摘要
零中频接收机由于结构简单、成本低、功耗低、集成度高等优点，近年来在通信、芯片领域受到广泛研究和应用。但是以混频器为典型的关键射频模拟器件易出现同相/正交相（In-Phase/ Quadrature，I/Q）两路不匹配的状况，引起直流偏置和 I/Q 不平衡，最终导致接收机性能的下降。通常，窄带零中频接收机中的 I/Q 不平衡分布在整个接收带内可近似视为是不变的，即与频率无关，其带来的误差在可接受范围内。但是 5G 时代的应用对窄带接收机提出了更高要求（可靠性、精度），继续将 I/Q 不平衡问题视为与频率无关不再合适。因此，急需在窄带应用中使用频率相关的I/Q不平衡校准技术。 本文针对窄带零中频接收机中 I/Q 不平衡问题提出了两种新颖的校准方案，构建了一种亚千兆赫兹窄带零中频接收机的数字接收通道。 首先，本文提出了一种与频率相关的前台 I/Q 不平衡校准技术。通过对接收带内特定的频点进行基于 alpha-beta 的单频点校准，使用最小二乘的方法将其补偿信息填充到整个接收带中，完成带内的 I/Q不平衡校准。该方案将窄带内的 I/Q不平衡视为与频率相关，在单频点校准技术的基础上引入宽带信号的 I/Q 不平衡校准策略对窄带信号进行校准。然后，在前台校准方案基础上再添加一级后台校准结构，设计了一种前、后台相结合的 I/Q 不平衡校准技术以获得更高的接收性能，并降低后台校准中系数迭代次数。 本文进而对上述 I/Q 不平衡校准方案完成了算法级和电路级的功能验证。实验结果表明，本文提出的前台校准方案能够使窄带接收机的镜像抑制比达到 58 dB，较传统前台校准结构提升 16%；本文提出的前、后台结合校准方案能够使接收机的镜像抑制比达到 64 dB，较传统前台校准结构提升 28%；设计方案中后台补偿滤波器系数的迭代次数为 7500 次，仅为普通后台校准结构的1/7。
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