片内射频信号处理电路及发射功率校准方法与流程

本发明涉及无线通信的，尤其涉及一种片内射频信号处理电路及发射功率校准方法。

背景技术：

1、射频芯片主要用于设备的对外通信，需要控制射频芯片发射功率的准确性，在实际使用中，射频芯片的发射功率需要准确到标称值±1dbm甚至0.5dbm以内。然而由于器件不一致、温度变化、器件老化等因素的影响，即便是基于同样的平台同样的设计，也会表现出不同的电性能，为了消除这种影响，都会在出厂之前对这些参数进行测量，以得到一些参数误差数据，并把这些误差数据进行存储，在实际使用时，会读取利用这些误差数据对实际参数进行补偿，以满足实际所需。

2、对射频芯片发射功率的线性校准中，在一个指定的信道上，从大功率到小功率做出完整的校准，保证设备能准确输出系统所要求的各个功率电平，修正无线设备输出的非线性，需要多次测试后，建立数学模型，按照数学模型去校准设备，求出每个设备自己的、较为准确的功率电平输出公式。

3、在现有技术中，对射频芯片的发射功率进行校准时，通常会在射频芯片外接一个频谱仪，利用频谱仪对射频芯片的发射功率进行逐个校准。然而，这一过程需要一定的仪器校准时间，而且操作较为繁琐，难以适用大批量芯片的逐个校准。因此，有必要开发一种射频芯片发射功率的校准电路，能够便捷的对芯片进行逐个校准。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种片内射频信号处理电路及发射功率校准方法，能够便捷的对芯片进行逐个校准。

2、第一方面，本发明提供一种片内射频信号处理电路，采用如下的技术方案：

3、包括数模转换器、低通滤波器、混频器、功率放大器、自校准源和发射机信号强度指示器；

4、所述数模转换器的输入端输入目标基带信号，所述数模转换器的输出端连接低通滤波器，所述目标基带信号包括同相信号和正交信号；

5、所述混频器用于将所述低通滤波器过滤过的同相信号和正交信号混合，将混合后的混频信号输入所述功率放大器；

6、所述功率放大器对所述混频信号进行放大，并将放大后的混频信号输入所述发射机信号强度指示器；

7、所述自校准源用于生成恒定功率的参考基带信号，并向所述发射机信号强度指示器输入所述参考基带信号；

8、所述发射机信号强度指示器设置有m档分段线性衰减网络，用于根据所述参考基带信号的恒定功率，对所述目标基带信号的发射功率进行分段校准；

9、所述发射机信号强度指示器的输出值，指示经所述发射机信号强度指示器校准后的校准基带信号的强度。

10、通过采用上述技术方案，将射频信号处理电路集成在射频芯片内，对射频芯片进行发射发功率校准时，无需外接频谱仪，提高了对射频芯片发射功率进行校准时的便捷性，同时降低了芯片在进行封装后测试的成本。

11、信号处理电路工作时，数模转换器的输入端接入目标基带信号，数模转换器对数字信号转换成模拟信号并输出至低通滤波器处，低通滤波器对数模转换器输出的模拟信号进行低通滤波，然后将其输入至混频器，混频器对经过低通滤波后的同相信号和正交信号进行混频，再将其输出至功率放大器，功率放大器对混频信号进行放大后，将其输出至发射机信号强度指示器内，发射机信号强度指示器内的分段线性衰减网络，对目标基带信号的发射功率进行分段校准；自校准源用于生成恒定功率的参考基带信号，并以参考基带信号的恒定功率作为发射机信号强度指示器进行分段校准的基准功率。

12、可选的，所述片内射频信号处理电路，还包括跨阻放大器、可编程增益放大器和模数转换器；

13、所述跨阻放大器接收所述校准基带信号，并对所述校准基带信号进行跨阻放大后，向所述可编程增益放大器输入所述跨阻放大后的校准基带信号；

14、所述可编程增益放大器接收所述跨阻放大后的校准基带信号，并对所述跨阻放大后的校准基带信号进行运算放大，向所述模数转换器输入运算放大后的校准基带信号；

15、所述模数转换器接收运算放大后的校准基带信号，输出值指示经所述发射机信号强度指示器校准后的校准基带信号的强度。

16、通过采用上述技术方案，发射机信号强度指示器对跨阻放大器进行信号输出，跨阻放大器对发射机信号强度指示器的输出信号进行跨阻放大后，可编程增益放大器接收跨阻放大器的输出信号，并对其放大后，经过模数转换器输出，模数转换器的输出即指示发射机信号强度指示器的输出信号强度。

17、第二方面，本发明提供一种发射功率校准方法，包括以下步骤：

18、获得自校准源输出参考基带信号的恒定功率；

19、基于所述恒定功率，根据发射机信号强度指示器的m档分段线性衰减网络，对目标基带信号的发射功率从大到小分段校准。

20、通过采用上述技术方案，获得自校准源输出参考基带信号时的恒定功率，使用恒定功率作为基准，并根据发射机信号强度指示器中的分段线性衰减网络，将目标基带信号的发射功率与恒定功率对齐，并将其依据分段线性衰减网络从大功率到小功率分多段进行校准，能够提高对目标基带信号发射功率的校准准确性，和提高校准后发射功率的线性程度。

21、可选的，所述获得自校准源的参考基带信号的恒定功率时，所述发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减为0。

22、通过采用上述技术方案，获得自校准源的恒定功率时，预先调整发射机信号强度指示器衰减网络的衰减为0，能够提高发射机信号强度指示器输出的温度，有利于在对目标基带信号的发射功率与恒定功率对齐的过程中，提高对齐的准确性。

23、可选的，所述获得自校准源的参考基带信号的恒定功率，包括：分别获得所述发射机信号强度指示器在自校准源恒定功率下的参考基带信号和功率放大器的混频信号，并分别输出为第一输出值和第二输出值，调节功率放大器的混频信号强度，使得第一输出值等于第二输出值，此时自校准源的恒定功率等于功率放大器在当前混频信号强度的输出功率。

24、通过采用上述技术方案，获得自校准源在参考基带信号下的恒定功率时，分别使用自校准源在恒定功率下输出的参考基带信号和功率放大器的混频信号输入至发射机信号强度指示器中，发射机信号强度指示器即会输出第一输出值和第二输出值，分别用于指示参考基带信号强度和混频信号强度；调节功率放大器的混频信号强度，使得第一输出值和第二输出值相等，此时自校准源的恒定功率即等于功率放大器在当前混频信号强度下的输出功率。由此，获得自校准源输出参考基带信号的恒定功率。

25、可选的，所述获得自校准源输出参考基带信号的恒定功率，包括以下步骤：

26、s110、所述发射机信号强度指示器接收所述自校准源在恒定功率下的参考基带信号，所述发射机信号强度指示器的输出为第一输出值；

27、s120、所述发射机信号强度指示器接收所述功率放大器的混频信号，所述发射机信号强度指示器的输出为第二输出值；

28、s130、调节所述功率放大器输出的混频信号的信号强度，直至所述第二输出值等于所述第一输出值，所述自校准源的恒定功率等于所述功率放大器在当前混频信号强度下的输出功率。

29、通过采用上述技术方案，获得自校准源在参考基带信号下的恒定功率时，预先使用自校准源在恒定功率下输出的参考基带信号输入至发射机信号强度指示器处，发射机信号强度指示器接收并输出为第一输出值，第一输出值指示参考基带信号的强度；再使用功率放大器的混频信号输入至发射机信号强度指示器处，发射机信号强度指示器并输出为第二输出值，第二输出值指示混频信号的强度；调节功率放大器输出混频信号的信号强度，从而调整第二输出值，使得第二输出值等于第一输出值，此时功率放大器在输出当前混频信号时的输出功率，即等于自校准源的恒定功率。由此，获得自校准源输出参考基带信号的恒定功率。

30、可选的，所述s110中，所述发射机信号强度指示器和所述自校准源处于工作状态，所述功率放大器关闭；所述s120中，所述发射机信号强度指示器和所述功率放大器处于工作状态，所述自校准源关闭。

31、可选的，所述s110中，所述自校准源工作前，对所述发射机信号强度指示器进行直流失调校正。

32、可选的，所述基于恒定功率，根据发射机信号强度指示器的m档分段线性衰减网络，对目标基带信号的发射功率从大到小分段校准，包括：

33、基于恒定功率，调节所述功率放大器的输出功率为基准功率，所述基准功率与所述恒定功率存在偏差，所述偏差小于1％；

34、将所述发射机信号强度指示器的衰减网络由衰减程度从大到小依次调节，线性降低所述功率放大器的输出功率，所述发射机信号强度指示器对目标基带信号的发射功率从大到小进行分段调节；

35、所述发射机信号强度指示器的输出值指示校准信号基带强度；线性降低后的所述功率放大器的输出功率与所述发射机信号强度指示器的输出值对应形成线性校准函数。

36、通过采用上述技术方案，对目标基带信号的发射功率进行分段校准时，基于自校准源的恒定功率，调节功率放大器的输出功率为基准功率，功率放大器输出的混频信号强度即为基准功率下输出的信号强度，且基准功率与恒定功率的偏差小于1％；以基准功率为线性校准的最大功率，依据发射机信号强度指示器的分段衰减网络，进行分段校准；逐渐降低功率放大器的输出功率，使得发射机信号强度指示器的输出值对应减小，此时功率放大器的输出功率与发射机信号强度指示器的输出值形成线性校准函数。

37、可选的，所述基于恒定功率，根据发射机信号强度指示器的m档分段线性衰减网络，对目标基带信号的发射功率从大到小分段校准，包括以下步骤：

38、s210、所述自校准源和所述发射机信号强度指示器工作，调节所述发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减程度为最大值的档位；所述发射机信号强度指示器接收所述自校准源在基准功率下输出的基准信号，所述基准信号经过所述发射机信号强度指示器衰减，所述发射机信号强度指示器的输出指示经衰减后基准信号的强度，并输出为第三输出值；

39、s220、所述自校准源关闭，所述功率放大器开启，保持所述发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减程度为最大值的档位；所述发射机信号强度指示器接收所述功率放大器输出的混频信号，所述发射机信号强度指示器输出衰减后的混频信号，所述发射机信号强度指示器对衰减后的混频信号输出为第四输出值；

40、s230、调节所述功率放大器输出的混频信号的信号强度，直至所述第四输出值等于第三输出值，所述功率放大器输出当前混频信号强度的输出功率等于所述基准功率与巴伦损耗之和；

41、s240、将所述发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减程度从大到小依次调节，并在每档衰减网络的线性区间内，逐渐降低所述功率放大器输出的混频信号强度，所述发射机信号强度指示器的输出值与所述功率放大器输出对应混频信号强度的输出功率，形成多段线性校准函数。

42、通过采用上述技术方案，对目标基带信号的发射功率进行分段校准时，预先调节发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减程度为最大值的档位，自校准源在基准功率下输出基准信号，发射机信号强度指示器接收基准信号后，经过衰减并输出为第三输出值；关闭自校准源，开启功率放大器，功率放大器向发射机信号强度指示器输入混频信号，发射机信号强度指示器接收混频信号后，经过衰减并输出为第四输出值；调节功率放大器输出混频信号的信号强度，使得第四输出值等于第三输出值，此时功率放大器的输出功率等于基准功率和巴伦损耗之和；以此时功率放大器的输出功率为最大功率，对发射机信号强度指示器的衰减网络的衰减程度从大到小依次调节，并在每档衰减网络的线性区间内，逐渐降低功率放大器的输出功率，发射机信号强度指示器的输出值对应功率放大器的输出功率，从而形成多段线性校准函数。

43、本发明的提供的片内射频信号处理电路及发射功率校准方法，至少具有以下一种有益技术效果：

44、(1)通过在射频芯片中内置射频信号处理电路，对射频芯片的发射功率进行校准时，无需外接频谱仪，同时可以降低芯片封装后的测试成本，并且提高对芯片进行逐个校准的效率；

45、(2)通过在校准电路中设置发射机信号强度指示，并且发射机信号强度指示设置有m档分段线性衰减网络，从而按照这些分段的衰减网络，可以对射频的发射功率从大功率到小功率，进行分段校准，得到对应的线性校准函数；

46、(3)对发射功率进行分段校准时，先获得自校准源的输出功率，利用自校准源的输出功率作为基准功率，依据发射机信号强度指示衰减网络中的分段线性区间，分段校准发射功率，提高了对发射功率校准的准确性和便捷性。