[發明專利]一種帶有正交相位誤差校準的二分頻器

無效

• 申請號: 201110106872.2
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102299707A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李正平;王明照;林榮
• 申請（專利權）人: 廣州潤芯信息技術有限公司
• 主分類號: H03L7/06
• 分類號: H03L7/06
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李永慶

技術領域

本實用新型屬于射頻微波通訊的技術領域，具體涉及其中的本振產生裝置。

背景技術

目前，在系統集成度越來越高的要求下，現在幾乎所有的收發機都內置本振產生電路。本振產生電路一般包括壓控振蕩器和鎖相環電路以及本振處理電路。本振處理電路一般包括三個方面的內容：一是本振的頻率變換，在零中頻電路中一般是除二，二是正交信號的產生，三是本振信號的放大，本發明主要涉及處理前兩個方面的正交除二分頻器。

一般本振的除二分頻器包括兩類：一是窄帶的基于超諧波注入鎖定，二是寬帶的基于主從D觸發器。第一類通過給一個振蕩注入一個較強的二倍頻信號，牽引振蕩器并使之鎖定到所注入的信號的1/2頻率。這類電路功耗較低，但是存在兩個問題：一是工作的頻率比較窄，限制了其在現代通信系統的應用，二是電路本身不能產生正交的本振信號，必須使用其他的濾波整相電路，這就會帶來本振信號功率的損耗。第二類結構的寬帶特性決定了速度和功耗成為一對矛盾，也就是說速度的提高必定以高功耗作為代價。再有，第二類結構信號通路上器件（如兩個觸發器或者鎖存器的器件）不匹配或者聯想的不匹配也會引入額外的相位誤差，而且還收輸入信號的占空比的影響，當占空比不是50%時，正交性能會惡化。本振I，Q兩路信號的相位不匹配會嚴重影響通信系統的收發機性能。

目前常見的本振產生電路的除二分頻器，如圖1所示，利用兩個D鎖存器構成的主從式D觸發器，然后由D觸發器輸入和輸出相連構成一個高速二分頻器，如果輸入信號是占空比為50%的全差分信號，則主鎖存器和從鎖存器的輸出信號就是差分的正交信號。

圖2所示的是沒有相位誤差校準的普通SCL二分頻器，先以產生I通路信號的主鎖存器為例，其中R1、R2為偏置電阻，在CMOS工藝，這兩個電阻可以是多晶硅電阻、阱電阻、擴散區有源電阻和工作在線性區的PMOS管；M5、M6兩個構成一對NMOS互耦對，形成一個負阻，主要是保持輸出信號；M3、M4組成一對差分對，主要是傳輸、放大輸入信號到輸出端；M1、M2兩個是控制電流源的開關，M1的控制信號為輸入時鐘CLKp，M2的控制信號為輸入時鐘的反相信號CLKn。這兩個晶體管切換導通，控制著鎖存器在傳輸和保持兩個狀態間轉換。晶體管MI是主鎖存器的尾電流源，由外部偏置電路提供控制電壓Vbias。

從鎖存器的結構和主鎖存器一致，其中R3、R4為偏置電阻；M11、M12兩個構成一對NMOS互耦對，形成一個負阻，保持輸出信號；M9、M10組成一對差分對，主要是傳輸、放大輸入信號到輸出端；M7、M8兩個是控制電流源的開關，M8的控制信號為輸入時鐘CLKp，M7的控制信號為輸入時鐘的反相信號CLKn。晶體管MQ是主鎖存器的尾電流源，由外部偏置電路提供控制電壓Vbias。由于器件和連線的不匹配，這個二分頻器I、Q兩路正交信號存在相位失配。

如果二分頻器信號通路上器件不匹配或者連線的不匹配會映入額外的相位誤差，而且當輸入差分信號的占空比不是50%或者不是完全差分信號，正交性能也會惡化，因此需要添加校準電路。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于利用主、從觸發器構成的二分頻器的正交失配問題，提供一種帶有正交相位誤差校準的二分頻器。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：帶有正交相位誤差校準的二分頻器，包括產生I通路信號的主鎖存器和產生Q通路信號的從鎖存器，所述的主鎖存器的尾電流源是由MI1、MI2……MIN這N個NMOS晶體管組成的校準電路，MI1、MI2……MIN這N個晶體管的柵極分別由IB1、IB2……IBN這N個控制信號來控制，從而控制著主鎖存器的偏置電流的大小；所述的從鎖存器的尾電流源是由MQ1、MQ2……MQN這N個NMOS晶體管組成的校準電路，MQ1、MQ2……MQN這N個晶體管的柵極分別由QB1、QB2……QBN這N個控制信號來控制，從而控制著從鎖存器的偏置電流的大小。

本發明通過利用2N位控制字（IB1……IBN和QB1……QBN）分別控制著主鎖存器、從鎖存器的偏置電流的大小，從而改變I路或著Q路信號的延遲來校準I、Q兩路正交信號的相位失配。

所述的控制字控制主鎖存器、從鎖存器的偏置電流的大小具體推導如下：

如I路信號的相位比Q路信號的相位提前，也就是I路的信號傳輸延遲T小于Q路的信號傳輸延遲，兩路正交信號產生了相位失配，開始減小I支路（主鎖存器）的偏置電流，也就是減小控制字IBN……IB1的值，這樣根據下面的電容充放電方程：