晶片傳輸、高清晰度多媒體接口(High-DefinitionMultimediaInterface，HDMI)、序列先進技術附件(SerialAdvancedTechnologyAttachment，SATA)接口、通用串行總線(UniversalSerialBus，USB)接口。由於可調均衡器的電容器和電阻器的配置均為最佳，因此可大幅減少面積且可大幅增加所提供零點的解析度。並且，同時信道補償的性能也得以改善。本發明雖以較佳實施例描述，然而並不限於此。各種變形、修改和所述實施例各種特徵的組合均屬於本發明所主張範圍，本發明之權利範圍應以申請專利權利要求為準。權利要求1.一種可調均衡器，所述可調均衡器具有可調均衡器頻率響應，包括放大電路，用以放大輸入信號；以及可調電路，耦接於所述放大電路且用於在所述可調均衡器頻率響應中提供零點，其中根據可控值調整所述零點，並且當所述可控值依據均勻偏置變化時，相應的所述零點依據非均勻偏置變化。2.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，當所述可控值依據所述均勻偏置增加時，所述零點的相應頻率依據遞減偏置減小。3.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，相應於不同可控值的所述零點在頻域中非均勻分布。4.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，所述零點在相對低的頻帶分布比相對高的頻帶分布更為密集。5.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，依據通信信道的相應信道損耗調整所述可控值，其中所述輸入信號沿著所述通信信道傳播，所述零點在所述通信信道的信道損耗相對大的頻帶中比在所述通信信道的信道損耗相對小的頻帶中分布更為密集。6.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，相應於不同可控值的所述零點在頻域中指數分布。7.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，所述可調電路包含第一電阻器和電容器，所述第一電阻器和所述電容器提供所述零點，且所述第一電阻器和所述電容器具有RC值，所述RC值可代表所述第一電阻器的電阻值和所述電容器的電容值的乘積，以及當所述可控值依據所述均勻偏置增加時，相應的所述RC值依據遞增偏置增加。8.根據權利要求7所述的可調均衡器，其特徵在於，所述可調電路更包含與所述電容器以串聯方式連接的第二電阻器。9.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，所述可調電路包含提供所述零點的電容器，依據下述方程式調整所述電容器的電容值C＝Cb·CrISI_Control其中C為所述電容值，Cb為固定電容值，Cr為基數電容值，ISI_Control為所述可控值。10.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，所述可調電路包含提供所述零點的電阻器，依據下述方程式調整所述電阻器的電阻值R＝Rb·RrISI_Control其中R為所述電阻值，Rb為固定電阻值，Rr為基數電阻值，ISI_Control為所述可控值。11.根據權利要求1所述的可調均衡器，其特徵在於，通過利用查找表依據所述可控值調整所述零點，所述查找表包含可指示一系列可控值和相應零點的信息。12.一種用於調整均衡器的方法，所述均衡器在相應的均衡器頻率響應中提供至少一個零點，所述方法包括接收具有可控值的控制信號；以及依據所述可控值調整所述均衡器的所述零點，其中當所述可控值依據均勻偏置變化時，所述零點的相應頻率依據非均勻偏置變化。13.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述調整步驟包含當所述可控值依據所述均勻偏置增加時，所述零點的所述相應頻率依據遞減偏置減小。14.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，相應於不同可控值的所述零點在相對低的頻帶分布比在相對高的頻帶分布更為密集。15.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述可控值對應於通信信道的信道損耗，所述均衡器的輸入信號沿著所述通信信道傳播。16.根據權利要求15所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，相應於不同可控值的所述零點在所述通信信道的信道損耗相對大的頻帶中比在所述通信信道的信道損耗相對小的頻帶中分布更為密集。17.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，相應於不同可控值的所述零點在頻域中指數分布。18.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述均衡器包含電阻器和電容器，所述電阻器和所述電容器提供所述零點，且所述電阻器和所述電容器具有RC值，所述RC值可代表所述電阻器的電阻值和所述電容器的電容值的乘積，所述方法更包括將所述可控值作為基數RC值的指數；以及所述調整步驟包括依據所述可控值和所述基數RC值的運算結果調整所述RC值。19.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述均衡器包含提供所述零點的電容器，所述調整步驟包括依據下述方程式調整所述電容器的電容值C＝Cb·CrISI_Control其中C為所述電容值，Cb為固定電容值，Cr為基數電容值，ISI_Control為所述可控值。20.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述均衡器包含提供所述零點的電阻器，所述調整步驟包括依據下述方程式調整所述電阻器的電阻值R＝Rb·RrISI_Control其中R為所述電阻值，Rb為固定電阻值，Rr為基數電阻值，ISI_Control為所述可控值。21.根據權利要求12所述的用於調整均衡器的方法，其特徵在於，所述調整步驟包括通過利用查找表依據所述可控值調整所述零點，所述查找表包含可指示一系列可控值和相應零點的信息。22.一種可調均衡器，所述可調均衡器具有可調均衡器頻率響應，包括可調電路，用於在所述可調均衡器頻率響應中提供可調零點，其中所述可調電路非線性調整所述可調零點的頻率，以便所述可調零點的位置在頻域中非線性分布。全文摘要本發明提供一種可調均衡器及用於調整均衡器的方法，所述可調均衡器具有可調均衡器頻率響應，包括放大電路，用以放大輸入信號；以及可調電路，耦接於所述放大電路且用於在所述可調均衡器頻率響應中提供零點，其中可根據可控值調整所述零點，並且當所述可控值依據均勻偏置變化時，相應的所述零點依據非均勻偏置變化。本發明具有可調的頻率響應，並且提供具有可調值的零點。並且，通過本發明使所提供零點的解析度可大幅增加，同時信道補償的性能也得以改善。文檔編號H03G5/00GK101729033SQ20091016213公開日2010年6月9日申請日期2009年8月5日優先權日2008年10月30日發明者駱彥彬,陳坵鋌申請人:聯發科技股份有限公司