本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其涉及一種零中頻射頻接收機(jī)中的直流偏移校正方法和裝置。

背景技術(shù)：

零中頻接收機(jī)技術(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)的兩次變頻技術(shù)而言的，它只采用了一次變頻?？罩行盘?hào)經(jīng)天線，低噪聲放大器，一個(gè)混頻器，直接將帶內(nèi)的射頻信號(hào)下變頻為基帶模擬IQ信號(hào)，然后經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字IQ信號(hào)，之后再進(jìn)行解調(diào)解碼等基帶處理；零中頻接收機(jī)具有體積小，成本低和易于單片集成的特點(diǎn)，已成為射頻接收機(jī)中極具競爭力的一種結(jié)構(gòu)，在無線通信領(lǐng)域中受到廣泛的應(yīng)用。

但直流漂移信號(hào)是零中頻結(jié)構(gòu)接收機(jī)的主要缺陷，直流漂移信號(hào)的產(chǎn)生和來源主要有以下幾個(gè)方面：

1.電路或版圖本身由于設(shè)計(jì)，制造工藝等造成混頻器輸出端不對(duì)稱導(dǎo)致的共模直流偏移，它固有地存在于每個(gè)個(gè)體接收機(jī)芯片中；

2.本振自混頻，由于本振信號(hào)和接收端的載波信號(hào)頻率相同，會(huì)造成本振信號(hào)泄漏到接收機(jī)的輸入端，從而形成本振信號(hào)的自混，產(chǎn)生較大的直流偏移，且該直流偏移隨后級(jí)放大器增益以及本振頻率的變化波動(dòng)范圍較大；該直流偏移是零中頻接收機(jī)存在直流偏移的主要原因；

3.由于環(huán)境造成的直流漂移，如溫度、從天線端引入的環(huán)境噪聲等環(huán)境變化造成的直流漂移，此方面直流相對(duì)于1、2所述直流偏移要小得多，因?yàn)榻邮諜C(jī)芯片內(nèi)部存在的溫補(bǔ)電路和天線開關(guān)后的聲表濾波器已將此部分直流的影響減至最小。

上述說明了零中頻接收機(jī)產(chǎn)生直流偏移的三個(gè)原因，所有這些直流偏移會(huì)疊加在有用信號(hào)上通過整個(gè)接收通道，并且這些直流偏移往往比射頻前端的噪聲要大得多，一方面使信噪比變差，而且這些大的直流偏移還可能使混頻器后的放大器以及ADC飽和，從而不能有效地放大有用信號(hào)。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了簡化直流偏移檢測(cè)和校準(zhǔn)電路，均采用全數(shù)字方式，即在數(shù)字基帶或者數(shù)字濾波電路中對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣處理，從而獲得直流偏置；但是經(jīng)混頻器輸出的直流和有用信號(hào)是疊加在一起輸入到放大器，再經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的，當(dāng)直流偏移存在，且當(dāng)直流比較大時(shí)，將直接限制了放大器和ADC的可輸入信號(hào)幅度的上下限，即放大器或者ADC會(huì)因輸入信號(hào)過大而飽和，產(chǎn)生非線性失真，從而限制了整個(gè)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，這將直接影響到接收機(jī)和靈敏度，從而惡化整個(gè)接收機(jī)的性能；為了應(yīng)對(duì)比較大的直流偏移，必須在設(shè)計(jì)時(shí)，增加放大器和ADC的動(dòng)態(tài)范圍，這將大大增加放大器和ADC的設(shè)計(jì)難度以及動(dòng)態(tài)功耗；然而，至今尚未提出考慮放大器和ADC動(dòng)態(tài)范圍的零中頻直流偏移校準(zhǔn)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)不足，本發(fā)明提出一種閉環(huán)直流校正的方法和裝置，其目的在于提供一種直流偏移校準(zhǔn)方案，以解決現(xiàn)有技術(shù)中放大器、ADC動(dòng)態(tài)范圍損失的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種零中頻接收機(jī)的直流偏移校正方法，包括以下步驟：

在接收機(jī)上電初始化期間，開關(guān)K閉合，逐次逼近算法數(shù)字處理模塊完成直流偏移檢測(cè)，并將檢測(cè)出的I、Q分量的直流偏移值存儲(chǔ)至校正結(jié)果存儲(chǔ)單元中；然后，開關(guān)K斷開；

在接收機(jī)每次進(jìn)入接收時(shí)，自動(dòng)從校正結(jié)果存儲(chǔ)單元中取出該直流偏移值，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)反饋至模擬放大器的輸入端，從而完成直流偏移校正。

所述逐次逼近算法數(shù)字處理模塊完成直流偏移檢測(cè)，并將檢測(cè)出的I、Q分量的直流偏移值存儲(chǔ)至校正結(jié)果存儲(chǔ)單元包括以下步驟：

逐次逼近算法數(shù)字處理模塊將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字I、Q分量通過逐次逼近算法得到I、Q分量的直流偏移值，并存儲(chǔ)到校正結(jié)果存儲(chǔ)單元中。

一種零中頻接收機(jī)的直流偏移校正裝置，包括順序連接的模擬放大器、模 數(shù)轉(zhuǎn)換器、逐次逼近算法數(shù)字處理模塊、開關(guān)K、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接的校正結(jié)果存儲(chǔ)單元；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與模擬放大器的輸入端連接；

所述逐次逼近算法數(shù)字處理模塊用于初始化期間將數(shù)字I、Q分量進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)獲得的I、Q分量直流偏移值存儲(chǔ)至校正結(jié)果存儲(chǔ)單元中；

所述校正結(jié)果存儲(chǔ)單元用于在接收機(jī)每次進(jìn)入接收時(shí)，自動(dòng)輸出該直流偏移值用于通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器反饋至模擬放大器的輸入端實(shí)現(xiàn)直流偏移校正。

所述模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、逐次逼近算法數(shù)字處理模塊、開關(guān)K、數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋電路。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的帶有閉環(huán)負(fù)反饋的直流偏移校正裝置，將接收機(jī)的主要直流偏移量，一次性地在接收機(jī)芯片上電初始化過程中檢測(cè)完成并存儲(chǔ)下來，每次進(jìn)入接收時(shí)，自動(dòng)載入已經(jīng)存儲(chǔ)的直流偏移值，在直流進(jìn)入放大器和ADC之前對(duì)其加以校正。

2.本發(fā)明在放大器和ADC之前就消除掉接收機(jī)芯片主要電路參數(shù)變化而產(chǎn)生的直流偏移分量以及接收機(jī)芯片個(gè)體因生產(chǎn)工藝偏差所固有的直流偏移分量，同時(shí)提前補(bǔ)償了放大器和ADC自身對(duì)直流偏移的影響，有效地防止了放大器和ADC因?yàn)檩^大直流偏移而飽和產(chǎn)生的非線性失真，減小了放大器和ADC的設(shè)計(jì)難度。

3.本發(fā)明在射頻接收機(jī)內(nèi)部完成接收機(jī)的直流偏移校正，無需基帶處理參與，節(jié)省了基帶處理的硬件、軟件資源和處理時(shí)間；

附圖說明

圖1是本發(fā)明的零中頻數(shù)字接口射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖；

其中，LNA為低噪聲放大器，ADC為模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，I為同相分量，Q為正交分量，LO為本地振蕩器，DAC為數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明采用一種閉環(huán)負(fù)反饋的直流偏移校正方法，在放大器和ADC之前對(duì)直流偏移進(jìn)行校正，避免了因直流過大使得放大器或ADC飽和而產(chǎn)生非線性失真的問題。

本裝置集成在接收機(jī)芯片上，包括順序連接的模擬放大器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、逐次逼近算法數(shù)字處理模塊5、開關(guān)K、數(shù)模轉(zhuǎn)換器6以及與數(shù)模轉(zhuǎn)換器6連接的校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7；所述模擬放大器3輸入端與混頻器2輸出端連接，逐次逼近算法數(shù)字處理模塊5輸出端與基帶處理單元輸入端連接。

所述逐次逼近算法數(shù)字處理模塊5輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器4連接，輸出端通過開關(guān)K與數(shù)模轉(zhuǎn)換器6、校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7連接；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器6的輸出端與模擬放大器3的輸入端連接、輸入端與校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7連接。

其中，逐次逼近算法字處理模塊5為數(shù)字電路。內(nèi)部載有逐次逼近算法，用于計(jì)算數(shù)字I、Q分量的直流偏移值并輸出至校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7，同時(shí)將直流偏移校正后的數(shù)字I、Q正交信號(hào)輸出至基帶處理單元。

校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7為數(shù)字電路，采用寄存器的方式實(shí)現(xiàn)，用于初始化時(shí)存儲(chǔ)逐次逼近算法數(shù)字處理模塊5輸出的直流偏移值，并在初始化結(jié)束后的正常接收時(shí)輸出該直流偏移值，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器6反饋至模擬放大器3。

本實(shí)施例以五比特為例，具體實(shí)施過程如下：

在接收機(jī)芯片上電初始化期間，開關(guān)K閉合，模擬放大器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、逐次逼近算法數(shù)字處理模塊5、數(shù)模轉(zhuǎn)換器6和開關(guān)K一起形成的閉環(huán)負(fù)反饋電路完成直流偏移檢測(cè)，并將檢測(cè)出的I、Q分量的直流偏移值存儲(chǔ)至校正結(jié)果存儲(chǔ)單元中7；

檢測(cè)完成后，開關(guān)K斷開此閉環(huán)負(fù)反饋電路以不影響正常接收。

在接收機(jī)每次進(jìn)入接收時(shí)，自動(dòng)從校正結(jié)果存儲(chǔ)單元7中取出相應(yīng)的直流偏移值，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)反饋至模擬放大器的輸入端，從而完成直流偏移校正。

直流偏移校正僅在接收機(jī)芯片上電初始化時(shí)做一次；具體過程和步驟如下：

1.如圖1所示：接收機(jī)芯片上電時(shí)，設(shè)置射頻天線開關(guān)處于發(fā)射狀態(tài)，由于開關(guān)的隔離作用，射頻接收端處于輸入為零的狀態(tài)；

2.開關(guān)K閉合，模擬放大器(模塊3)、ADC(模塊4)、逐次逼近算法數(shù)字處理模塊(模塊5)、開關(guān)K和一個(gè)五比特DAC(模塊6)形成閉環(huán)負(fù)反饋回路；

3.在接收機(jī)芯片初始化過程中啟動(dòng)直流偏移校正，即啟動(dòng)上述閉環(huán)負(fù)反饋回路，采用逐次逼近算法，利用逐次逼近算法數(shù)字處理模塊(模塊5)對(duì)ADC(模塊4)的數(shù)字I、Q分量輸出分別進(jìn)行累加、和平均，其平均結(jié)果的符號(hào)位決定每比特逐次逼近的方向和結(jié)果，直到五比特逼近結(jié)果全部獲得，才完成直流偏移檢測(cè)，并將得到的數(shù)字I、Q分量的五比特逼近結(jié)果(最終輸出值)分別作為數(shù)字I、Q分量的直流偏移值即檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)到校正結(jié)果存儲(chǔ)單元(模塊7)中；

4.斷開開關(guān)K，將上訴閉環(huán)負(fù)反饋回路斷開；

在正常接收時(shí)，在校正結(jié)果存儲(chǔ)單元(模塊7)中自動(dòng)取出直流偏移值，此直流偏移值RXDC_I[4:0](數(shù)字I路直流偏移分量)和RXDC_Q[4:0](數(shù)字Q路直流偏移分量)經(jīng)五比特DAC(模塊6)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，然后直接輸入到模擬放大器(模塊3)的輸入端(圖1中A點(diǎn)箭頭所示處)，混頻器2輸出的I、Q分量分別與反饋的I、Q模擬電壓信號(hào)作差后，作為校正后的I、Q分量輸入至模擬放大器。如此，在模擬放大器和ADC之前就消除掉接收機(jī)芯片主要電路參數(shù)變化而產(chǎn)生的直流偏移分量以及接收機(jī)芯片個(gè)體因生產(chǎn)工藝偏差所固有的直流偏移分量，同時(shí)提前補(bǔ)償了放大器和ADC自身對(duì)直流偏移的影響，有效地防止了放大器和ADC因?yàn)檩^大直流偏移而飽和產(chǎn)生的非線性失真。