传输并校准相位信号及振幅信号的发射机及控制方法 【技术领域】
本发明是有关于一种发射机及控制方法，且特别有关于传输并校准相位信号及振幅信号的发射机及控制方法。
背景技术
图1是传统发射机100的示意图。传统发射机100包含混频器110、120、本地振荡器(local oscillator，以下简称为LO)130、加法器140、功率放大器150、表面声波(surface acoustic wave，SAW)装置160(以下简称为SAW 160)及天线170。混频器110将I数字基带数据SI与LO 130提供的第一载波混合。混频器120将Q数字基带数据SQ与LO 130提供的第二载波混合。所述第一载波及第二载波的相位差(phase difference)为90°。加法器140将所述已混合信号相加。功率放大器150放大加法器140的输出信号。SAW 160处理所述放大后信号并透过天线170传输所述处理结果。
【发明内容】
为提供高质量的射频信号，特提供以下技术方案：
本发明的实施方式提供一种传输并校准相位信号及振幅信号的发射机，包含：相位调制路径，用于传输相位信号；振幅调制路径，用于传输振幅信号；以及控制单元，延迟相位调制路径及振幅调制路径中至少一个上的信号。
本发明的实施方式另提供一种传输并校准相位信号及振幅信号的控制方法，包含：提供用于传输相位信号的相位调制路径；提供用于传输振幅信号的振幅调制路径；以及延迟相位调制路径及振幅调制路径中至少一个上的信号。
本发明的实施方式又提供一种传输并校准相位信号及振幅信号的发射机，包含：第一滤波器，依据第一信号产生相位信号；第二滤波器，依据第二信号产生振幅信号；以及控制单元，延迟第一信号及第二信号中至少一个。
以上所述的传输并校准相位信号及振幅信号的发射机及控制方法，能够通过补偿不同路径的延迟来实现相位信号及振幅信号的同步，从而产生高质量射频信号。
【附图说明】
图1是传统发射机的示意图。
图2是发射机的范例的示意图。
图3A是侦测模块的范例的示意图。
图3B是比较器的输出信号的范例的波形图。
图3C是比较器的输出信号的另一范例的波形图。
图3D是侦测模块的另一范例的示意图。
图4是PLL的范例的示意图。
图5是发射机的另一范例的示意图。
图6是发射机的另一范例的示意图。
图7是发射机的另一范例的示意图。
图8是控制方法的范例的流程图。
【具体实施方式】
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
图2是极坐标发射机(polar transmitter)200的范例的示意图。发射机200可传输并校准相位信号Φ(t)及振幅信号A(t)。在本实施例中，发射机200包含相位调制路径(phase modulation path)210、振幅调制路径(amplitude modulationpath)220及控制单元230。相位调制路径210传输相位信号Φ(t)，而振幅调制路径220传输振幅信号A(t)。控制单元230延迟相位调制路径210及振幅调制路径220中至少一个上的信号。
发射机200更包含校准单元240及数字调制器250。在校准模式下，校准单元240提供校准信号SD1至相位调制路径210，并提供校准信号SD2至振幅调制路径220。在本实施例中，校准信号SD1与校准信号SD2相同。
相位调制路径210及振幅调制路径220上可引入不同延迟，从而导致输出信号之间的延迟失配(mismatch)。在校准模式下，控制单元230用于侦测校准信号SD1及SD2之间的延迟差异，所述校准信号SD1及SD2已通过相位调制路径210及振幅调制路径220传输。在实施例中，控制单元230依据校准信号SD1及SD2之间的差异而调整延迟因子(delay factor)，以使相位调制路径210及振幅调制路径220中至少一个上的信号延迟。由于相位调制路径210及振幅调制路径220中至少一个上的延迟被补偿，因此相位调制路径210及振幅调制路径220上的信号同步。当校准信号SD1及SD2同步时，控制单元230停止侦测校准信号SD1及SD2之间地延迟差异并维持所述延迟因子。
在正常模式中，数字调制器250将I数字基带数据251及Q数字基带数据252转换成相位信号Φ(t)及振幅信号A(t)。相位调制路径210传输相位信号Φ(t)。振幅调制路径220传输振幅信号A(t)。由于控制单元230的延迟因子被调整，相位信号Φ(t)及振幅信号A(t)可在正常模式下同步到达组合器(combiner)260。组合器260将相位信号Φ(t)及振幅信号A(t)组合以产生射频(radio frequency，RF)信号SRF。
控制单元230包含延迟模块231及侦测模块232。在校准模式下，侦测模块232侦测相位调制路径210及振幅调制路径220上的信号之间的延迟差异，并依据所述侦测结果产生调整信号SADJ。当相位调制路径210及振幅调制路径220上的信号同步时，侦测模块232停止侦测所述差异并维持所述调整信号SADJ。延迟模块231依据所述调整信号SADJ延迟相位调制路径210及振幅调制路径220中至少一个上的信号。在本实施例中，延迟模块231依据所述调整信号SADJ延迟振幅调制路径220上的信号。
一般来说，滤波器可容易地引入延迟。在本实施例中，侦测模块232侦测配置于相位调制路径210上的滤波器(未画出)的输出信号Vt，以及配置于振幅调制路径220上的滤波器(例如222)的输出信号VL。
图3A是侦测模块232的示意图。侦测模块232包含差分产生器(differentialgenerator)311与312、比较器321与322及触发器(flip-flop)331。差分产生器311将输出信号Vt转换成Vt+与Vt-来传输。差分产生器312将输出信号VL转换成VL+与VL-来传输。其中，差分信号Vt+与Vt-称作第一差分对(differential pair)，差分信号VL+与VL-称作第二差分对。比较器321比较差分信号Vt+与Vt-并将比较结果传输至触发器331。比较器322比较差分信号VL+与VL-并将比较结果传输至触发器331。触发器331依据所述比较结果产生调整信号SADJ。
在本实施例中，触发器331是D型触发器。比较器321的输出信号传输至触发器331的输入端D。比较器322的输出信号传输至触发器331的时钟端CLK。当比较器322的输出信号从低电平变为高电平时，调整信号SADJ可跟随(follow)比较器321的输出信号。
图3B及图3C是比较器321及322的输出信号的不同范例的波形图。图3B及图3C所示的标记PM代表比较器321的输出信号，而标记AM则代表比较器322的输出信号。请参考图3B，当比较器322的输出信号从低电平变为高电平时，由于此时比较器321的输出信号为高电平，因此触发器331的输出信号(例如调整信号SADJ)为高电平。请参考图3C，当比较器322的输出信号从低电平变为高电平时，由于此时比较器321的输出信号为低电平，因此触发器331的输出信号为低电平。
图3D是另一个侦测模块232’的示意图。侦测模块232’包含电压产生器(voltage generator)313与314、比较器321’与322’及触发器331’。电压产生器313接收输出信号Vt并产生分割信号(divided signal)比较器321’比较输出信号Vt及分割信号分割信号可作为阈值电压以使比较器321’将输出信号Vt从正弦波(sine wave)转换成矩形波(rectangular wave)。电压产生器314接收输出信号VL并产生分割信号比较器322’比较输出信号VL及分割信号分割信号可作为阈值电压以使比较器322’将输出信号VL从正弦波转换成矩形波。触发器331’依据比较器321’及322’的比较结果产生调整信号SADJ。
在本实施例中，电压产生器313包含开关SW6、电容器C1及电阻器R1、R2，但并非仅限于此。开关SW6是通过控制信号SC1来控制，以使电容器C1可接收输出信号Vt或使电容器C1并接至电阻器R1及R2。首先，输出信号Vt被传输至电容器C1。然后，电容器C1连接至电阻器R1及R2。由于电阻器R1及R2是被连接成分压器(voltage divider)，因此可产生分割信号
类似地，电压产生器314包含开关SW7、电容器C2及电阻器R3及R4，但并非仅限于此。开关SW7是通过控制信号SC2来控制以使电容器C2可接收输出信号VL或使电容器C2并接至电阻器R3及R4。首先，输出信号VL被传输至电容器C2。然后，电容器C2连接至电阻器R3及R4。由于电阻器R3及R4是被连接成分压器，因此可产生分割信号
请参考图2，在校准模式下，所述相位调制路径210是指从补偿滤波器(compensation filter)2112至∑-Δ调制器(sigma-delta modulator，以下简称为SDM)2121及锁相环(phase-locked loop，以下简称为PLL)2122的路径。在正常模式下，所述相位调制路径210可进一步包含微分器(differentiator)2111。在本实施例中，微分器2111及补偿滤波器2112包含在处理单元211中。通过补偿滤波器2112，处理单元211可增强相位调制路径210上的信号的特定高频分量(highfrequency portion)。在正常模式中，微分器2111对相位信号Φ(t)进行微分，而补偿滤波器2112可增强相位调制路径210上的信号的特定高频分量。在校准模式下，补偿滤波器2112可增强校准信号SD1的特定高频分量。在一些实施例中，补偿滤波器2112可被省略。
在本实施例中，N分数PLL(fractional-N PLL)212包含SDM 2121及PLL2122。SDM 2121调制处理单元211的输出信号以产生已调制信号SMOD。PLL 2122是依据已调制信号SMOD而运作。
图4是PLL 2122的示意图。PLL 2122包含相位-频率侦测器(phase-frequencydetector，PFD)411、电荷泵(charge pump，CP)412、低通滤波器(low pass filter，以下简称为LPF)413、电压控制振荡器(voltage control oscillator，以下简称为VCO)414及分频器(frequency divider，以下简称为FD)415。PFD 411侦测参考频率FREF及反馈频率FFB2之间的相位差异。CP 412将相位差异转换为泵电流(pump current)ICP。LPF 413将泵电流ICP转换为输出信号Vt。VCO 414依据输出信号Vt产生反馈频率FFB1。FD 415依据已调制信号SMOD分割反馈频率FFB1以产生反馈频率FFB2。侦测模块232侦测LPF 413的输出信号Vt以获取相位调制路径210的延迟量(amount of delay)。
请参考图2，振幅调制路径220包含数模转换器(digital-to-analog converter，以下简称为DAC)221及滤波器222。DAC 221转换振幅调制路径220上的信号，然后所述信号通过滤波器222滤波。在校准模式下，DAC 221转换校准信号SD1，滤波器222滤波所述已转换校准信号以产生输出电压VL。在正常模式下，DAC 221转换振幅信号，而滤波器222对所述已转换振幅信号进行滤波。
请参考图2，在一个实施例中，发射机200可具有开关(switch)SW1～SW5。在校准模式下，开关SW1及SW2切换至校准单元240，以使相位调制路径210接收校准信号SD1而振幅调制路径220接收校准信号SD2。在此模式下，开关SW3切换至侦测模块232，以使输出电压VL被传输至侦测模块232。开关SW4打开(turned off)而开关SW5闭合(tuned on)，以使输出电压Vt被传输至侦测模块232。
在正常模式下，开关SW1及SW2切换至数位调制器250以使相位调制路径210及振幅调制路径220分别接收相位信号Φ(t)及振幅信号A(t)。此时，开关SW3切换至组合器260，开关SW4闭合而开关SW5打开。因此，组合器260接收并组合相位调制路径210及振幅调制路径220上的信号以产生RF信号SRF。
图5～7是发射机的其它范例500、600及700的示意图。除延迟模块231的位置外，图5～7都相似于图2。请参考图5，延迟模块231耦接于DAC 221及滤波器222之间。请参考图6，延迟模块231耦接于微分器2111及补偿滤波器2112之间。请参考图7，延迟模块231耦接于处理单元211及N分数PLL 212之间。
图8是控制方法800的流程图。控制方法800是用在发射机中以传输并校准相位信号及振幅信号。首先，提供相位调制路径以传输相位信号(步骤S810)。随后，提供振幅调制路径以传输振幅信号(步骤S820)。在校准模式下，校准单元分别提供第一校准信号及第二校准信号至相位调制路径及振幅调制路径。
之后，延迟相位调制路径及振幅调制路径中至少一个上的信号(步骤S830)。相位调制路径及振幅调制路径上的信号可被相位调制路径及振幅调制路径上的组件延迟。当相位调制路径及振幅调制路径分别接收第一校准信号及第二校准信号时，第一校准信号可比第二校准信号慢或者快。举例来说，若第二校准信号比第一校准信号快，则延迟第二校准信号。从而，可使第一校准信号及第二校准信号同步。
由于振幅调制路径上的信号被延迟，若提供相位信号至相位调制路径且提供振幅信号至振幅调制路径，则相位信号及振幅信号可为同步。在一个实施例中，I/Q数据是通过相位-振幅调制器(phase-amplitude modulator)来调制以分离相位信号及振幅信号。
请参考图2，控制单元230被用以决定哪一信号更快。在校准模式下，侦测模块232侦测第一校准信号及第二校准信号之间的延迟差异，然后依据侦测结果产生调整信号SADJ。延迟模块231依据所述调整信号SADJ来延迟第一校准信号及第二校准信号中至少一个。在图2及图5中，延迟模块231延迟振幅调制路径220上的信号。在图6及图7中，延迟模块231延迟相位调制路径210上的信号。
当第一校准信号及第二校准信号同步时，侦测模块232停止侦测所述差异并维持所述调整信号SADJ。由于维持侦测模块232的延迟水平(delay level)，相位调制路径210及振幅调制路径220上的信号同步。
一般来说，当相位调制路径或者振幅调制路径包含滤波器时，延迟可被容易地引入滤波器中。因此，在校准模式下，侦测模块232侦测所述已滤波信号。在一个实施例中，侦测模块232将所述已滤波信号转换为差分对，然后依据所述差分对来产生调整信号SADJ。
由于相位调制路径及振幅调制路径上的信号可被相位调制路径及振幅调制路径上的组件延迟，因此，可首先提供校准信号至相位调制路径及振幅调制路径。然后，侦测相位调制路径及振幅调制路径上的信号以决定哪一校准信号更快。之后，通过延迟模块来延迟更快的校准信号以使相位调制路径及振幅调制路径上的校准信号同步。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。