[发明专利]一种无线中频接收电路系统的直流偏差校正方法

摘要

本发明公开了一种高可靠性的无线中频接收电路系统的直流偏差校正方法，在无线中频接收电路系统中，无线射频信号经天线接收后，通过低噪声放大器放大，然后经过混频器和振荡器混频产生低频率的中间频率信号，低噪声放大器和混频器产生的直流偏置部分也分成I通道和Q通道进入复数带通滤波器和放大器，然后进入复数带通Δ∑模数转换器的等模块输出数字信号到基带。基带数字化直流偏差取样平均模块在多次取样的基础上计算出最后输出的I通道和Q通道的直流偏差的平均值，并通过直流偏差反馈校正电路，分三次分别对I通道和Q通道的直流偏差进行校正，消除了直流偏差对无线中频接收电路系统的影响，提高了无线系统接收信号的动态范围。

主权项

无线中频接收电路系统的直流偏差校正方法，该方法所针对的电路模块包括：无线中频接收电路系统、基带数字化直流偏差取样平均模块和直流偏差反馈校正电路；所述无线中频接收电路系统包括：天线(101)、低噪声放大器(102)、混频器(103和104)、复数带通滤波器和放大器(105)、复数带通Δ∑模数转换器(107)；无线信号由天线接收和低噪声放大器放大，然后分两路送入混频器，分别进入I通道和Q通道；接下来I通道和Q通道信号进入复数带通滤波器和放大器，经过复数带通Δ∑模数转换器输出即为整个无线中频接收电路系统的数字输出信号；同时，基带数字化直流偏差取样平均模块对该数字输出信号进行取样，然后经过直流偏差反馈校正电路，反馈到复数带通滤波器和放大器的四个输入端，进行直流偏差校正；所述的复数带通滤波器和放大器，其结构包括：两个放大器及其输入输出反馈电阻电容和交叉耦合模块；VIP和VIM分别为输入I通道信号的正负端；VQP和VQM则为输入Q通道信号的正负端；VIOP和VIOM分别为输出I通道信号的正负端；VQOP和VQOM则为输出Q通道信号的正负端；在中频接收和复数带通滤波器和放大器系统设计时使用同样阻值的负反馈电阻R和耦合频移电阻R0；负反馈电阻R和耦合频移电阻R0使用无线复数中频电路最通常的连接方式：四个负反馈电阻R分别连接在从I通道放大器的正极输出端VIOP到放大器的负极输入端之间；I通道放大器的负极输出端VIOM和正极输入端之间；Q通道放大器的正极输出端VQOP到负极输入端之间；Q通道放大器的负极输出端VQOM和正极输入端之间；而四个耦合频移电阻R0则分别从I通道放大器的正极输入端交叉连接到Q通道放大器的正极输出端VQOP；从I通道放大器的负极输入端交叉连接到Q通道放大器的负极输出端VQOM；从Q通道放大器的正极输入端交叉连接到I通道放大器的负极输出端VIOM；从Q通道放大器的负极输入端交叉连接到I通道放大器的正极输出端VIOP；另外有四个电阻Ri分别接在I通道的正极输入端VIP和放大器的正极输入端之间，I通道的负极输入端VIM和放大器的负极输入端之间，Q通道的正极输入端VQP和放大器的正极输入端之间，Q通道的负极输入端VQM和放大器的负极输入端之间；所述的复数带通Δ∑模数转换器的输入和输出都分为I通道正负极和Q通道正负极，所以总共有四路信号；复数带通Δ∑模数转换器的四路输出连接到基带数字化直流偏差取样平均模块的输入端，而基带数字化直流偏差取样平均模块将取样平均的结果分I通道和Q通道送到直流偏差反馈校正电路，而直流偏差反馈校正电路则根据取样平均的结果来分别生成I通道和Q通道的控制电流来校正系统的直流偏差；直流偏差校正电流补偿点有三处：Ii2是在I通道输入电阻Ri之前I负极输入点VIM接入，以消除来自于前一级混频器I通道输出的直流偏差；Iq2是在Q通道输入电阻Ri之前Q负极输入点VQM接入，以消除来自于前一级混频器Q通道输出的直流偏差；Iq1是在Q通道输入电阻Ri之后放大器负极输入端接入，以消除来自于Q通道运算放大器输入端的直流偏差；之所以I通道运算放大器输入端的直流偏差不需要补偿是因为在使用了同样阻值的衰减反馈电阻R和耦合频移电阻R0，在I通道运算放大器直流偏差在输出端产生的效应已经抵销为零；所述基带数字化直流偏差取样平均模块功能包括：连续对复数带通Δ∑模数转换器的I通道和Q通道的数字输出取样，在多个样本的基础上进行平均，从而获得I通道和Q通道的直流偏差的平均值；该平均值为数字二补格式，当最高位为1时代表负值，而最高位为0时代表正值,所述直流偏差反馈校正电路包括：I通道和Q通道直流偏差平均值数字化判定模块、逐次逼近型寄存器算法逻辑和相应的寄存器、多位高精度数模转换器和受控电流源；直流偏差反馈校正电路的内部模块连接关系：输入来自于前面所述基带数字化直流偏差取样平均模块，分为I通道和Q通道，送入直流偏差平均值数字化判定模块；而该判定模块输出的结果送入逐次逼近型寄存器算法逻辑和相应的寄存器模块的输入，来决定寄存器的值；寄存器的数字输出通过多位高精度数模转换器和受控电流源，生成接入到复数带通滤波器和放大器三个控制电流源Ii2,Iq2和Iq1相应的控制电流；所述无线中频接收电路系统的直流偏差校正方法的具体步骤包括：a.芯片上电，系统初始化，所有寄存器设初始值0；并将低噪声放大器的正负输入端短接；b.断开I通道和Q通道信号输入端开关，通过基带数字化直流偏差取样平均模块和直流偏差反馈校正电路调节Iq1补偿电流源幅度；c.调节Iq1补偿电流源幅度次数取决于直流偏差反馈校正电路内多位高精度数模转换器的比特数，直到基带数字部分I通道和Q通道的直流偏差平均值同时减小到接近于零；d.断开Q通道信号输入端开关，接通I通道输入端开关，通过基带数字化直流偏差取样平均模块和直流偏差反馈校正电路调节Ii2补偿电流源幅度；e.调节Ii2补偿电流源幅度次数取决于直流偏差反馈校正电路内多位高精度数模转换器的比特数，直到基带数字部分I通道和Q通道的直流偏差平均值同时减小到接近于零；f.接通I通道和Q通道输入端开关，通过直流偏差反馈校正电路调节Iq2补偿电流源幅度；g.调节Iq2补偿电流源幅度次数取决于直流偏差反馈校正电路内多位高精度数模转换器的比特数，直到基带数字部分I通道和Q通道的直流偏差平均值同时减小到接近于零；h.将低噪声放大器的正负输入端短接断开；无线中频接收电路系统直流偏差校正过程结束。