專利名稱：混波器和校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于直接轉(zhuǎn)換接收器，尤其是有關(guān)于可提升直接轉(zhuǎn)換接收器的二階截點(diǎn)值(IIP2)的校準(zhǔn)方法，尤其是一種混波器和校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明已于2005年12月12日申請(qǐng)美國專利案號(hào)60/749,518的優(yōu)先權(quán)。
圖1為一現(xiàn)有的二階截點(diǎn)特征圖。對(duì)一直接轉(zhuǎn)換接收器中的降頻器而言，射頻輸入功率和中頻輸出功率是一種指針。橫軸代表輸入功率，而縱軸代表輸出功率。直接轉(zhuǎn)換接收器中二階失真的最主要來源是發(fā)生在降頻的階段，所以二階截點(diǎn)值(IIP2)被視為一種效能的指針，而二階截點(diǎn)的值越高越好。通常在直接轉(zhuǎn)換接收器中會(huì)整合一種主動(dòng)式半導(dǎo)體混波器，采用平衡或雙平衡架構(gòu)。在理想的情況下，二階截點(diǎn)的值應(yīng)該逼近無限。而實(shí)際上組件的失準(zhǔn)是不可避免的，所以二階截點(diǎn)的值有自然限制。一般來說，補(bǔ)償組件的失準(zhǔn)可提升二階截點(diǎn)值。
圖2為一現(xiàn)有的混波器，其中使用了由第一負(fù)載202和第二負(fù)載204組成的一組差動(dòng)負(fù)載。而第一負(fù)載202和第二負(fù)載204的誤差是實(shí)際上無可避免的。更確切的說，區(qū)域振蕩信號(hào)VLO+和VLO-的負(fù)載周期，射頻信號(hào)VRF+和VRF-的振幅，第一開關(guān)212和第二開關(guān)214的參數(shù)，以及第一負(fù)載202和第二負(fù)載204的之間電阻值皆可能發(fā)生誤差。以數(shù)學(xué)式表示如下ARF+=ARF(1+ΔARF2);ARF-=ARF(1-ΔARF2)---(1)]]>其中ARF+和ARF-代表射頻信號(hào)VRF+和VRF-的振幅，而ΔARF代表它們的誤差。
gm+=gm(1+Δgm)2;gm-=gm(1-Δgm)2---(2)]]>
gm+和gm-代表傳導(dǎo)單元220中組件的導(dǎo)電度，而Δgm表示其誤差。
η+=ηnom(1+Δη2);η-=ηnom(1-Δη2);ηnom=50%---(3)]]>其中η+和η-代表區(qū)域振蕩信號(hào)VLO+和VLO-的負(fù)載周期，而Δη是它們的誤差。
RL+=RL(1+ΔR2);RL-=RL(1-ΔR2)---(4)]]>RL+和RL-代表第一負(fù)載202和第二負(fù)載204的電阻值，而ΔR是其間的電阻差值。
這些誤差都是影響二階截點(diǎn)的因素?，F(xiàn)今已存在各種校準(zhǔn)與補(bǔ)償誤差的方法。在IEEE的論文“Characterization of IIP2 and DC-Offsets in TransconductanceMixers”中提到，二階截點(diǎn)可以視為負(fù)載失衡和負(fù)載周期失衡的一種相關(guān)函數(shù)，所以調(diào)整混波器中的電阻差值ΔR可以使二階截點(diǎn)達(dá)到最佳化。在另一篇IEEE的論文中，Young-Jin Kim的“A GSM/EGSM/DCS/PCS Direct Conversion ReceiverWith Integrated Synthesizer”，使用可變電阻來對(duì)負(fù)載失衡進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)。負(fù)載失衡可以8位的數(shù)字碼來表示。然而負(fù)載失衡的變化量并非線性正比于數(shù)字碼，所以需要代入大量的測(cè)試性數(shù)字碼來找出最佳的結(jié)果。此外，可變電阻的非線性問題可能使校準(zhǔn)的精確度不足。因此，現(xiàn)今的校準(zhǔn)方法和架構(gòu)是有待改良的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種混波器以及校準(zhǔn)方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對(duì)差動(dòng)負(fù)載，其中一差動(dòng)負(fù)載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值。該數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)。該數(shù)字碼每遞增一格，該數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級(jí)。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠(yuǎn)低于該固定電阻的值。該數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成。該可變電阻包含該第一數(shù)量的單位電阻，各對(duì)應(yīng)該數(shù)字碼的一位。所述的單位電阻中，對(duì)應(yīng)位值為1者，被并聯(lián)接通以形成該可變電阻，而對(duì)應(yīng)位值為0者不接通。其中該單位電阻的值為Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到該第一數(shù)量減1。Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個(gè)單位電阻。Rt為該固定電阻。D為該數(shù)字電阻的電阻值遞增量。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于該固定電阻的值的1/2m倍，m為該第一數(shù)量。
通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準(zhǔn)方法，可通過一個(gè)簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。


圖1為現(xiàn)有的二階截點(diǎn)特征圖；圖2為一現(xiàn)有的混波器；圖3a為可變電阻的實(shí)施例；圖3b為本發(fā)明實(shí)施例的一數(shù)字碼與可變電阻的線性關(guān)系圖；圖4為可變電阻Rp的實(shí)施例；圖5為直接轉(zhuǎn)換接收器中負(fù)載失衡和直流偏移的線性關(guān)系圖；以及圖6為本發(fā)明中校準(zhǔn)方法的流程圖。
附圖標(biāo)號(hào)202第一負(fù)載；204第二負(fù)載；212第一開關(guān)；214第二開關(guān)；220傳導(dǎo)單元；302數(shù)字電阻。
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下圖3a為一可變電阻的實(shí)施例。在圖3a中，提出了一種改良式的數(shù)字電阻302，用來取代圖2中的第一和第二負(fù)載。該數(shù)字電阻302中包含了一固定電阻Rt和一可變電阻Rp。
該固定電阻Rt和可變電阻Rp并聯(lián)形成了等效的等效電阻Req。在本實(shí)施例中，等效電阻Req的值具有“數(shù)字權(quán)重”，也即其變化量正比于一數(shù)字碼。該數(shù)字碼具有8位，而其二進(jìn)制值每遞增一級(jí)，就使等效電阻Req也等量遞增一級(jí)。以2位為例當(dāng)數(shù)字碼為0，Bit1＝0且Bit0＝0，則Req(0)＝Rt(5)當(dāng)數(shù)字碼為1，Bit1＝0且Bit0＝1，則Req(1)＝Rt//Rp0(6)當(dāng)數(shù)字碼為2，Bit1＝1且Bit0＝0，則Req(2)＝Rt//Rp1(7)當(dāng)數(shù)字碼為3，Bit1＝1且Bit0＝1，則Req(3)＝Rt//Rp1//Rp0(8)其中每次遞增的值D都是相等的，即D＝Req(1)-Req(0)＝Req(2)-Req(1)＝Req(3)-Req(2)(9)由此可導(dǎo)出Rp0＝Rt2/D-Rt(10)Rp1＝Rt2/2D-Rt(11)Rp1//Rp0＝Rt2/3D-Rt(12)依此類推，最后的結(jié)論就是Ri＝Rt2/i*D-Rt(13)其中Ri代表對(duì)應(yīng)第i個(gè)數(shù)字碼的第i個(gè)等效可變電阻Rp，而第i個(gè)等效電阻Req可以簡化為下式Req(i)＝Ri//Rt＝Rt-i*D (14)
圖3b為第(14)式所表示的數(shù)字碼與可變電阻的線性關(guān)系。當(dāng)數(shù)字碼為KA時(shí)，對(duì)應(yīng)的等效電阻Req為RA。同樣的，當(dāng)數(shù)字碼為KB時(shí)，對(duì)應(yīng)的等效電阻Req為RB。其中等效電阻Req每次的遞增量D都是恒定的值。
圖4為可變電阻Rp的實(shí)施例，包含八組單位電阻Rp0到Rp7，各對(duì)應(yīng)該數(shù)字碼的一位。開關(guān)SW0到SW7隨著該數(shù)字碼中對(duì)應(yīng)的位而開啟或關(guān)閉，所以其中位為1的單位電阻并聯(lián)導(dǎo)通以形成可變電阻Rp。為了使圖3a和圖3b中的等效電阻Req更接近線性的關(guān)系，遞增量D的值特地安排為一相對(duì)的遠(yuǎn)小于固定電阻Rt的值D＜＜Rt/imax(15)其中imax代表數(shù)字碼中最大值，例如本實(shí)施例中即為28。據(jù)此，Ri可進(jìn)一步簡化成一個(gè)近似的式子Ri＝Rt2/i*D-RtRt2/i*D(16)因此，可變電阻Rp0到Rp7可特地設(shè)計(jì)成Rt2/D，Rt2/2D，Rt2/4D，......，以及Rt2/128D。由于遞增量D已設(shè)計(jì)成一個(gè)相對(duì)小的值，所以經(jīng)過近似后，圖3b所示的線性關(guān)系可以視為成立。
圖5為混波器中負(fù)載失衡和直流偏移之間的關(guān)系圖。圖2中Vout+和Vout-造成的誤差可以表示為直流偏移的函式VDC=12RLηnomgmα2′ARF2[Δη(Δgm+ΔARF)+ΔR(1+ΔgmΔARF)]---(17)]]>其中α’2代表二階失真的系數(shù)。如果第(17)式中的參數(shù)除了電阻差值ΔR以外皆為恒定值，則第(17)式可以簡化為VDC＝AΔR+B(18)其中A和B為常數(shù)，而VDC和ΔR則呈現(xiàn)如圖5所示的線性關(guān)系。在實(shí)際上，VDC是個(gè)正比于二階截點(diǎn)的值，而且是可以測(cè)量的。如果選擇電阻差值ΔR使VDC歸零，則產(chǎn)生的二階截點(diǎn)值將會(huì)是最佳解。因此，搭配圖3a所示的數(shù)字電阻，可提供一方便有效的二階截點(diǎn)校準(zhǔn)方法。
圖6為校準(zhǔn)方法的流程圖。在步驟602中，提供如圖3a所示的數(shù)字電阻，建立如圖3b所示的等效電阻Req和數(shù)字碼的線性關(guān)系。在步驟604中，將數(shù)字碼設(shè)定為KA，找出對(duì)應(yīng)的等效電阻Req值RA，并測(cè)量所產(chǎn)生的第一直流偏移VA。同樣的，在步驟606中，將數(shù)字碼設(shè)定為KB，找出對(duì)應(yīng)的等效電阻Req值RB，并測(cè)量所產(chǎn)生的第二直流偏移VB。在步驟608中，根據(jù)圖5的二維關(guān)系進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，找出對(duì)應(yīng)零直流偏移的C點(diǎn)。在步驟610中，根據(jù)該C點(diǎn)的電阻差值ΔR，可推得所需要的等效電阻Req值，接著根據(jù)圖3b可以找出對(duì)應(yīng)到的數(shù)字碼KC，而這個(gè)結(jié)果即為最佳的校準(zhǔn)結(jié)果。
由于混波器是在工廠中大量制造，通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準(zhǔn)方法，可通過一個(gè)簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。校準(zhǔn)的精確度由等效電阻Req的遞增量來決定，所以增加數(shù)字碼的位數(shù)可以提高分辨率。線性近似關(guān)系不需要復(fù)雜的計(jì)算機(jī)運(yùn)算就能很直覺的求得結(jié)果。第一負(fù)載202和第二負(fù)載204可以兩者皆采用數(shù)字電阻，而該數(shù)字碼也不限定于8位。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，其中該直接轉(zhuǎn)換接收器包含一混波器，該混波器中具有一對(duì)差動(dòng)負(fù)載；以及其中一差動(dòng)負(fù)載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值；所述的校準(zhǔn)方法包含將所述的數(shù)字碼設(shè)定為一第一值，使所述的差動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生一第一失準(zhǔn)值，導(dǎo)致所述的混波器輸出一第一直流偏移；將所述的數(shù)字碼設(shè)定為一第二值，使所述的差動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生一第二失準(zhǔn)值，導(dǎo)致所述的混波器輸出一第二直流偏移；從所述的第一和第二失準(zhǔn)值和所述的第一和第二直流偏移推算出失準(zhǔn)值和直流偏移的二維線性關(guān)系；根據(jù)該二維線性關(guān)系進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，查出對(duì)應(yīng)于零直流偏移的一第三失準(zhǔn)值；以及反查出會(huì)使所述的差動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生所述的第三失準(zhǔn)值的一第三數(shù)字碼，即為校準(zhǔn)結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)方法，其中所述的數(shù)字電阻是由一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)而成；所述的數(shù)字碼每遞增一格，所述的數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級(jí)；以及所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠(yuǎn)低于所述的固定電阻的值。
3.如權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)方法，其中所述的數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成；所述的可變電阻包含所述的第一數(shù)量的單位電阻，各對(duì)應(yīng)所述的數(shù)字碼的一位；以及所述的單位電阻中，對(duì)應(yīng)位值為1者，被并聯(lián)接通以形成所述的可變電阻，而對(duì)應(yīng)位值為0者不接通。
4.如權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)方法，其中每一單位電阻的值定義如下Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到所述的第一數(shù)量減1；Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個(gè)單位電阻；Rt為所述的固定電阻；以及D為所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量。
5.如權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)方法，其中所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于所述的固定電阻的值的1/2m倍，m為所述的第一數(shù)量。
6.一種混波器，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對(duì)差動(dòng)負(fù)載，其中一差動(dòng)負(fù)載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值；所述的數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)；所述的數(shù)字碼每遞增一格，所述的數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級(jí)；以及所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠(yuǎn)低于所述的固定電阻的值。
7.如權(quán)利要求6所述的混波器，其中所述的數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成；所述的可變電阻包含所述的第一數(shù)量的單位電阻，各對(duì)應(yīng)所述的數(shù)字碼的一位；以及所述的單位電阻中，對(duì)應(yīng)位值為1者，被并聯(lián)接通以形成所述的可變電阻，而對(duì)應(yīng)位值為0者不接通。
8.如權(quán)利要求7所述的混波器，其中所述的單位電阻的值為Rn=Rt22n·D]]>其中n為位順序，范圍為0到所述的第一數(shù)量減1；Rn為從最小意義位(LSB)數(shù)來第n個(gè)單位電阻；Rt為所述的固定電阻；以及D為所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量。
9.如權(quán)利要求8所述的混波器，其中所述的數(shù)字電阻的電阻值遞增量低于所述的固定電阻的值的1/2m倍，m為所述的第一數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混波器和校準(zhǔn)方法，用于一直接轉(zhuǎn)換接收器，該混波器包含一對(duì)差動(dòng)負(fù)載，其中一差動(dòng)負(fù)載為一數(shù)字電阻，用以提供正比于一數(shù)字碼的可變電阻值。該數(shù)字電阻包含一固定電阻和一可變電阻并聯(lián)。該數(shù)字碼每遞增一格，該數(shù)字電阻的電阻值也等量遞增一級(jí)。該數(shù)字電阻的電阻值遞增量遠(yuǎn)低于該固定電阻的值。該數(shù)字碼是由一第一數(shù)量的字節(jié)成。該可變電阻包含該第一數(shù)量的單位電阻，各對(duì)應(yīng)該數(shù)字碼的一位。所述的單位電阻中，對(duì)應(yīng)位值為1者，被并聯(lián)接通以形成該可變電阻，而對(duì)應(yīng)位值為0者不接通。通過本發(fā)明所提供的數(shù)字電阻和校準(zhǔn)方法，可通過一個(gè)簡單的數(shù)字碼很有效率的解決組件誤差的問題。
文檔編號(hào)H03D7/00GK1983799SQ20061016566
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者屈慶勛, 崔吉青 申請(qǐng)人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司