具有直流控制環路及直流阻斷電路的直流偏移校正電路的製作方法

2023-09-21 18:03:15 4

專利名稱：具有直流控制環路及直流阻斷電路的直流偏移校正電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直流偏移校正電路，包括一個直流偏移控制環路，該環路包括一個具有信號路徑輸入的加法設備、一個直流控制輸入、以及一個加法輸出；以及一個偏移確定裝置，該裝置連接在所述加法輸出與所述加法設備的直流控制輸入之間。
本發明還涉及一種接收機，它包括這樣的直流偏移校正電路。
US-A-5,422,889(即EP-A-0594894)公開了一種這樣的直流偏移校正電路。這種已知的直流偏移校正電路包括第一直流偏移控制環路，其中該電路包含於直接轉換接收機的基帶電路的兩條正交路徑中。第一直流偏移控制環路包括一個含有模擬基帶信號輸入、至少一個直流控制輸入以及加法輸入的加法設備；一個連接到加法設備的加法輸出並且還包括一個模數(AD)轉換器輸出的AD轉換器；一個採用連接到AD轉換器輸出的平均電路形式的偏移確定裝置；以及一個連接在偏移確定裝置和加法設備的至少一個直流控制器輸入之間的數模(DA)轉換器。在一個DC控制輸入端輸入一個偏移表示信號，該信號源於平均電路所決定的偏移量和/或源於從基帶電路中的存儲裝置讀取的偏移量。直接轉換接收機還包括第二直流偏移控制環路，該環路具有多個串聯的比較器，每個比較器用作1比特的模數轉換器，以及一個用於提供進一步偏移補償信號的另一個數模轉換器，為了進一步補償直流偏移，該偏移補償信號用於加法設備的第二DC控制輸入。
對於一個源於多個可能的直流偏移源的精確的偏移補償，比如供應電壓變化和溫度變化，必須採用直流偏移控制環路，並且非常精確控制該環路。直流偏移補償精度尤其取決於直流偏移控制環路中控制部分的幾個數模轉換器的精度。後者的精度越高結構就越複雜，這些轉換器的成本就越高，晶片面積就越大，功率消耗也越大。這就使實際可行的精度有一定的限制，因此限定了接收機的類型規格，例如低中頻接收機，近零中頻接收機以及零中頻接收機，這些接收機在今天已經被廣泛運用。
因此本發明的一個目的是提供一種直流偏移校正電路，用於例如在接收機中的應用，它使得對直流偏移控制環路的要求降低，然而具有改進的直流偏移技術規範。
另外，本發明的直流偏移校正電路特徵在於該直流偏移校正電路還包括一個直流阻斷電路，該直流阻斷電路連接到加法設備的加法輸出，並具有直流阻斷輸出，用於提供一個偏移校正輸出信號。
驚奇地發現，通過在信號路徑上設置直流阻斷電路，可以顯著弱化為了達到足夠的直流偏移校正操作而對直流偏移控制環路技術規範所提出的嚴格需求。需要指出的是，結合上述直流環路的直流阻斷電路的應用反而會導致類似地弱化對直流阻斷電路技術規範和直流偏移控制電路技術規範所提出的要求。尤其是直流阻斷電路的直流濾波器特性的階數或者在有關情況下直流濾波器特性的解析度可以被降低，這可以降低晶片面積。此外，降低階數導致直流阻斷電路的調整/響應時間變短，從而提高利用這樣的偏移校正電路的提高接收機的數據傳輸率。
用在先技術的模擬直流偏移校正電路中的直流阻斷電路含有大電容值的電容，導致大體積的電容，難以整合到有限的晶片面積上，並且該電路具有相對大的洩漏電流。通過將有關所需直流偏移技術規範的要求的一部分轉置到直流阻斷電路可以忽略這一大電容值的電容器，反之亦然。另外，由於可以實現直流阻斷電路的模擬或者數字實現，設計靈活程度也大。
還發現在完成直流偏移校正時，直流偏移控制環路和直流阻斷電路的部件技術規範之間存在著一種折衷。這一折衷保持這些部件中每一個的優勢，並有利地導致增加的設計靈活性和按照本發明的偏移校正電路的部分的增加的容許偏移。因而僅需要不太精確的結合過程，這些部分和對應的電路部件更容易被結合。
實現按照本發明的直流阻斷電路的實施例的簡單之處在於其具有以下特徵直流阻斷電路包括一個高通濾波器。
具有上述直流偏移校正電路的本發明的接收機的實施例其特徵在於該接收機包括信道濾波器裝置，該裝置連接在加法設備和直流阻斷電路之間。如果上述信道濾波器裝置分別模擬或數字實現，這些信道濾波器裝置在另一個接收機或直流偏移校正電路的實施例中可以含有模擬或者數字濾波器。
這些信道濾波器裝置作為選擇性濾波器並且可以具體為模擬或數字的。例如，在信道濾波器裝置的模擬實現中，可以採用迴轉子濾波器，而在數字濾波器實現中不需要電容器，但是可能包括抽取濾波器。這些抽取濾波器用於抑制sigma-delta AD轉換器產生的量化噪聲，數字信道濾波器提供濾波特性的必要滾降，以便達到本發明的接收機的信道選擇性要求。
採用其它設備靈活性，可以實現本發明的接收機的幾個實施例。其實示例有正交接收機，低中頻接收機，以及零中頻接收機。這些接收機可以包括直接變換接收機，雙變頻接收機，等等。
本發明的接收機的另一個實施例其特徵在於接收機包括可交換裝置。這些可交換裝置可有利地用於接通或者斷開接收機中的本地振蕩器和/或自動增益控制，從而在無聲(silence)期間可以決定任何直流偏移並且可如願地被存儲供接收機的操作期間使用。
現在，參考附圖
，本發明的直流偏移校正電路以及設置有該直流偏移校正電路的接收機將結合它們的其它優點被進一步闡述，所述附圖示出設置有本發明的偏移校正電路的接收機的詳細實施例。
單獨的附圖示出本發明接收機1的一個詳細實施例。該接收機1可以接收調製信號。其示例有窄帶接收機，用於接收諸如4-FSK信號、FM解調信號等的移頻鍵控(FSK)信號。尋呼，稱為「藍牙」的相對新標準，遠程讀取，安全(汽車盜竊)是一些應用領域。除了可能的帶通濾波器(未示出)，所述接收機1的所謂前端設置有一個天線2；一個低噪聲放大器3，該放大器的增益可以通過一個自動增益控制(AGC)信號來控制；一個帶通濾波器4；以及一個本地振蕩器5，該振蕩器在所示實施例中為第一本地振蕩器，用於提供第一本地振蕩信號LO1；並具有中頻濾波器6。
作為示例的接收機1是一個零中頻正交接收機。所示的接收機特別包括一個I路徑和一個Q路徑，每條路徑依次有第二本地混頻器7-1，7-2，用於利用第二本地振蕩器信號LO2I和LO2Q分別對輸入I和Q信號下混頻；以及低通濾波器8-1，8-2，用於分別提供I和Q模擬基帶信號。接收機1具有I和Q直流偏移校正電路I1，Q1，這兩種電路分別為直流偏移控制環路Q1和Q2的形式。每一個直流偏移控制環路具有一個減法器9-1，9-2形式的加法設備。每個減法器具有信號輸入10-1、10-2；減法直流控制輸入11-1、11-2；以及加法輸出12-1、12-2。在直流偏移校正電路(I1，Q1)的數字實現中，每個直流偏移控制環路Q1和Q2都具有連接到減法器9-1、9-2的相應加法輸出12-1、12-2的模數(AD)轉換器13-1，13-2。每個AD轉換器13-1、13-2具有輸出14-1、14-2。每個環路O1，O2還包括連接到相應的模數轉換器13-1、13-2的相應輸出14-1、14-2上的直流偏移確定裝置15-1、15-2；以及連接在偏移確定裝置15-1、15-2和相應的減法器9-1、9-2的減法直流控制輸入11-1，11-2之間的數模轉換器16-1、16-2。此外，直流偏移校正電路I1和Q1分別還包括通過AD轉換器13-1、13-2的輸出14-1、14-2連接到加法設備(9-1、9-2)的加法輸出(12-1、12-2)的相應直流阻斷電路17-1、17-2。直流阻斷電路17-1、17-2包括相應直流阻斷輸出18-1、18-2，用於通過稍後描述的方法提供直流偏移校正輸出信號。如圖所示，這裡通過相應的數字信道濾波器裝置DFI，DFQ實現直流阻斷電路17-1、17-2到直流轉換器13-1、13-2的連接。在所示實施例中，數字濾波器裝置DFI，DFQ被實施為抽取信道濾波器，用於抑制相應的AD轉換器13-1、13-2的量化噪聲以及向下抽樣數字濾波器輸入數據。信道濾波器具有滿足接收機1的信道選擇性要求所需的頻率特性滾降。直流阻斷輸出18-1、18-2都連接到振幅檢測器19，用於測量所述輸出中所需輸出信號的振幅。接收機1包括控制電路μC，測量的振幅檢測器輸出信號輸入至該控制電路中。控制電路μC從在此通過DA轉換器20進入放大器3的信號中獲得用於低噪聲放大器3的AGC信號。類似地，直流偏移確定裝置15-1、15-2都通過控制電路μC連接到DA轉換器16-1、16-2。直流阻斷輸出18-1、18-2分別連接到硬限幅器21-1、21-2，這樣零相交具有實際信息。這兩個硬限幅器都被連接到解調器22，用於從解調器輸出23最終提供一個解調基帶輸出信號。
如數字實現所示的接收機1中的正交偏移校正電路I1、Q1的操作如下。當被天線2接收並且在具有AGC確定放大係數的放大器3中放大之後，高頻調製輸入信號在濾波器4中進行濾波，用於鏡頻抑制。濾波的信號接下來通過一級或多級下變頻成為最終基帶。這裡採用兩級下變頻，其中第二級是一個正交級。第一級包括以本地振蕩器信號LO1進行下變頻並在中頻濾波器6中進行中頻濾波，而第二級通過混合正交振蕩器信號LO2I和LO2Q轉換到低中頻，或零中頻。下變頻的結果是在輸出端10-1、10-2上的正交信號。正交信號包括直流偏移，其中該直流偏移可源於多種信號源。在特定的低中頻，諸如在零或零中頻附近，接收機對所謂的接收機後端的直流偏移敏感，由於混頻器7-1、7-2的有限隔離，這主要是由LO2饋送到第一中頻級引起的。輸出端10-1、10-2的直流偏移限制了放大器、濾波器的動態範圍，並且限制了數位化接收機條件下AD轉換器的動態範圍。此外，它還幹擾接收機電路中的電平衡(electrical balance)並且可能危及到解調器方案的校正功能，解調器方案基於硬限幅器中的零交叉檢測。這些直流偏移源以及可以校正它們的方法已經在US-A-5,422,889中清楚地被描述，通過引用將該文件內容結合在此。
在電路17-1、17-2的直流阻斷之前，在正交直流控制環路O1、O2中校正直流偏移。在轉換器13-1、13-2中的AD轉換以及在信道濾波器DFI和DFQ中的可能的數字處理之後，信道輸出信號的直流成分被環回，進行DA轉換以及相反地加到基帶輸入信號用於減法器9-1、9-2中基帶信號的直流校正。這校正上述多種偏移源並且還校正特別是由AD轉換器13-1和13-2引入的直流偏移。注意到這一校正將通過使AGC和/或本地振蕩器的接通和斷開來實現，這樣偏移就由直流環路O1和O2在接收信號的無聲周期(periods of silence)期間被確定並被校正。結果，直流環路O1和O2對接收期間產生的包括直流漂移的直流偏移敏感，偏移源將不能由直流環路O1、O2校正。環路O1，O2中的直流偏移減少到零防止後面的級過載操作，而在諸如硬限幅器21-1、21-2的直流偏移靈敏級前的直流阻斷電路17-1、17-2刪除剩餘偏移量。因此直流偏移環路O1、O2可以較不精確，允許結果中有一些直流偏移，其中直流偏移通過直流阻斷電路17-1、17-2被有效阻斷。實際中只要一個直流阻斷電路17-1、17-2就足夠了，其中該阻斷電路由高通濾波器，例如數位化實現的相位線性有限脈衝響應(FIR)結構或者一個無限衝激響應(IIR)結構來實施。另外，關於直流偏移環路O1、O2和直流阻斷電路17-1、17-2之間的所需直流偏移的折衷令人驚訝地允許使用這些環路O1、O2來調整接收機1，用於最小後端第二級失真，而不是最小直流偏移。
除了一個正交或者兩個中頻級結構之外，接收機1可以是一個單級低中頻，接近零中頻，或者零中頻結構。AD轉換器13-1、13-2可以例如是一個sigma-delta轉換器，從而數字濾波器DFI、DFQ中的抽取濾波器被用於抑制該sigma-delta AD轉換器的1比特輸出信號的量化噪聲。
接收機的I和Q路徑還能以模擬方式實現，其中AD轉換器13-1、13-2將不出現。另外，信道濾波器裝置DFI和DFQ將改為用模擬濾波器實現，並且直流阻斷濾波器17-1、17-2將是模擬直流阻斷濾波器。檢測器15-1、15-2以及19的通信通常將對(不一定)數位化實現的控制電路μC發生，另外需要與加法設備9-1、9-2以及放大器3進行通信的AD接口以及DA接口。
雖然參考基本優選的實施例以及最佳可能的模式進行了上面的描述，但要知道，這些實施例決不意味著被解釋為限制示例，因為本領域技術人員現在可以實現後附權利要求書範圍內的各種交換、修改、特性以及組合。
權利要求
1.一種直流偏移校正電路(I1，Q1)，它包括一個直流偏移控制環路(O1，O2)，該環路包括—一個加法設備(9-1，9-2)，該裝置具有一個信號路徑輸入(10-1，10-2)，一個直流控制輸入(11-1，11-2)，以及一個加法輸出(12-1，12-2)；以及—一個偏移確定裝置(15-1，15-2)，它連接在所述加法輸出(12-1，12-2)和所述加法設備(9-1，9-2)的所述直流控制輸入之間；其特徵在於所述直流偏移校正電路(I1，Q1)還包括一個直流阻斷電路(17-1，17-2)，所述直流阻斷電路連接到所述加法設備(9-1，9-2)的所述加法輸出(12-1，12-2)並且具有一個直流阻斷輸入(18-1，18-2)，用於提供偏移校正輸出信號。
2.如權利要求1所述的直流偏移校正電路(I1，Q1)，其特徵在於所述直流阻斷電路包括一個高通濾波器(17-1，17-2)。
3.一種含有如權利要求1或2所述的直流偏移校正電路(I1，Q1)的接收機(1)，其特徵在於所述接收機(1)包括信道濾波器裝置(DFI，DFQ)，所述信道濾波器裝置連接在所述加法設備(9-1，9-2)和所述直流阻斷電路(17-1，17-2)之間。
4.如權利要求3所述的接收機(1)，其特徵在於所述信道濾波器裝置分別在模擬或者數字實現所述信道濾波器裝置的情況下包括模擬或者數字濾波器(DFI，DFQ)。
5.如權利要求3-4之一所述的接收機(1)，其特徵在於所述接收機是一個正交接收機(1)。
6.如權利要求3-5之一所述的接收機(1)，其特徵在於所述接收機是一個低中頻接收機或者一個零中頻接收機。
7.如權利要求3-6之一所述的接收機(1)，其特徵在於所述接收機是一個雙變頻接收機(1)。
8.如權利要求3-7之一所述的接收機(1)，其特徵在於所述接收機(1)具有模數(AD)轉換器(13-1，13-2)和/或數模(DA)轉換器(16-1，16-2；20)。
9.如權利要求3-8之一所述的接收機(1)，其特徵在於所述接收機(1)具有可交換裝置(3，5，7-1，7-2)。
全文摘要
一種用於低中頻或者零中頻接收機的直流偏移校正電路(I1，Q1)，它包括一個直流偏移控制環路(O1，O2)，該直流偏移控制環路包括一個具有信號路徑輸入(10－1，10－2)的加法設備(9－1，9－2)、一個直流控制輸入(11－1，11－2)、以及一個加法輸出(12－1，12－2)；以及一個連接在加法輸出(12－1，12－2)與加法設備(9－1，9－2)的直流控制輸入之間的偏移確定裝置(15－1，15－2)。直流偏移校正電路(I1，Q1)還包括一直流阻斷電路(17－1，17－2)，該直流阻斷電路連接到加法設備(9－1，9－2)的加法輸出(12－1，12－2)並具有直流阻斷輸出(18－1，18－2)，用於提供偏移校正輸出信號。直流偏移控制環路(O1，O2)和直流阻斷電路(17－1，17－2)在校正直流偏移過程中有利地相互作用。
文檔編號H04L25/06GK1397108SQ01803964
公開日2003年2月12日 申請日期2001年11月15日 優先權日2000年11月23日
發明者A·范貝佐詹, M·V·阿倫德斯, H·W·H·德格魯特 申請人:皇家菲利浦電子有限公司