TWI819324B

TWI819324B - 具有迴授校正機制的通訊裝置

Info

Publication number: TWI819324B
Application number: TW110123408A
Authority: TW
Inventors: 施冠宇; 顏孝璁
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-10-21
Also published as: US20220416824A1; US11770144B2; TW202301800A

Abstract

一種具有迴授校正機制的通訊裝置，包含：訊號傳送電路、訊號放大電路、天線、容感阻抗匹配電路及迴授校正電路。訊號傳送電路根據數位訊號產生射頻類比訊號。訊號放大電路對射頻類比訊號進行放大，以產生放大類比訊號。容感阻抗匹配電路將放大類比訊號傳送至天線進行傳送。迴授校正電路包含：迴授感性電路以及校正電路。迴授感性電路與容感阻抗匹配電路耦合以接收放大類比訊號，並產生迴授訊號。校正電路判斷迴授訊號相對射頻類比訊號之失真量，以調整訊號傳送電路及訊號放大電路至少其中之一的運作參數，進而降低失真量。

Description

具有迴授校正機制的通訊裝置

本發明是關於訊號收發技術，尤其是關於一種具有迴授校正機制的通訊裝置。

在通訊裝置中，訊號傳送電路在產生射頻訊號後尚須經由功率放大電路進行訊號的放大，再透過天線傳送出去。然而，由於功率放大電路所產生的放大訊號相對原本的射頻訊號而言大許多，容易產生失真。如果沒有有效的機制進行校正，將使功率放大電路輸出的線性度下降。

鑑於先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種具有迴授校正機制的通訊裝置，以改善先前技術。

本發明包含一種具有迴授校正機制的通訊裝置，包含：訊號傳送電路、訊號放大電路、天線、容感阻抗匹配電路以及迴授校正電路。訊號傳送電路配置以根據數位訊號產生射頻類比訊號。訊號放大電路配置以對射頻類比訊號進行放大，以產生放大類比訊號。容感阻抗匹配電路設置於訊號放大電路以及天線間，配置以將放大類比訊號傳送至天線進行傳送。迴授校正電路包含：迴授感性(inductive)電路以及校正電路。迴授感性電路配置以與容感阻抗匹配電路耦合以接收放大類比訊號，並產生迴授訊號。校正電路配置以判斷迴授訊號相對射頻類比訊號之失真量，以調整訊號傳送電路以及訊號放大電路至少其中之一的運作參數，進而降低失真量。

有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

100:通訊裝置

110:訊號傳送電路

120:訊號放大電路

130:天線

140:容感阻抗匹配電路

150:迴授校正電路

160:第一容感電路

165:第二容感電路

170:第一感性電路

175:第一容性電路

180:第二感性電路

185:第二容性電路

190:迴授感性電路

195:校正電路

500:通訊裝置

510:訊號接收電路

600:通訊裝置

AAN:放大類比訊號

C1:第一電容

C2:第二電容

C3:第三電容

DIN:數位訊號

FS:迴授訊號

L1:第一電感

L2:第二電感

L3:第三電感

LF:迴授電感

RAN:射頻類比訊號

SW1:第一開關

SW2:第二開關

SW3:第三開關

VDD:供應電壓

〔圖1〕顯示本發明之一實施例中，一種具有迴授校正機制的通訊裝置的電路圖；〔圖2〕顯示本發明一實施例中，第一電感、第二電感、第三電感以及迴授電感的佈局圖；〔圖3A〕至〔圖3D〕分別顯示本發明一實施例中，對應第一電感、第二電感、第三電感以及迴授電感的個別佈局圖；〔圖4〕顯示本發明另一實施例中，第一電感、第二電感、第三電感以及迴授電感的佈局圖；〔圖5〕顯示本發明另一實施例中，通訊裝置的電路圖；以及〔圖6〕顯示本發明又一實施例中，通訊裝置的電路圖。

本發明之一目的在於提供一種具有迴授校正機制的通訊裝置，藉由迴授感性電路的設置，有效地濾除放大類比訊號的諧波成分，並據以產生迴授訊號，使校正電路得以提升迴授校正的準確度。

圖1顯示本發明之一實施例中，一種具有迴授校正機制的通訊裝置100的電路圖。通訊裝置100包含：訊號傳送電路110、訊號放大電路120、天線130、容感阻抗匹配電路140以及迴授校正電路150。

訊號傳送電路110配置以根據數位訊號DIN產生射頻類比訊號RAN。於一實施例中，訊號傳送電路110可包含例如，但不限於數位訊號處理電路、數位至類比轉換電路、基頻及射頻訊號處理電路(未繪示)，以分別對數位訊號DIN進行數位訊號處理、數位至類比轉換、基頻至射頻間的升頻與訊號處理，進而產生射頻類比訊號RAN。

訊號放大電路120配置以對射頻類比訊號RAN進行放大，以透過例如，但不限於二差動輸出端產生放大類比訊號AAN。於一實施例中，訊號放大電路120為功率放大器(power ampiifier)，以達到訊號放大的目的。

容感阻抗匹配電路140設置於訊號放大電路120以及天線130間，配置以提供阻抗匹配，將放大類比訊號AAN傳送至天線130進行傳送。

在本實施例中，容感阻抗匹配電路140是電性耦接於訊號放大電路120的兩個差動輸出端，以接收放大類比訊號AAN。容感阻抗匹配電路140包含第一容感電路160以及第二容感電路165。

第一容感電路160與訊號放大電路120電性耦接，且包含相並聯之第一感性(inductive)電路170以及第一容性(capacitive)電路175。在本實施例中，第一感性電路170包含第一電感L1。第一容性電路175包含相串聯的第一電容C1、第二電感L2以及第二電容C2。

第二容感電路165與天線130電性耦接且包含相並聯之第二感性電路180以及第二容性電路185。於本實施例中，第二感性電路180包含第三電感L3，第二容性電路185包含第三電容C3。

須注意的是，上述的第一容感電路160以及第二容感電路165的結構僅為一範例。在不同實施例中，第一容感電路160以及第二容感電路165可依實際阻抗匹配的需求，以電容、電感甚或電阻等電路元件的不同串並聯組合實現。

迴授校正電路150包含：迴授感性電路190以及校正電路195。

迴授感性電路190包含迴授電感LF，配置以與容感阻抗匹配電路140耦合以接收放大類比訊號AAN，並產生迴授訊號FS。其中，迴授電感LF可提供對放大類比訊號AAN進行濾波的效果，降低迴授訊號FS中對應於放大類比訊號AAN的諧波的成分。

校正電路195配置以判斷迴授訊號FS相對射頻類比訊號RAN之失真量，以調整訊號傳送電路110以及訊號放大電路120至少其中之一的運作參數，進而降低失真量。在不同實施例中，校正電路195可調整不同的運作參數，以針對互調(intermodulation)的非線性項進行調整，提高訊號放大電路120的輸出線性度。

在部分技術中，迴授校正的機制是使校正電路195透過電容直接與訊號放大電路120耦接以接收放大類比訊號AAN來進行判斷與校正。然而這樣的方式將由於放大類比訊號AAN中具有難以濾除的諧波成分，而得到偏誤的失真量，進而使校正的準確度下降。

相對的，本案的通訊裝置100藉由迴授電感LF的配置可降低迴授訊號FS中對應於放大類比訊號AAN的諧波的成分，而得到較精準的失真量使迴授校正的準確度上升。並且，第一容感電路160中的第一容性電路175所包含的第一電容C1、第二電感L2以及第二電容C2可形成陷波濾波器(notch filter)，進一步降低迴授訊號FS中對應於放大類比訊號AAN的諧波的成分，亦對於迴授校正準確度的提升有所助益。

在一數值範例中，第一容感電路160以及迴授感性電路190中的各元件的元件參數(例如電容值與電感值)被設置以在2.5吉赫的操作頻率下，濾除放大類比訊號AAN的三階諧波(7.5吉赫)成分。

此時，第一電感L1的兩端的基頻成分(fundamental tone)與三階諧波成分的比值為14.14dBc。第三電感L3的兩端的基頻成分與三階諧波成分的比值為19.72dBc。迴授電感LF的兩端的基頻成分與三階諧波成分的比值為26.40dBc。因此，迴授電感LF所產生的迴授訊號FS將大幅降低三階諧波成分，達到更精準的迴授結果。

請同時參照圖2以及圖3A至圖3D。圖2顯示本發明一實施例中，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3以及迴授電感LF的佈局圖。圖3A至圖3D顯示本發明一實施例中，分別對應第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3以及迴授電感LF個別的佈局圖。

於一實施例中，包含在容感阻抗匹配電路140內的第一電感L1、第二電感L2以及第三電感L3是形成於相同的電路層。舉例而言，第一電感 L1、第二電感L2以及第三電感L3均形成於M7層。於一實施例中，部分第一電感L1的跨接線段形成於RDL層。

相對的，迴授電感LF則形成於不同於容感阻抗匹配電路140的另一電路層。舉例而言，迴授電感LF形成於M6層。此外，在本實施例中，迴授電感LF的線圈面積，是小於包含第一電感L1、第二電感L2以及第三電感L3的容感阻抗匹配電路140的線圈面積。

請參照圖4。圖4顯示本發明另一實施例中，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3以及迴授電感LF的佈局圖。

圖4中的第一電感L1、第二電感L2以及第三電感L3是與圖2繪示的相同。然而，在本實施例中，迴授電感LF的線圈面積，是大於包含第一電感L1、第二電感L2以及第三電感L3的容感阻抗匹配電路140的線圈面積。

須注意的是，上述第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3以及迴授電感LF的佈局與繞線方式僅為一範例。於其他實施例中，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3以及迴授電感LF可藉由其他的佈局與繞線方式實現。

請參照圖5。圖5顯示本發明另一實施例中，通訊裝置500的電路圖。

圖5的通訊裝置500與圖1的通訊裝置100類似，包含：訊號傳送電路110、訊號放大電路120、天線130、容感阻抗匹配電路140以及迴授校正電路150。並且，容感阻抗匹配電路140包含第一容感電路160以及第二容感電路165。在此不再就相同的元件進行贅述。

在本實施例中，在第一容感電路160的第一容性電路175中，第一電容C1以及第二電感L2間更包含第一開關SW1，第二電感L2以及第二電容C2間包含第二開關SW2。並且，在第二容感電路165的第二容性電路185中，包含相串聯之第三電容C3以及第三開關SW3。

在一實施例中，通訊裝置500為收發器(transceiver)，並在訊號傳送電路110外更包含訊號接收電路510。在訊號傳送模式中，天線130透過容感阻抗匹配電路140與訊號傳送電路110共同進行訊號傳送。此時，第一開關SW1、第二開關SW2以及第三開關SW3導通。而在訊號接收模式中，天線130透過容感阻抗匹配電路140與訊號接收電路510共同進行訊號接收。此時，第一開關SW1、第二開關SW2以及第三開關SW3停止導通。

由於訊號傳送電路110以及訊號接收電路510對於阻抗匹配的要求不同，因此第一開關SW1、第二開關SW2以及第三開關SW3可在訊號傳送模式以及訊號接收模式切換於導通與停止導通的狀態，提供不同的阻抗匹配。

請參照圖6。圖6顯示本發明又一實施例中，通訊裝置600的電路圖。

圖6的通訊裝置600與圖1的通訊裝置100類似，包含：訊號傳送電路110、訊號放大電路120、天線130、容感阻抗匹配電路140以及迴授校正電路150。在此不再就相同的元件進行贅述。

在本實施例中，訊號放大電路120透過單輸出端產生放大類比訊號AAN。容感阻抗匹配電路140僅包含第一容感電路160且電性耦接於供應電壓VDD以及單輸出端間。因此，本發明的通訊裝置亦可適用單端輸出的訊號放大電路120。

需注意的是，上述的實施方式僅為一範例。於其他實施例中，本領域的通常知識者當可在不違背本發明的精神下進行更動。

綜合上述，本發明中具有迴授校正機制的通訊裝置可藉由迴授感性電路的設置，有效地濾除放大類比訊號的諧波成分，並據以產生迴授訊號，使校正電路得以提升迴授校正的準確度。

雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。