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1、10申请公布号CN102104369A43申请公布日20110622CN102104369ACN102104369A21申请号200910253788622申请日20091217H03H7/06200601H03D1/0420060171申请人雷凌科技股份有限公司地址中国台湾新竹县72发明人廖哲宏74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人史新宏54发明名称复数滤波器及校正方法57摘要一种复数滤波器，用于处理一同相位信号及一正交相位信号，包含有一第一低通滤波器、一第二低通滤波器、一介于该第一低通滤波器与该第二低通滤波器间的一连结单元、一第一补偿电阻及一第二补偿电阻。该第一补偿电阻及该第。
2、二补偿电阻交错耦接于该第一低通滤波器与该第二低通滤波器的输入电阻。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图11页CN102104372A1/2页21一种复数滤波器，用于处理一同相位信号及一正交相位信号，该复数滤波器包含有一第一低通滤波器，用来接收该同相位信号，并输出一滤波结果；一第二低通滤波器，用来接收该正交相位信号，并输出另一滤波结果；一连结单元，耦接于该第一低通滤波器与该第二低通滤波器之间；一第一补偿电阻，其一端耦接于该第一低通滤波器的一第一输入电阻未接收该同相位信号的一端，另一端耦接于该第二低通滤波器接收该正交相位信号的一端；以及一第二补。
3、偿电阻，其一端耦接于该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端，另一端耦接于该第一输入电阻接收该同相位信号的一端。2根据权利要求1所述的复数滤波器，其中于该同相位信号与该正交相位信号的相位不匹配时，该第一输入电阻与该第二补偿电阻的比值是相关于该同相位信号与该正交相位信号的相位不匹配的程度。3根据权利要求1所述的复数滤波器，其中于该同相位信号与该正交相位信号的振幅不匹配时，该第一补偿电阻的电阻值远大于该第二输入电阻的电阻值，且该第二输入电阻与该第一输入电阻之比是相关于该同相位信号与该正交相位信号的振幅不匹配的程度。4根据权利要求1所述的复数滤波器，其中该第一输入电阻包含有并联的一定值电阻及一可变电。
4、阻。5根据权利要求1所述的复数滤波器，其中该第二输入电阻包含有并联的一定值电阻及一可变电阻。6根据权利要求1所述的复数滤波器，其还包含一缓冲单元，耦接于该第一输入电阻未接收该同相位信号的一端。7根据权利要求1所述的复数滤波器，其还包含一缓冲单元，耦接于该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端。8根据权利要求1所述的复数滤波器，其中该复数滤波器是一跳位式复数带通滤波器。9一种校正方法，用于一接收器中消除一同相位信号及一正交相位信号的不匹配，该接收器包含一复数滤波器用来滤除该同相位信号及该正交相位信号的镜像信号，该校正方法包含有形成一第一补偿电阻，该第一补偿电阻的一端耦接于该复数滤波器的一第一输入。
5、电阻未接收该同相位信号的一端，另一端耦接于该复数滤波器的一第二输入电阻接收该正交相位信号的一端；形成一第二补偿电阻，该第二补偿电阻的一端耦接于该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端，另一端耦接于该第一输入电阻接收该同相位信号的一端；以及根据该同相位信号与该正交相位信号的振幅不匹配的程度，决定该第二输入电阻与该第一输入电阻的比。10根据权利要求9所述的校正方法，其还包含根据该同相位信号与该正交相位信号的相位不匹配的程度，决定该第一输入电阻与该第二补偿电阻的比值。11根据权利要求9所述的校正方法，其还包含将该第一补偿电阻的电阻值设定为远大于该第二输入电阻的电阻值。权利要求书CN102104369。
6、ACN102104372A2/2页312根据权利要求9所述的校正方法，其还包含形成一缓冲单元，耦接于该第一输入电阻未接收该同相位信号的一端。13根据权利要求9所述的校正方法，其还包含形成一缓冲单元，耦接干该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端。14根据权利要求9所述的校正方法，其中该复数滤波器是一跳位式复数带通滤波器。权利要求书CN102104369ACN102104372A1/6页4复数滤波器及校正方法技术领域0001本发明是指一种复数滤波器及校正方法，尤指一种可通过少量且能简易集成的补偿电阻实现相位及振幅校正的复数滤波器及校正方法。背景技术0002在现今无线通讯系统的接收器中，能达到高度。
7、集成化及多模式的接收器架构有两大主流，一种为低中频LOWIF接收器，另一种为直接转换DIRECTCONVERSION，或称为零中频ZEROIF接收器。前者可避免直流偏移及低频噪声的问题，但会受到镜像信号IMAGESIGNAL的干扰。后者则相反，较无镜像信号干扰的问题，但会遭受到直流偏移及低频噪声的问题。0003时至今日，低中频的架构在无线通讯的传输和接收端上已获得广泛的应用，因此，如何解决低中频接收器中镜像干扰的问题也就成为产业界和学术界重要探讨的议题。现阶段最为普遍的做法是在低中频或超低中频接收器的架构中将无线射频信号自天线接收下来之后，利用一组混波装置对此射频信号做降频并输出一对正交信号，。
8、再利用一复数滤波器COMPLEXFILTER来处理该对正交信号。请参考图1，图1为已知一低中频接收装置10的示意图。低中频接收装置10用来处理一射频信号RF，其包含有一低噪声放大器LOWNOISEAMPLIFIER，LNA100、一本地振荡器102、一相移器PHASESHIFTER104、混频器106、108、一复数带通滤波器110、一模拟至数字转换器ANALOGTODIGITALCONVERTER112及一数字信号处理器114。低中频接收装置10的运作原理为业界所熟知，以下仅简述之。低噪声放大器100用来将信号振幅适度放大。本地振荡器102用来产生一本地振荡信号予混频器106，而相移器104。
9、则将本地振荡器102所产生的本地振荡信号的相位平移90后输出至混频器108。因此，通过相位差90的振荡信号，混频器106、108可将射频信号RF降频至特定频率，并输出一同相位INPHASE信号I及一正交相位QUADRATUREPHASE信号Q。信号I、Q互为正交，并夹杂镜像信号，而复数带通滤波器110则用来消除信号I、Q中的镜像信号，最后再通过模拟至数字转换器112转换为数字信号的型态，传至下一级数字信号处理器114作处理。0004在低中频接收装置10这类模拟、数字分工的架构中，一个重要的精神就是整个通道选取以及镜像消除的功能是由复数带通滤波器110完成，也就是说，关于信号处理的过程和运作方式。
10、是使用复数COMPLEX运算的架构，以期能对信号相位的部分作精确的控制。一般而言，复数带通滤波器110的实现方式有许多种，其中之一为跳位LEAPFROG式架构。举例来说，图2为一一阶跳位式复数带通滤波器20的示意图。一阶复数带通滤波器20主要由两低通滤波器亦为积分器200、202所组成，而低通滤波器200与202间则以电阻及反相器所组成的一连结单元连结。跳位式复数带通滤波器不限于图2所示的例，可拓展至多阶、差分式等，主要概念是将低通滤波器的频率响应特性平移至所需的中心频率处，以达到复数带通滤波功能。0005此外，由于低中频接收装置10将模拟及数字分工，若模拟部分即模拟至数字转说明书CN1021。
11、04369ACN102104372A2/6页5换器112之前发生相位或增益不匹配的问题，则难以通过数字部分完全消除。因此，已知技术已提出许多技术，着眼于正交信号I、Q的相位和振隔的校正，以达到消除镜像的目的。然而，这类校正机制大都仍建立在繁杂的运算，无法以少量且能与接收器简易集成的元件所实现。同时，为了处理镜像消除的问题而添加的繁杂运算和过多的外加元件反而容易衍生出如能源消耗等的问题。发明内容0006因此，本发明的主要目的即在于提供复数滤波器及校正方法。0007本发明揭露一种复数滤波器，用于处理一同相位信号及一正交相位信号，该复数滤波器包含有一第一低通滤波器，用来接收该同相位信号，并输出一滤波。
12、结果；一第二低通滤波器，用来接收该正交相位信号，并输出另一滤波结果；一连结单元，耦接于该第一低通滤波器与该第二低通滤波器之间；一第一补偿电阻，其一端耦接于该第一低通滤波器的一第一输入电阻未接收该同相位信号的一端，另一端耦接于该第二低通滤波器接收该正交相位信号的一端；以及一第二补偿电阻，其一端耦接于该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端，另一端耦接于该第一输入电阻接收该同相位信号的一端。0008本发明还揭露一种校正方法，用于一接收器中消除一同相位信号及一正交相位信号的不匹配，该接收器包含一复数滤波器用来滤除该同相位信号及该正交相位信号的镜像信号，该校正方法包含有形成一第一补偿电阻，该第一补偿电。
13、阻的一端耦接于该复数滤波器的一第一输入电阻未接收该同相位信号的一端，另一端耦接于该复数滤波器的一第二输入电阻接收该正交相位信号的一端；形成一第二补偿电阻，该第二补偿电阻的一端耦接于该第二输入电阻未接收该正交相位信号的一端，另一端耦接于该第一输入电阻接收该同相位信号的一端；以及根据该同相位信号与该正交相位信号的振幅不匹配的程度，决定该第二输入电阻与该第一输入电阻的比。附图说明0009图1为已知一低中频接收装置的示意图。0010图2为一一阶跳位式复数带通滤波器的示意图。0011图3A为图1的低中频接收装置未有不匹配时的信号示意图。0012图3B为一一阶跳位式复数带通滤波器的示意图。0013图4为图。
14、1的低中频接收装置有不匹配时的信号示意图。0014图5为本发明实施例一一阶跳位式复数带通滤波器的示意图。0015图6为本发明实施例一三阶跳位式复数带通滤波器的示意图。0016图7A及7B为图6的复数带通滤波器所输出的实部及虚部信号的频率响应示意图。0017图8为本发明实施例一三阶跳位式复数带通滤波器的示意图。0018图9为本发明实施例一校正程序的示意图。0019主要元件标号说明002010低中频接收装置0021RF射频信号说明书CN102104369ACN102104372A3/6页60022100低噪声放大器0023102本地振荡器0024104相移器0025106、108混频器002611。
15、0复数带通滤波器0027112模拟至数字转换器0028114数字信号处理器0029I同相位信号0030Q正交相位信号0031200、202低通滤波器003220一阶复数带通滤波器003390校正程序0034900、902、904、906、908、910步骤具体实施方式0035本发明通过少量且能与接收器简易集成的元件，改善同相位信号I及正交相位信号Q不匹配的问题。以下通过一连串的分析，说明本发明的概念。0036首先，以图1为例，当同相位信号I及正交相位信号Q匹配时，表示混频器106、108运作所依据的振荡信号是相同振幅且相位差90，则相关信号可以图3A表示。在图3A中，为简化说明，有限频宽的射频。
16、信号RF可表示为XSIGCOSLOIFTXIMAGCOSLOIFT，其中，XSIG为欲接收的信号成分，XIMAG为镜像信号成分。本地振荡信号及其90相位平移信号分别为ALOCOSLOT及ALOSINLOT，表示振幅及相位匹配。此外，为清楚说明，混频器106、108的混频结果另经过低通滤波的处理，以滤除高频成分。因此，经过混频器106、108及低通滤波处理后，同相位信号I及正交相位信号Q中分别包含镜像信号的实部成分及虚部成分0037接着，镜像信号的实部成分及虚部成分通过如图3B所示的一阶复数带通滤波器后，可得0038以及00390040若接收器的模拟部分发生相位或增益不匹配，其等效上可以例如为弦。
17、波信号的振荡信号的不匹配表示，因此，可将增益不匹配以振荡信号间的振幅比例RATIO表示，并说明书CN102104369ACN102104372A4/6页7将相位不匹配以振荡信号间的相位差表示，即如图4所示。由图4可知，当振荡信号的振幅与相位不匹配时，同相位信号I及正交相位信号Q中镜像信号的实部成分仍为而虚部成分会变成00410042为了消除振荡信号的振幅与相位不匹配所造成的影响，本发明的一实施例是于图3B所示的一阶复数带通滤波器中，增加电阻R1、R2，如图5所示，R1、R2两者电阻值的决定方式如下。0043当振荡信号的振幅与相位不匹配时，镜像信号的实部成分及虚部成分通过图5的一阶复数带通滤波器。
18、后，可得00440045以及004600470048观察可知，若令且R01RI2，则之式可简化为00490050再令可得00510052同理，针对若令且R1RI2，则可简化为说明书CN102104369ACN102104372A5/6页800530054再令可得00550056由上述可知，当增加电阻R1、R2后，通过调整复数带通滤波器的两输入电阻的比值可消除同相位信号I及正交相位信号Q的振幅不匹配，而通过调整输入电阻RI1与电阻R02的比则可消除同相位信号I及正交相位信号Q的相位不匹配。换言之，信号I、Q的振幅及相位不匹配可被独立地消除。如此一来，可大幅降低复杂度，更重要的是，本发明只需在原有。
19、复数带通滤波器中，增加交错于输入电阻的补偿电阻，再分别针对振幅增益及相位，调整输入电阻及补偿电阻的值，即可补偿振幅及相位的不匹配。0057在图1中，低中频接收装置10是将模拟及数字分工，若模拟部分发生不匹配的问题，则难以通过数字部分完全消除。在此情形下，本发明于原有架构中，在跳位式架构的复数带通滤波器110加入与输入电阻交错的补偿电阻，再分别针对振幅及相位，调整输入电阻及补偿电阻的值，即可独立地补偿振隔及相位的不匹配，进而达到消除镜像的目的。由此可知，本发明是以少量且能与接收器简易集成的补偿电阻所实现，既不需繁杂运算，也不会增加过多的能源消耗，可大幅改善已知技术的缺点。0058简单来说，本发明。
20、是于复数带通滤波器中，增加与输入电阻交错的补偿电阻，再分别针对振幅及相位，调整输入电阻及补偿电阻的值，即可补偿振幅及相位的不匹配。需注意的是，前述说明及实施例是以一阶跳位式复数带通滤波器为例，实际上，相同概念亦可应用于其它阶数的跳位式复数带通滤波器，如三阶、五阶等，或是不同型式的跳位式复数带通滤波器，如差分跳位式复数带通滤波器。简单来说，复数带通滤波器可视为一第一低通滤波器、一第二低通滤波器及介于第一低通滤波器与第二低通滤波器间的连接单元所组成。本发明的概念不在于改变复数带通滤波器原有架构，而是通过少量且能简易集成的补偿电阻实现相位及振幅校正。因此，本领域技术人员当可根据前述概念，轻易应用于其。
21、它复数带通滤波器中。0059举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例一三阶跳位式复数带通滤波器60的示意图。如图6所示，复数带通滤波器60的输入电阻RI1、RI2的两端耦接有交错的补偿电阻R1、R2。若以复数带通滤波器60实现于图1的复数带通滤波器110，则可分别针对振幅及相位，调整输入电阻RI1、RI2及补偿电阻R1、R2的值，以补偿振幅及相位的不匹配，进而达到消除镜像信号的目的。例如，图7A及7B分别为复数带通滤波器60所输出的实部及虚部信号的频率响应示意图，其中，点线表示未补偿振幅及相位时的频率响应，虚线表示仅补偿振幅时的频率响应，以及实线表示补偿振幅及相位后的频率响应。由图7A及7B可。
22、知，当振幅及相位未完全校正前，在负频带会有通带产生，此通带所通过的信号经过模拟至数字转换器后会调入FOLDIN正频带，因而影响低中频接收器的数字部分的运作。相较之说明书CN102104369ACN102104372A6/6页9下，经过调整输入电阻RI1、RI2及补偿电阻R1、R2的值后，振幅及相位的不匹配可被补偿，以提升可靠度。0060在图6中，为了避免调整输入电阻RI1、RI2时影响后端积分器低通滤波器的运作，可如图8的一复数带通滤波器80所示，其加入了缓冲器800、802，并以电阻RFIX与可变电阻RP1的并联实现输入电阻RI1，以及以电阻RFIX与可变电阻RP2的并联实现输入电阻RI2。。
23、0061另外，在调整输入电阻RI1、RI2及补偿电阻R1、R2的值以补偿振幅及相位的不匹配时，较佳地可使用单一镜像弦波进行校正，并先校正增益，再校正相位；亦即，先调整输入电阻RI1、RI2的比使复数滤波器镜像输出功率最小，再调整可使复数滤波器镜像输出功率最小的输入电阻RI1与电阻R2的比或输入电阻RI2与电阻R1的比0062因此，针对跳位式复数带通滤波器的增益及相位校正，可归纳为一校正程序90，如图9所示。校正程序90包含以下步骤0063步骤900开始。0064步骤902形成一第一补偿电阻，该第一补偿电阻的一端耦接于复数滤波器的一第一输入电阻未接收同相位信号I的一端，另一端耦接于复数滤波器的一。
24、第二输入电阻接收正交相位信号Q的一端。0065步骤904形成一第二补偿电阻，该第二补偿电阻的一端耦接于该第二输入电阻未接收正交相位信号Q的一端，另一端耦接于该第一输入电阻接收同相位信号I的一端。0066步骤906根据同相位信号I与正交相位信号Q的振幅不匹配的程度，决定该第二输入电阻与该第一输入电阻的比。0067步骤908根据同相位信号I与正交相位信号Q的相位不匹配的程度，决定该第一输入电阻与该第二补偿电阻的比值。0068步骤910结束。0069校正程序90的详细说明可参考前述，在此不赘述。0070综上所述，本发明于复数带通滤波器中，增加与输入电阻交错的补偿电阻，再分别针对振幅及相位，调整输入电。
25、阻及补偿电阻的值，即可补偿增益及相位的不匹配。因此，本发明不需改变复数带通滤波器原有架构，而仅通过少量且能简易集成的补偿电阻实现相位及振幅校正，既不需繁杂运算，也不会增加过多的能源消耗，可大幅改善增益及相位校正的效率。0071以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。说明书CN102104369ACN102104372A1/11页10图1说明书附图CN102104369ACN102104372A2/11页11图2说明书附图CN102104369ACN102104372A3/11页12图3A说明书附图CN102104369ACN10210。
26、4372A4/11页13图3B说明书附图CN102104369ACN102104372A5/11页14图4说明书附图CN102104369ACN102104372A6/11页15图5说明书附图CN102104369ACN102104372A7/11页16图6说明书附图CN102104369ACN102104372A8/11页17图7A说明书附图CN102104369ACN102104372A9/11页18图7B说明书附图CN102104369ACN102104372A10/11页19图8说明书附图CN102104369ACN102104372A11/11页20图9说明书附图CN102104369A。