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专利号: 2021107186586
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,在正交系统和所述相位量化ADC之间设置有所述校准模块,用于对所述正交系统输出的IQ正交信号进行校准后传递给所述位量化ADC;

所述校准模块是由失调误差校准模块、增益误差校准模块、相位误差校准模块和时序控制模块组成;

所述时序控制模块是由单个周期生成模块以及半个周期生成模块构成,其中,单个周期生成模块对所接收的初始信号Q0和初始信号I0进行周期处理,输出信号Q0的单个周期信号T_Q1、原信号I0的单个周期信号T_I1以周期数T;

所述失调误差校准模块接收外部输入的初始信号Q0和初始信号I0、以及时序控制模块输出的单个周期信号T_Q1以及T_I1,并在一个周期内对初始信号Q0和初始信号I0进行积分处理,得出失调补偿因子a以及b,再利用失调补偿因子a以及b进行补偿,输出第一次校准后的Q1信号以及第一次校准后的I1信号;

所述半个周期生成模块对所接收的第一次校准后的Q1信号以及第一次校准后的I1信号进行半周期信号生成处理,输出信号为第一次校准后的Q0信号的半个周期信号T_Q2以及第一次校准后的I0信号的半个周期信号T_I2;

所述增益误差校准模块接收所述第一次校准后的Q1信号以及第一次校准后的I1信号以及时序控制模块输出的第一次校准后的Q0信号的半个周期信号T_Q2和第一次校准后的I0信号的半个周期信号T_I2,并在半个周期内对第一次校准后的Q0信号以及第一次校准后的I0信号进行积分处理,得到增益补偿因子K,再利用增益补偿因子K对所述第一次校准后的I1信号进行补偿,输出最终校准后的I2信号;

所述相位误差校准模块是接收所述第一次校准后的Q1信号和最终校准后的I2信号以及时序控制模块输出的第一次校准后的Q1信号的半个周期T_Q2、第一次校准后的I1信号的半个周期T_I2和周期数T,并对第一次校准后的Q1信号的半个周期T_Q2和第一次校准后的I1信号的半个周期T_I2进行做差处理,得到夹角θ,再利用夹角θ的补偿公式对所述第一次校准后的Q1信号进行补偿,输出最终校准后的Q2信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,所述单个周期生成模块是由2个过零比较器、2个上升沿触发器、4个下降沿触发器、2个加法器、4个减法器以及1个积分器组成;

第一过零比较器接收初始信号I0,并输出控制信号C_I0;

第一下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及所述控制信号C_I0,并输出信号D1_I0;

第一上升沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及控制信号C_I0,并输出信号D2_I0;

第五减法器接收信号D1_I0以及信号D2_I0,并输出信号S_I0;

第一加法器接收信号S_I0以及控制信号C_I0,并输出信号A_I0;

第二下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及控制信号A_I0,并输出信号D3_I0;

第六减法器接收被减信号D1_I0以及减信号D3_I0,并输出信号T_I1;

第六积分器接收信号T_I1,并输出自身积分结果为周期数T;

第二过零比较器接收初始信号Q0,并输出控制信号C_Q0;

第三下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及控制信号C_Q0,并输出信号D1_Q0;

第二上升沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及控制信号C_Q0,并输出信号D2_Q0;

第七减法器接收信号D1_Q0以及信号D2_Q0,并输出信号S_Q0;

第二加法器接收信号S_Q0以及控制信号C_Q0,并输出信号A_Q0;

第四下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号,以及控制信号A_Q0,并输出信号D3_Q0;

第八减法器接收被减信号D1_Q0以及减信号D3_Q0,并输出信号T_Q1。

3.根据权利要求1所述的一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,所述失调误差校准模块是由2个积分器、2个除法器、2个减法器组成;

第一积分器接收初始信号Q0并作为被积分数以及信号T_Q1并作为积分区间,从而输出周期数倍的失调误差因子Ta;

第一除法器接收周期数倍的失调误差因子Ta并作为被除数以及周期数T并作为除数,从而输出失调误差因子a;

第一减法器接收初始信号Q0并作为被减数以及失调误差因子a并作为减数,从而输出第一次校准后的Q1信号;

第二积分器接收初始信号I0并作为被积分数以及信号T_I1并作为积分区间,从而输出周期数倍的失调误差因子Tb;

第二除法器接收周期数倍的失调误差因子Tb并作为被除数以及周期数T并作为除数,从而输出失调误差因子b;

第二减法器接收初始信号I0并作为被减数以及失调误差因子b并作为减数,从而输出第一次校准后的I1信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,所述半个周期模块是由2个过零比较器、2个上升沿触发器、2个下降沿触发器以及2个减法器组成;

第三过零比较器接收第一次校准后的信号Q1,并输出控制信号C_Q1;

第五下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号以及控制信号C_Q1,并输出信号D1_Q1;

第三上升沿触发器接收初始值为“1”的电平信号以及控制信号C_Q1,并输出信号D2_Q1;

第九减法器接收信号D1_Q1以及信号D2_Q1,并输出信号T_Q2;

第四过零比较器接收第一次校准后的信号I1,并输出控制信号C_I1;

第六下降沿触发器接收初始值为“1”的电平信号以及控制信号C_I1,并输出信号D1_I1;

第四上升沿触发器接收初始值为“1”的电平信号以及控制信号C_I1,并输出信号D2_I1;

第十减法器接收信号D1_I1以及信号D2_I1,并输出信号T_I2。

5.根据权利要求1所述的一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,所述增益误差校准模块是由1个乘法器、2个积分器以及1个除法器组成;

第三积分器接收第一次校准后的信号Q1并作为被积分数以及信号T_Q2并作为积分区间,从而输出结果A;

第四积分器接收第一次校准后的信号I1并作为被积分数以及信号T_I2并作为积分区间,从而输出结果B;

第三除法器接收结果A并作为被除数以及结果B并作为除数,从而输出增益补偿因子K;

第一乘法器接收增益补偿因子K以及第一次校准后的信号I1,并输出最终校准后的I2信号。

6.根据权利要求1所述的一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准模块,其特征是,所述相位误差校准模块是由2个减法器、1个绝对值模块、1个积分器、1个三角函数模块以及2个乘法器组成;

第三减法器接收信号T_Q2并作为被减数以及信号T_I2并作为减数,从而输出信号EN;

绝对值模块接收信号EN,并输出信号|EN;

第五积分器接收信号|EN|,并输出自身积分结果为相位夹角差θ;

三角函数模块接收相位夹角差θ,并输出信号cscθ以及信号cotθ;

第二乘法器接收信号cscθ以及收第一次校准后的信号Q1,并输出信号cscθ×Q1;

第三乘法器接收信号cotθ以及最终校准后的I2信号,并输出信号cotθ×I2;

第四减法器接收信号cscθ×Q1以及信号cotθ×I2,并输出最终校准后的Q2信号。

7.一种用于相位量化ADC的IQ不平衡的校准方法,其特征是按如下步骤进行:步骤1、在单个周期中,利用上升沿触发器以及下降沿触发器对初始信号Q0和I0进行处理,得到初始信号Q0的单个周期信号T_Q1以及初始信号I0的单个周期信号T_I1;再利用积分器对单个周期信号T_I1进行处理,得到周期数T;

步骤2、在单个周期内,分别对初始信号I0以及Q0进行积分处理,得到失调补偿因子a以及b;

步骤3、将初始信号I0减去失调补偿因子a,得到第一次校准后的I1信号;将初始信号Q0减去失调补偿因子b得到第一次校准后的Q1信号;

步骤4、在半个周期中,利用上升沿触发器以及下降沿触发器分别对第一次校准后的I1信号和Q1信号进行处理,得到的第一次校准后的I1信号的半个周期信号T_I2以及第一次校准后的Q1信号的半个周期信号T_Q2;

步骤5、在半个周期内分别对第一次校准后的I1信号以及Q1信号进行积分处理,得到结果A和B,并将结果A与B相除得到增益补偿因子K;

步骤6、对第一次校准后的I1信号乘以增益补偿因子K,得到最终校准后的I2信号;

步骤7、将半个周期信号T_Q2与T_I2做差,得到信号EN,对信号EN进行绝对值以及积分处理从而得到初始信号Q0和初始信号I0的相位夹角差θ;利用式(1)得到最终校准后的Q2信号并输入到相位量化ADC中:

Q2=cscθ×Q1‑cotθ×I2      (1)。