TWI898665B - 射頻發射器的阻抗校正方法及相關的電子裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露了一種射頻發射器的阻抗校正方法，其包含有以下步驟：(a) 產生一雙頻測試訊號至該射頻發射器以產生一射頻訊號；(b) 根據該射頻訊號以計算出一三階互調失真；(c) 計算該三階互調失真與一預設三階互調失真的一三階互調失真差異；以及(d) 若該三階互調失真差異不小於一臨界值，調整該射頻發射器的一阻抗，並重複步驟(b)、(c)，直到該三階互調失真差異小於該臨界值。

Description

射頻發射器的阻抗校正方法及相關的電子裝置

本發明係有關於電子裝置的射頻發射器。

在目前的射頻發射器中，通常會設置一個功率放大器以實現大功率的輸出。當設計功率放大器時，通常會考慮最大飽和輸出功率(saturation output power，Psat)而得到一最佳負載阻抗(optimal load impedance，Zopt)，再於晶片內部設計時將該最佳負載阻抗匹配至50歐姆(ohm)。然而，由於實際應用時射頻發射器中的功率放大器需要操作在線性放大區，故射頻發射器的增益最佳阻抗點可能會大幅地偏離50歐姆，而使得增益與線性度容易受到阻抗變化的影響。具體來說，在射頻發射器連接至天線之後，由於天線的阻抗會造成射頻發射器之負載的變化，故會影響到射頻發射器的功率以及誤差向量幅度(error vector magnitude，EVM)。

因此，本發明的目的之一在於提出一種射頻發射器及相關的阻抗校正方法，其可以改善射頻發射器的功率以及誤差向量幅度，以解決先前技術中所述的問題。

在本發明的一個實施例中，揭露了一種射頻發射器的阻抗校正方法，其包含有以下步驟：(a)產生一雙頻測試訊號至該射頻發射器以產生一射頻訊號；(b)根據該射頻訊號以計算出一三階互調失真；(c)計算該三階互調失真與一預設三階互調失真的一三階互調失真差異；以及(d)若該三階互調失真差異不小於一臨界值，調整該射頻發射器的一阻抗，並重複步驟(b)、(c)，直到該三階互調失真差異小於該臨界值。

在本發明的一個實施例中，揭露了一種電子裝置，其包含有一基頻電路、一射頻發射器、一回授電路、一三階互調失真計算電路及一阻抗調整電路。該基頻電路用以產生一雙頻測試訊號。該射頻發射器用以根據該雙頻測試訊號以產生一射頻訊號。該回授電路用以根據該射頻訊號以產生一功率頻譜密度，其中該功率頻譜密度包含了一基頻分量以及一三階互調分量。該三階互調失真計算電路用以根據該功率頻譜密度以計算出一三階互調失真，並計算出該三階互調失真與一預設三階互調失真的一三階互調失真差異。若該三階互調失真差異不小於一臨界值，該阻抗調整電路調整該射頻發射器的一阻抗，直到該三階互調失真差異小於該臨界值。

100:電子裝置

102:天線

110:基頻電路

120:數位類比轉換器

130:射頻發射器

140:回授電路

150:IMD3計算電路

160:阻抗調整電路

210:混波器

220:驅動級功率放大器

230:變壓器

240:功率放大器

250:可調式阻抗元件

300~312:步驟

L1:電感

C1,C2,C3:電容

第1圖為根據本發明一實施例之一電子裝置的示意圖。

第2圖為根據本發明一實施例之射頻發射器的示意圖。

第3圖為根據本發明一實施例之射頻發射器的阻抗校正方法的流程圖。

第1圖為根據本發明一實施例之一電子裝置100的示意圖。如第1圖所示，電子裝置100包含了一基頻電路110、一數位類比轉換器120、一射頻發射器130、一回授電路140、一三階互調失真(third-order intermodulation distortion，IMD3)計算電路150、一阻抗調整電路160及一天線102。在本實施例中，電子裝置100可以是任何具有無線通訊功能的電子裝置，例如筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦...等等。

第2圖為根據本發明一實施例之射頻發射器130的示意圖。如第2圖所示，射頻發射器130包含了一混波器210、一驅動級功率放大器220、一變壓器230、一功率放大器240、一可調式阻抗元件250、一電感L1及多個電容C1、C2、C3。在射頻發射器130的操作中，混波器210使用震盪訊號LO+、LO-來對基頻訊號TXBB+、TXBB-進行混波操作，以產生一射頻訊號。該射頻訊號透過電容C1、C2、C3、電感L1、驅動級功率放大器220、變壓器230及功率放大器240的處理之後，產生一放大後訊號。該放大後訊號接著透過可調式阻抗元件250傳送到後端的一平衡-不平衡轉換器(balanced to unbalanced)，並透過天線102傳送出去。

在一實施例中，射頻發射器130係為一微波發射器。

需注意的是，第2圖所示之射頻發射器130的電路架構僅是一個範例說明，而非是本發明的限制。在其他的實施例中，射頻發射器130中的部分元件可以移除，例如電感L1、多個電容C1、C2、C3、驅動級功率放大器220與變壓器230中的至少一部份可以自射頻發射器130中移除。此外，由於射頻發射器130的主要操作已為本領域具有通常知識者所熟知，而本發明的重點在於如何控制 可調式阻抗元件250的阻抗值，故射頻發射器130的詳細操作細節在此不贅述。

於先前技術中所述，由於在實際應用時射頻發射器130中的功率放大器240需要操作在線性放大區，故射頻發射器130的增益的最佳阻抗點可能會大幅地偏離50歐姆，而影響到射頻發射器130的功率以及誤差向量幅度。因此，本發明提出了一種射頻發射器130的阻抗校正方法，其可以藉由控制耦接於功率放大器240之輸出端的可調式阻抗元件250來得到對應到不同阻抗值的IMD3。由於IMD3與誤差向量幅度為正相關，故可以透過IMD3來決定出可調式阻抗元件250的適合阻抗值，以改善射頻發射器130的功率以及誤差向量幅度。

第3圖為根據本發明一實施例之射頻發射器130的阻抗校正方法的流程圖。於步驟300，流程開始，且電子裝置100上電並開始一阻抗校正流程。於步驟302，基頻電路110產生一雙頻測試訊號(two-tone test signal)。於步驟304，該雙頻測試訊號通過射頻發射器130後產生一射頻訊號，並根據該射頻訊號以計算出IMD3。具體來說，數位類比轉換器120對該雙頻測試訊號進行數位類比轉換操作以產生一類比雙頻測試訊號，以作為第2圖所示之基頻訊號TXBB+、TXBB-。射頻發射器130對該類比雙頻測試訊號進行處理以產生一射頻訊號至天線102。此外，回授電路140對該射頻訊號進行處理以得到一功率頻譜密度(power spectral density，PSD)，其中該功率頻譜密度包含了基頻分量以及三階互調分量，而IMD3計算電路150可以根據該功率頻譜密度所包含之基頻分量以及三階互調分量的功率來計算出IMD3。舉例來說，假設該雙頻測試訊號所包含的兩個頻率分別為f1、f2(假設f2大於f1)，則該功率頻譜密度包含了基頻分量f1、f2的功率、以及三階互調分量(2*f2-f1)、(2*f1-f2)的功率。IMD3計算電路150可以計算基頻分量f2之功率與三階互調分量(2*f2-f1)之功率的比值，以得到IMD3。

於步驟306，IMD3計算電路另外計算步驟304所得到之IMD3與一預設IMD3的一IMD3差異，其中預設IMD3可以是先前設計時對應到50歐姆的IMD3、或是其他任何在先前設計時所決定/測試出的IMD3。該IMD3差異可以是步驟304所得到之IMD3與該預設IMD3的一IMD3差值(亦即，步驟304所得到之IMD3減去該預設IMD3、或是其他任何可以反映出步驟304所得到之IMD3與該預設IMD3之差異的數值。

於步驟308，阻抗調整電路160判斷該IMD3差異是否小於一臨界值，其中該臨界值可以是2dBc、3dBc或其他任意適合的數值。若阻抗調整電路160判斷該IMD3差異不小於該臨界值，流程進入步驟310；而若阻抗調整電路160判斷該IMD3差異小於該臨界值，流程進入步驟312。

於步驟310，阻抗調整電路160產生一控制訊號以控制射頻發射器130中的可調式阻抗元件250具有不同的阻抗值，且流程回到步驟304，以再次計算步驟304所得到之IMD3與該預設IMD3的該IMD3差異，並判斷該IMD3差異是否小於該臨界值。

於步驟312，流程結束，此時射頻發射器130中可調式阻抗元件250的目前阻抗值即作為一最終阻抗值，以作為電子裝置100後續操作時射頻發射器130所使用的阻抗。

如第3圖的流程所述，在本發明之射頻發射器的阻抗校正方法中，若根據射頻訊號所計算出的IMD3差異不小於一臨界值，則阻抗調整電路160會不 斷調整射頻發射器130的阻抗，並重複步驟304、306，直到IMD3差異小於該臨界值為止。因此，透過本發明的阻抗校正方法，可以改善射頻發射器130的功率以及誤差向量幅度，以解決先前技術中所述的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

300~312:步驟

Claims (6)

1. 一種射頻發射器的阻抗校正方法，包含有：(a) 產生一雙頻測試訊號至該射頻發射器以產生一射頻訊號；(b) 根據該射頻訊號以計算出一三階互調失真(third-order intermodulation distortion，IMD3)；(c) 計算該三階互調失真與一預設三階互調失真的一三階互調失真差異；以及(d) 若該三階互調失真差異不小於一臨界值，調整該射頻發射器的一阻抗，並重複步驟(b)、(c)，直到該三階互調失真差異小於該臨界值；其中該射頻發射器包含了一混波器、一功率放大器及一可調式阻抗元件，該可調式阻抗元件耦接於該功率放大器的一輸出端，且步驟(d)包含有：若該三階互調失真差異不小於該臨界值，調整該可調式阻抗元件的一阻抗值，並重複步驟(b)、(c)，直到該三階互調失真差異小於該臨界值，其中該阻抗值至少包含一電阻值；以及該阻抗校正方法另包含有：(e) 若該三階互調失真差異小於該臨界值，將該可調式阻抗元件的一目前阻抗值作為一最終阻抗值，以作為後續操作時該射頻發射器所使用的該阻抗。
2. 如申請專利範圍第1項所述之阻抗校正方法，其中該三階互調失真差異為該三階互調失真與該預設三階互調失真的一三階互調失真差值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之阻抗校正方法，其中該射頻發射器為一微波發射器。
4. 一種電子裝置，包含有：一基頻電路，用以產生一雙頻測試訊號；一射頻發射器，用以根據該雙頻測試訊號以產生一射頻訊號；一回授電路，用以根據該射頻訊號以產生一功率頻譜密度(power spectral density，PSD)，其中該功率頻譜密度包含了一基頻分量以及一三階互調分量；一三階互調失真計算電路，用以根據該功率頻譜密度以計算出一三階互調失真(third-order intermodulation distortion，IMD3)，並計算出該三階互調失真與一預設三階互調失真的一三階互調失真差異；以及一阻抗調整電路，其中若該三階互調失真差異不小於一臨界值，該阻抗調整電路調整該射頻發射器的一阻抗，直到該三階互調失真差異小於該臨界值；其中該射頻發射器包含了混波器、一功率放大器及一可調式阻抗元件；以及若該三階互調失真差異不小於該臨界值，該阻抗調整電路調整該可調式阻抗元件的一阻抗值，直到該三階互調失真差異小於該臨界值，其中該阻抗值至少包含一電阻值；其中若該三階互調失真差異小於該臨界值，該阻抗調整電路將該可調式阻抗元件的一目前阻抗值作為一最終阻抗值，以作為後續操作時該射頻發射器所使用的該阻抗。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電子裝置，其中該三階互調失真差異為該三階互調失真與該預設三階互調失真的一三階互調失真差值。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電子裝置，其中該射頻發射器為一微波發射器。