專利名稱：射頻pwm&ppm調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)輸入信號產(chǎn)生第一和第二相位調(diào)制載波信號的 方法，具體地，涉及根據(jù)權(quán)利要求l的根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第一 和第二相位調(diào)制載波信號以構(gòu)造用于功率放大器的驅(qū)動信號的方法， 以及根據(jù)權(quán)利要求7的用于根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第一和第二相 位調(diào)制載波信號的調(diào)制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有類型的FM調(diào)制方案，例如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)中的 高斯最小頻移鍵控(GMSK)，正在相對低效率地使用頻譜。 一個原因 是，F(xiàn)M調(diào)制不在信號包絡(luò)中承載信息。換言之，理想的FM調(diào)制包括 恒定的信號包絡(luò)，其中傳輸信號的幅度不承載信息。在下一代數(shù)字蜂 窩無線系統(tǒng)中對正交幅度調(diào)制(QAM)的使用是標(biāo)準(zhǔn)的，以達到更高 的頻譜效率。
如前面提到的QAM—樣，極化調(diào)制具有非恒定的信號包絡(luò)。因此，
這樣的信號的放大需要線性功率放大器。然而，線性模式或線性配置 的放大器比例如目前在FM類型的調(diào)制器中使用的C類或D類功率放大
器效率低。此外，在發(fā)射機設(shè)備中，尤其在類似移動終端的熱限制 (thermally limited)設(shè)備中，傳統(tǒng)的線性功率放大器引起了發(fā)熱和/ 或工作時間問題。
為了減小這樣的影響，引入了基于開關(guān)模式功率放大器的新的發(fā) 射機結(jié)構(gòu)。理論上開關(guān)模式功率放大器能夠達到100的功率效率并且不
顯著改變輸入調(diào)制信號的相位，然而開關(guān)模式功率放大器是極其幅度 非線性的。這樣，根據(jù)由D.C.Cox在"Linear Amplification with Nonlinear Components" ， IEEE Transactions an Communications ， COM-22 ， pp.l942-1945，Dec.l974中所提出的使用非線性組件的線性放大(LINC)可以得知，可以利用恒定幅度并且僅相位變化的2個脈沖調(diào)制信號來表 示幅度和相位均變化的任何帶通信號。因此，可以采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?復(fù)合調(diào)制的信號轉(zhuǎn)換成包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖相位調(diào)制
(PPM)的脈沖的相應(yīng)脈沖信號，所述脈沖信號稱作相位調(diào)制脈沖寬 度調(diào)制信號(PWM-PPM)。
除了以上論述的一般概念以外，在現(xiàn)有技術(shù)中存在控制功率放大 器(PA)的幾個方式。 一類極化調(diào)制解決方案是通過對RF功率放大 器的電源電壓進行調(diào)制來添加AM分量的那些極化調(diào)制解決方案。例 如，US 6， 794， 931涉及該方式。為了是功率有效的，應(yīng)該通過有效 的開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器來進行電源電壓調(diào)制。然而，很難實現(xiàn)高調(diào)制帶 寬以及擺脫開關(guān)波動(ripple)。
第二類極化調(diào)制解決方案是利用2-電平PWM信號驅(qū)動開關(guān)PA 的輸入的那些極化調(diào)制解決方案，其中通過將AM和PM調(diào)制的載波信 號與具有至少是載波頻率2倍的基頻的三角(或鋸齒)信號相比較產(chǎn)生 所述2-電平PWM信號。該解決方案的問題是引起過采樣的高PA開關(guān) 頻率以及針對三角(或鋸齒)信號的嚴(yán)格線性要求。此外，在發(fā)生PWM 轉(zhuǎn)換之前還應(yīng)該已經(jīng)對載波進行了線性AM調(diào)制。
第三類極化調(diào)制解決方案是利用2-電平脈沖-密度信號驅(qū)動開關(guān) PA的輸入的那些極化調(diào)制解決方案，其中例如利用如R.schier在 "Bandpass Sigma-Delta Modulation", Electronic Letters, Vol,25， No.23， Nov.l989中所描述的帶通sigma-delta轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所述2-電平脈沖-密度 信號。該解決方案的重要問題是，所需要的高PA開關(guān)頻率引起顯著的 過采樣比。

發(fā)明內(nèi)容
如以上論述的，因為例如采用比較器和線性斜波基準(zhǔn)信號的傳統(tǒng) 方法未能達到斜坡基準(zhǔn)載波的高線性要求，所以在RF頻率處產(chǎn)生相位 調(diào)制的PWM信號并不是無價值的。因此，需要有效的轉(zhuǎn)換方法以及設(shè) 備以將極化調(diào)制的輸入信號轉(zhuǎn)換成二或三態(tài)信號而不丟失原始信息。 因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種產(chǎn)生相位調(diào)制PWM信號的方法以及設(shè)備，所述相位調(diào)制PWM信號可以用于以功率有效開關(guān)模式驅(qū)動功 率放大器。作為一般目的，應(yīng)該避免前面提到的問題或應(yīng)該至少減小 所述問題的影響。
利用根據(jù)權(quán)利要求l的一種根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第一和第 二相位調(diào)制載波信號以構(gòu)造用于功率放大器的驅(qū)動信號的方法實現(xiàn)了 該目標(biāo)。從而，該方法包括步驟分別地通過將與輸入信號的幅度相 對應(yīng)的第一相位信息同與輸入信號的相位相對應(yīng)的第二相位信息求 和、以及從所述與輸入信號的相位相對應(yīng)的第二相位信息中減去所述 與輸入信號的相位相對應(yīng)的第一相位信息，獲得第一調(diào)制器自變量和
第二調(diào)制器自變量；通過分別采用第一sin函數(shù)和cos函數(shù)對第一調(diào)制 器自變量進行變換產(chǎn)生第一和第二基帶信號，并且通過采用第二sin函 數(shù)和cos函數(shù)對第二調(diào)制器自變量進行變換產(chǎn)生第三和第四基帶信號； 分別將第一和第三基帶信號與正交載波信號的cos分量混頻為第一和 第三載波乘積，并且分別將第二和第四基帶信號與正交載波信號的sin 分量混頻為第二和第四載波乘積；以及分別將第一和第二載波乘積相 加，并且將第三和第四載波乘積相加，以分別輸出第一和第二相位調(diào) 制載波信號。
此外，利用根據(jù)權(quán)利要求7的用于根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第 一和第二相位調(diào)制載波信號的調(diào)制器實現(xiàn)了該目的。從而，該調(diào)制器
包括預(yù)失真裝置，被配置為分別以與輸入信號的幅度相對應(yīng)的第 一相位信息和與輸入信號的相位相對應(yīng)的第二相位信息之和以及之差 產(chǎn)生第一調(diào)制器自變量和第二調(diào)制器自變量；與預(yù)失真裝置連接的基 帶信號發(fā)生裝置，被配置為通過分別利用第一sin函數(shù)和第一cos函數(shù)
對第一調(diào)制器自變量進行變換產(chǎn)生第一基帶信號和第二基帶信號，以 及被配置為分別利用第二sin函數(shù)和第二cos函數(shù)對第二調(diào)制器自變量 進行變換產(chǎn)生第三基帶信號和第四基帶信號；第一線性混頻裝置和第 二線性混頻裝置，各被配置為將輸入信號與正交載波信號的cos分量相 乘以分別輸出第一載波乘積和第二載波乘積，以及第三線性混頻裝置 和第四線性混頻裝置，各被配置為分別將第二基帶信號和第四基帶信 號與正交載波信號的sin分量相乘以分別輸出第三載波乘積和第四載波乘積，其中，將第一基帶信號輸入第一線性混頻裝置，將第二基帶 信號輸入第三線性混頻裝置，將第三基帶信號輸入第二線性混頻裝置， 將第四基帶信號輸入第四線性混頻裝置；以及第一求和裝置，被配置 為對第一載波乘積和第三載波乘積求和，并且被配置為輸出第一相位 調(diào)制載波信號；以及第二求和裝置，被配置為對第二載波乘積和第四 載波乘積求和，并且被配置為輸出第二相位調(diào)制載波信號。
本發(fā)明的第二方面關(guān)注對第一相位調(diào)制載波信號和第二相位調(diào) 制載波信號的使用。因此，在第一實施例中，該方法還包括步驟將 第一和第二相位調(diào)制載波信號中的每個限幅為第一2-電平相位調(diào)制載 波信號和第二2-電平相位調(diào)制載波信號。第一實施例還包括步驟利 用NOR函數(shù)將第一和第二2-電平相位調(diào)制載波信號與第一相位調(diào)制的 脈沖寬度信號組合，以及利用AND函數(shù)將第一和第二2-電平相位調(diào)制 載波信號與第二相位調(diào)制的脈沖寬度信號組合。有利地，第一和第二 相位調(diào)制脈沖寬度信號中的每個能夠用于驅(qū)動不平衡的功率放大器。 值得注意的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很清楚的是可以利用其它邏 輯函數(shù)對第一和第二2-電平相位調(diào)制載波信號進行組合實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)
明的信號。
在對第一實施例的進一步開發(fā)中，該方法還可以包括步驟通過 利用差分放大將第一和第二相位調(diào)制脈沖寬度信號組合，形成用于驅(qū) 動功率放大器的平衡的相位和脈沖寬度調(diào)制載波信號。
根據(jù)還可以與第一實施例一起進行使用的第二實施例，該方法還 可以包括步驟將第一和第二相位調(diào)制載波信號合并到能夠用于采用
線性模式驅(qū)動功率放大器的包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號。在幾乎沒有對
外部RF電路作改變的情況下，這樣的線性調(diào)制器能夠理想地用于線性 PA構(gòu)思。此外，作為對本發(fā)明的另外的開發(fā)，第一和第二實施例的組
合提供了多模式配置所需要的靈活性，在所述多模式配置中
PWM-PPM模式和LM模式是選擇性地可用的。
此外，在恒定包絡(luò)信號(僅PM)的情況下或在驅(qū)動的開關(guān)功率 設(shè)備之后進行AM調(diào)制時，脈沖寬度調(diào)制可以用于AGC或功率控制。 通過對PA的電源進行簡單的調(diào)節(jié)，可以結(jié)合功率控制的傳統(tǒng)方式來使用該功率控制方法。該結(jié)合將為功率控制帶來更高的動態(tài)范圍。
關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器，在該調(diào)制器的第一實施例中，調(diào)制器 還包括第一組合裝置，所述第一組合裝置包括第一和第二限幅裝置或
正負號函數(shù)(signum-functionality)，將所述第一和第二限幅裝置或正 負號函數(shù)配置為分別將第一相位調(diào)制載波信號和第二相位調(diào)制載波信 號限幅為第一2-電平相位調(diào)制載波信號和第二2-電平相位調(diào)制載波信 號。第一組合裝置還包括NOR函數(shù)和AND函數(shù)，第一相位調(diào)制載波信 號和第二相位調(diào)制載波信號都輸入NOR函數(shù)和AND函數(shù)，其中分別將 NOR函數(shù)和AND函數(shù)配置為將第一2-電平相位調(diào)制載波信號與第二2-電平相位調(diào)制載波信號組合，其中NOR函數(shù)的輸出是第一相位調(diào)制的 脈沖寬度信號，AND函數(shù)的輸出是第二相位調(diào)制的脈沖寬度信號。可 以利用布置在比較器配置中的運算放大器裝置來實現(xiàn)第一和第二限幅 裝置或正負號函數(shù)。
在第二實施例中，調(diào)制器還包括具有求和裝置的第二組合裝置， 將所述求和裝置配置為將第一相位調(diào)制載波信號和第二相位調(diào)制載波 信號求和為包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號。該信號還能夠用于以線性配置 驅(qū)動功率放大器。因此，還可以稱作調(diào)制器的線性調(diào)制模式(LM)的 第二實施例提供了線性調(diào)制的載波信號，在幾乎沒有對外部RF電路作 改變的情況下，所述線性調(diào)制的載波信號可以理想地用于線性PA構(gòu) 田
心o
在另外的實施例中，第二組合裝置還可以包括反向裝置，所述 反向裝置與求和裝置的輸出相連接，并且將所述反向裝置配置為提供 包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號的反向版本。根據(jù)包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號 的兩個版本，還能夠通過利用差分放大器將包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號 組合來實現(xiàn)用于驅(qū)動平衡的功率放大器的平衡的相位和脈沖寬度調(diào)制 載波信號。
還可以將調(diào)制器的第二實施例與該調(diào)制器的第一實施例一起使 用，作為對第一和第二實施例的組合。本發(fā)明的這個開發(fā)提供了關(guān)于 本發(fā)明的方法所討論的靈活性。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)多模式調(diào)制器，在所
述多模式調(diào)制器中PWM-PPM模式和LM模式是選擇性可用的。因此，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思的調(diào)制器能夠有利地提供最大的靈活性。因此，調(diào) 制器適于在多模式構(gòu)思中使用，所述多模式打開了應(yīng)用的廣泛領(lǐng)域，
如用于WLAN、 WPAN、藍牙、OFDM、 GSM、 UMTS、 CDMA、以
及低功率移動通信設(shè)備等的有效調(diào)制的發(fā)射機。
簡單地，本發(fā)明的一般構(gòu)思基于以下理解能夠?qū)⒄{(diào)制輸入信號 的AM或包絡(luò)信息傳送至變化脈沖寬度信號(PWM信號)，同時能夠?qū)?相位調(diào)制直接傳送至該PWM信號的相位調(diào)制。因此，作為結(jié)果的信號 是PWM-PPM信號。在平衡以及不平衡的配置中，通過使用開關(guān)放大 級能夠有效地放大這樣的信號。本發(fā)明僅需要4個線性RF混頻器和兩 個加法器，這4個線性RF混頻器和兩個加法器是構(gòu)建調(diào)制器唯一需要 的外部RF構(gòu)造塊。也就是說，本發(fā)明的基本思想在于對4個基帶信號 的調(diào)制的方式，以及對RF調(diào)制的信號的組合的方式。具體地，本發(fā)明 不需要線性斜坡信號并且不具有關(guān)于外部調(diào)制器的帶寬限制。僅有的 帶寬限制是對使用的D/A轉(zhuǎn)換器的帶寬限制，該D/A轉(zhuǎn)換器提供基帶信
號


通過以下參考附圖對本發(fā)明實施例的詳細描述，將更全面地理解
本發(fā)明，附圖中
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的方法以及新調(diào)制器的核心的基本結(jié)構(gòu)； 圖2是包括PWM-PPM模式的調(diào)制器的第一實施例以及包括LM模
式的調(diào)制器的第二實施例的圖示；
圖3是由圖1和2的調(diào)制器所進行的信號處理的圖示； 圖4是由圖1和2的調(diào)制器所進行的信號處理的另外的圖示；以及 圖5是脈沖串信號的脈沖，用于示出所使用的數(shù)學(xué)表達式。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，考慮將調(diào)制的信號的幅度調(diào)制(AM)信息(或包 絡(luò)信息)傳送至變化的脈沖寬度信號(PWM信號)。能夠?qū)⑾辔徽{(diào)制 (PM)信息直接傳送至PWM信號的相位調(diào)制。在極化調(diào)制的輸入信號的情況下，所產(chǎn)生的信號是PWM-PPM信號，通過在開關(guān)模式下使 用放大器能夠有效的放大所述PWM-PPM信號。
首先為了更好地解釋，作為最廣泛的情況，假設(shè)輸入信號Sm(t)是
極化調(diào)制的信號，能夠利用幅度分量A(t)和相位分量S(t)表示所述極化
調(diào)制的信號。還能夠?qū)⑦@樣的輸入信號表示為具有同相分量I(t)和正交
分量Q(t)的復(fù)合基帶信號。值得注意的是，可以采用幾種不同的數(shù)學(xué)
形式來表示輸入基帶信號，然而效果是相同的。
在下文中，將對基帶信號分量的所需的預(yù)失真進行詳細解釋。笛
卡爾格式的復(fù)合基帶信號的描述是
^/,」=柳+/^^ (la) 通過以下方程給出了方程(la)的信號的相位O)p(t)和標(biāo)準(zhǔn)化包絡(luò)<formula>formula see original document page 11</formula>采用圖7所示脈沖的脈沖串的傅里葉序列是
<formula>formula see original document page 11</formula>(2a)
在下文中，將得到在基頻及其諧波的幅度與占空比之間的關(guān)系。 利用以下方程給出了作為占空比的函數(shù)的基頻的n次諧波的幅度<formula>formula see original document page 11</formula>(2b)
對于根據(jù)本發(fā)明的PWM調(diào)制，通過相應(yīng)預(yù)失真可以實現(xiàn)為作為d 的函數(shù)的An連續(xù)增大或減小的值域。對于與一次諧波相對應(yīng)的h4并 且n-l，對于占空比d的值域是
，并且對于幅度Ai的值域是
。因此，根據(jù)以上的方程(2b)，占空比d(t)對于h^并且n-l 變成
<formula>formula see original document page 11</formula>也就是說，采用在從0到2/兀范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化的包絡(luò)信號對占空比的 控制將引起采用包絡(luò)信息作為調(diào)制信息的對PWM信號的一次諧波的
線性脈沖寬度調(diào)制。通過將包絡(luò)A,(t)標(biāo)準(zhǔn)化到范圍[O...l]還能夠?qū)⒎?程(3a)進一步簡化?，F(xiàn)在，對幅度A，(t)的最終預(yù)失真引起占空比
d(t)為<formula>formula see original document page 12</formula>(3b)
根據(jù)以下方程可以將方程(3b)所表示的占空比信息d(t)轉(zhuǎn)化成 相位調(diào)制(PM):
<formula>formula see original document page 12</formula>(4a)
Ow=(l-2d(我 (4b) 此外，可以將輸入信號Sin(t)的相位信息直接用于對PWM信號的調(diào) 制并且采用以下方程表示
a我(,)) (5) 現(xiàn)在參考圖l，將對根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器100的核心進行描述，其
中將利用調(diào)制器輸入信號Sin(t)在數(shù)字域開始從左至右對信號進行解
釋。輸入信號Si"t)可以是由該輸入信號的I和Q分量表示的復(fù)合信號。 首先，預(yù)失真裝置122根據(jù)方程(1)至(5)從輸入信號、(t)產(chǎn)生信號 OM(t)和Op(t)。其次，根據(jù)以下方程(6)和(7)利用相應(yīng)求和器124a、 124b將預(yù)失真的信號OM(t)和Op(t)組合成第一和第二調(diào)制器自變量0"t)
和G)2(t):
<formula>formula see original document page 12</formula>(6)
<formula>formula see original document page 12</formula> (7) 方程(6)和(7)的第一和第二調(diào)制器自變量0,(t)和G)2(t)受到由 變換裝置125執(zhí)行的各個三角sin變換和cos變換，以產(chǎn)生第一至第四基 帶信號sin(0,(t))、 cos(O"t))、 sin(02(t))以及cos(02(t))。
可以利用數(shù)字信號處理器120實現(xiàn)對輸入信號Sin(t)的完整處理。例
如，能夠使用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機(CORDIC)執(zhí)行方塊120的數(shù)字域 中的函數(shù)。CORDIC是針對位移-加算法的術(shù)語，所述位移-加算法用于對包括特定的三角、雙曲線、線性以及對數(shù)函數(shù)在內(nèi)的大范圍的函數(shù)
進行計算。能夠從Ray Andraka的"A survey of CORDIC algorithms for FPGA based computers", FPGA1998， proceedings of 1998 ACM/SIGDA Sixth International Symposium on Field Programmable Gate Arrays, Feb.22-24， Monterey, CA得到關(guān)于CORDIC的另外的信息。
存在數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器組130,該數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn) 換器組130可以包括4個D/A轉(zhuǎn)換器，4個D/A轉(zhuǎn)換器中的每個針對基帶 信號sin(0(t))、 cos(G)(t))、 sin(02(t))以及cos(02(t))中的每個。這里將 第一至第四基帶信號sin(0,(t))、 cos(0"t))、 sin(02(t))以及cos(G)2(t))轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)模擬基帶信號。
然后，第一基帶信號sin(0,(t))輸入至第一線性混頻裝置141，其中 第一線性混頻裝置141將第一基帶信號sin(0,(t))與載波發(fā)生器裝置150
提供的正交載波信號的COS分量COS(03et)相乘，以輸出第一載波乘積
sin(G^(t))cos(cOct)。
將第二基帶信號cos(0,(t))輸出至第二線性混頻裝置142，其中第 二線性混頻裝置142將第二基帶信號cos(G),(t))與載波發(fā)生器裝置150 提供的正交載波信號的sin分量sin(coet)相乘，以輸出第二載波乘積 cos(0"t))sin(coct)。
將第三基帶信號sin(02(t))輸出至第三線性混頻裝置143，其中第三 線性混頻裝置143將第三基帶信號sin(02(t))與載波發(fā)生器裝置15O提供 的正交載波信號的cos分量cos(cM)相乘，以輸出第三載波乘積 sin( 2(t))cos(coct)。
將第四基帶信號cos(02(t))輸出至第四線性混頻裝置144,其中第 四線性混頻裝置144將第四基帶信號cos(02(t))與載波發(fā)生器裝置150 提供的正交載波信號的sin分量sin(coct)相乘，以輸出第四載波乘積 cos( 2(t))sin(coct)。
接下來，第一求和裝置146將第一載波乘積sin(0,(t))cos(o)et)與第 二載波乘積cos(O"t))sin(c0et)求和并且輸出第一相位調(diào)制載波信號v,。 第二求和裝置147將第三載波乘積sin(02(t))cos(cM)與第四載波乘積
COS(G)2(t))sin(C0ct)求和并且輸出第二相位調(diào)制載波信號V2。由方程(8)和(9)表示相位調(diào)制的載波V,(t)和V2(t):
<formula>formula see original document page 14</formula>
考慮方程(6)和(7)得出
<formula>formula see original document page 14</formula>
也就是，利用本發(fā)明的調(diào)制器100的核心，相位調(diào)制的載波v,(t)
和V2(t)承載輸入基帶信號的調(diào)制信息，使得將基帶信號的相位信息Op(t) 添加到相位調(diào)制的載波V,(t)和V2(t)的相位中，同時分別地將與輸入信 號Sin(t)的幅度分量Aenv(t)相對應(yīng)的信息添加到相位調(diào)制的載波V,(t)的 相位中并且從相位調(diào)制的載波V2(t)的相位中減去所述與輸入信號Sin(t) 的幅度分量A,(t)相對應(yīng)的信息。
在下文中，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，描述了對調(diào)制器核心ioo的
輸出信號的應(yīng)用以及相位調(diào)制的載波V,(t)和V2(t)。
在圖2中示出了本發(fā)明第二方面的第一實施例。將相位調(diào)制載波
信號v,(t)和V2(t)供給至為根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器101的PWM-PPM模式提 供的第一組合裝置310。在第一組合裝置310中，將調(diào)制的載波信號v"t) 和V2(t)輸入至相應(yīng)限幅器(limiter)或符號函數(shù)311和312，它們分別提 供了相位調(diào)制的2-電平(2-levd)信號m(t)和U2(t)。由方程(12)和(13)
給出相位調(diào)制的2-電平信號U'(t)和U2(t):
<formula>formula see original document page 14</formula>
如能夠看到的，由^M(t)和-OM(t)引起的相位調(diào)制將RF載波中的每
個移位至相反的方向。該效果可以用于構(gòu)造具有變化脈沖寬度的脈沖 (串)信號，即脈沖寬度調(diào)制信號PWM信號。這可以通過分別利用
NOR函數(shù)313和AND函數(shù)314將u,(t)和U2(t)組合來實現(xiàn)。這還可以在方
程(14)和(15)中表達
<formula>formula see original document page 14</formula>
由Op(t)引起的相位調(diào)制導(dǎo)致對相位調(diào)制載波信號V,(t)和V2(t)的相同相位調(diào)制，所述對相位調(diào)制載波信號V,(t)和V2(t)的相同相位調(diào)制引 起對脈沖寬度調(diào)制的信號S"t)和/或S2(t)的相位調(diào)制(PM)。值得注意 的是，S"t)和S2(t)還能夠用作相位調(diào)制的PWM信號，以驅(qū)動不平衡的
PA配置。
可以按照以下方程根據(jù)信號S,(t)和S2(t)構(gòu)造平衡的信號
/ 謂(/)(16)
可以利用差分放大器410生成平衡的信號pwm(t)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)
對不期望的頻率分量的進一步減少。
在圖3和圖4中描述了對以上公開的原理的可視顯示，其中在相應(yīng)
頂端的波形是假設(shè)OM(t一O的基準(zhǔn)。圖3演示了通過OM(t)產(chǎn)生脈沖寬度
調(diào)制PWM。圖4示出了通過(Dp(t)對PWM調(diào)制信號的相位調(diào)制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，能夠構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的包絡(luò)和相位調(diào)制RF載波 信號s^(t)。能夠利用第二組合裝置320根據(jù)調(diào)制器100的核心的輸出相 位調(diào)制載波信號v,(t)和V2(t)得到線性調(diào)制載波信號sUt)。在第二組合 中，加法器裝置323將信號v,(t)和V2(t)合并，使得生成線性調(diào)制載波信 號slin(t)。這得到了針對信號slin(t)的以下方程
=si勿+ W) + 0M (/)) + sin一 + $p (/) 一 0M (,)) (18) =2cos(0v (0) sin— + <DP (0)
線性調(diào)制載波信號s^(t)是幅度和相位調(diào)制的信號。在負責(zé)AM調(diào)
制的相位調(diào)制與期望的包絡(luò)之間的關(guān)系是
t ( ) = a扁s(刷) (21)
因此，需要包絡(luò)信號的另一預(yù)失真(幅度調(diào)制信息)。另外，在 這個LM模式中不需要RF載波的相位調(diào)制的預(yù)失真。線性調(diào)制載波信
號S,in(t)可以用于驅(qū)動不平衡的功率放大器420。此外，利用附加的反
向(inversion)裝置324 (例如(增益^=-1的)運算放大器)提供線性 調(diào)制載波信號snn(t)的反向版本-sun(t)。現(xiàn)在，采用線性調(diào)制的載波信號
-sUt)和sUt)的兩種版本，還能夠利用差分放大器410根據(jù)信號-SHn(t)
和snn(t)構(gòu)造平衡的信號pwni(t)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)不期望的頻率分量的減 少，與第一實施例一樣這種為驅(qū)動PA構(gòu)造平衡的信號的方式更加不復(fù)雜。因此如以上論述的，利用附加開關(guān)SW，調(diào)制器具有用于多模式構(gòu) 思的靈活性。
此外，在恒定包絡(luò)信號(僅PM)的情況下或在開關(guān)功率設(shè)備之
后進行AM調(diào)制時，脈沖寬度調(diào)制可以用于AGC或功率控制。通過對 PA的電源進行簡單的調(diào)整，還能夠與傳統(tǒng)的功率控制方式相結(jié)合來使 用以上的功率控制方法。該結(jié)合將為功率控制帶來更高的動態(tài)范圍。
重要的優(yōu)點是本發(fā)明構(gòu)思的靈活性，由于外部RF電路幾乎沒有改 變，所以能夠?qū)⒈景l(fā)明用于線性PA構(gòu)思，這使得該原理對多模式構(gòu)思 具有吸引力。本發(fā)明的合適的應(yīng)用范圍包括而不限于用于WLAN、 WPAN、藍牙、OFDM、 GSM、 UMTS、 CDMA、低功率移動通信設(shè) 備的有效的調(diào)制的發(fā)射機。
在恒定包絡(luò)信號(僅PM)的情況下或在開關(guān)功率設(shè)備之后進行 AM調(diào)制時，脈沖寬度調(diào)制可以用于AGC或功率控制。通過對PA的電 源進行簡單的調(diào)整，還能夠與傳統(tǒng)的功率控制方式相結(jié)合來使用功率 控制方法。該結(jié)合將為功率控制帶來更高的動態(tài)范圍。重要的特征是， 能夠?qū)⒈景l(fā)明用于線性PA構(gòu)思，這使得該原理對于多模式構(gòu)思有吸引 力。
本發(fā)明一般涉及將極化調(diào)制信號的包絡(luò)信息傳送至變化的脈沖 寬度信號，同時將相位調(diào)制直接傳送至該PWM信號的相位調(diào)制。因此， 結(jié)果信號是PWM-PPM信號。通過使用開關(guān)放大級能夠有效地放大這 樣的信號。利用本發(fā)明，基本地將4個預(yù)失真的基帶信號施加到4個線 性RF混頻器和2個加法器，所述4個線性RF混頻器和2個加法器是構(gòu)建 調(diào)制器唯一所需要的外部RF構(gòu)造塊。也就是，本發(fā)明的基本思想在于 對4個基帶信號的調(diào)制方式以及對RF調(diào)制信號的組合方式。
盡管示出、描述以及指出了本發(fā)明的大量特征，如應(yīng)用到本發(fā)明 的優(yōu)選實施例的大量特征，然而將理解的是，在不脫離本發(fā)明的情況 下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對所描述的設(shè)備和方法的型式和細節(jié)進行各 種省略、替換和改變。例如，明確地認為以本質(zhì)上相同的方式本質(zhì) 上執(zhí)行相同的功能以實現(xiàn)相同的結(jié)果的那些元件和/或方法步驟的所 有組合，都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，應(yīng)該認識到的是，關(guān)于本發(fā)明的任何公開的形式或?qū)嵤├境龊?或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或 方法步驟，可以并入以任何其它公開或描述或提出的形式或?qū)嵤├?為設(shè)計選擇的一般內(nèi)容。因此，意圖僅在于如權(quán)利要求的范圍在此所 指示的進行限制。
最后，注意包括權(quán)利要求在內(nèi)在說明書中使用術(shù)語"包括"時，旨 在說明所陳述的特征、裝置、步驟或部件的存在，不排除一個或其它 特征、裝置、步驟、部件或其組合的存在或添加。此外，權(quán)利要求中 在元件前面的詞"一個"不排除多個這樣的元件的存在。此外，任何參 考標(biāo)記不限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1、一種根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第一和第二相位調(diào)制載波信號以構(gòu)造用于功率放大器的驅(qū)動信號的方法，該方法包括步驟-分別通過將與輸入信號的幅度相對應(yīng)的第一相位信息同與輸入信號的相位相對應(yīng)的第二相位信息求和、以及從所述與輸入信號的相位相對應(yīng)的第二相位信息中減去所述與輸入信號的相位相對應(yīng)的第一相位信息，獲得第一調(diào)制器自變量和第二調(diào)制器自變量；-通過分別采用第一sin函數(shù)和第一cos函數(shù)對第一調(diào)制器自變量進行變換以產(chǎn)生第一和第二基帶信號，并且通過分別采用第二sin函數(shù)和第二cos函數(shù)對第二調(diào)制器自變量進行變換以產(chǎn)生第三和第四基帶信號；-分別將第一和第三基帶信號與正交載波信號的cos分量混頻為第一和第三載波乘積，并且分別將第二和第四基帶信號與正交載波信號的sin分量混頻為第二和第四載波乘積；以及-分別將第一載波乘積與第二載波乘積相加，以及將第三載波乘積與第四載波乘積相加，以分別輸出第一和第二相位調(diào)制載波信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括步驟將第一和第二相位調(diào)制 載波信號中的每個限幅為第一2-電平相位調(diào)制載波信號和第二2-電平相位調(diào)制載波信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括步驟利用NOR函數(shù)將第一和 第二2-電平相位調(diào)制載波信號組合為第一相位調(diào)制脈沖寬度信號，以 及利用AND函數(shù)將第一和第二2-電平相位調(diào)制載波信號組合為第二相 位調(diào)制脈沖寬度信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括步驟利用第一和第二相位調(diào)制脈沖寬度信號中的一個驅(qū)動不平衡功率放大器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括步驟通過利用差分放大將第 一和第二相位調(diào)制脈沖寬度信號組合，形成用于驅(qū)動功率放大器的平 衡的相位和脈沖寬度調(diào)制載波信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括步驟將第一和第二相位調(diào)制載波信號合并成包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號，以采用線性模式驅(qū)動功率 放大器。
7、 一種根據(jù)極化調(diào)制輸入信號產(chǎn)生第一和第二相位調(diào)制載波信 號的調(diào)制器(100)，該調(diào)制器包括-預(yù)失真裝置(121)，被配置為分別以與輸入信號(Sin)的幅度 相對應(yīng)的第一相位信息(^)和與輸入信號(Sm)的相位相對應(yīng)的第二相 位信息(02)之和以及之差，產(chǎn)生第一調(diào)制器自變量(G)》和第二調(diào)制器自變量( 2);-與所述預(yù)失真裝置(122)連接的基帶信號發(fā)生裝置(125)，被 配置為通過分別利用第一sin函數(shù)和第一cos函數(shù)對第一調(diào)制器自變 量(0,)進行變換以產(chǎn)生第一基帶信號(sin(0，))和第二基帶信號 (cos(O,))，以及分別利用第二sin函數(shù)和第二cos函數(shù)對第二調(diào)制器自 變量(02)進行變換以產(chǎn)生第三基帶信號(sin(02))和第四基帶信號(COS(G)2));-第一線性混頻裝置(141)和第三線性混頻裝置(143)，各自被配置為將輸入信號與正交載波信號的COS分量(COS(C0et))相乘以分別輸出第一載波乘積(sin(0,) cos(①et))和第三載波乘積(sin( 2) cos(cM));以及第二線性混頻裝置(142)和第四線性混頻裝置(144)， 各自被配置為將輸入信號與正交載波信號的sin分量(sin(①et))相乘以 分別輸出第三載波乘積(cos(0,) sin(coct))和第四載波乘積(cos(G)2)sin(coct))，其中，將第一基帶信號(sin(0,))輸入第一線性 混頻裝置(141)，將第二基帶信號(cos(0,))輸入第二線性混頻裝置(142)，將第三基帶信號(sin,輸入第三線性混頻裝置(143)， 將第四基帶信號(cos(02))輸入第四線性混頻裝置(144);以及-第一求和裝置(146)，被配置為對第一載波乘積(sin(Q,) cos(cM))和第二載波乘積(cos(0,) sin(o)et))求和，并且輸出第一相 位調(diào)制載波信號(v》；以及第二求和裝置(147)，被配置為對第三載 波乘積(sin(02)cos(cM)) (cos( 2)sin(coct))和第四載波乘積求和，并 且輸出第二相位調(diào)制載波信號(v2)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的調(diào)制器(101)，還包括具有第一和第二限幅裝置或正負號函數(shù)(311， 312)的第一組合裝置(310)，所述第一和 第二限幅裝置或正負號函數(shù)(311， 312)被配置為分別將第一相位調(diào) 制載波信號(v,)和第二相位調(diào)制載波信號(v2)限幅為第一2-電平相 位調(diào)制載波信號(u。和第二2-電平相位調(diào)制載波信號(u2);以及NOR 函數(shù)(313)和AND函數(shù)(313)，第一相位調(diào)制載波信號(v》和第二 相位調(diào)制載波信號(v2)都輸入NOR函數(shù)(313)和AND函數(shù)(313)， 其中分別將NOR函數(shù)(313)禾BAND函數(shù)(313)配置為將第一2-電平 相位調(diào)制載波信號(u,)與第二2-電平相位調(diào)制載波信號(u2)組合， 其中NOR函數(shù)(313)的輸出是第一相位調(diào)制脈沖寬度信號(s。，以 及AND函數(shù)(314)的輸出是第二相位調(diào)制脈沖寬度信號(s2)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8的調(diào)制器(101)，還包括具有求和裝置(322) 的第二組合裝置(320)，所述求和裝置(322)被配置為將第一相位調(diào) 制載波信號(v,)和第二相位調(diào)制載波信號(v2)求和為包絡(luò)和相位 調(diào)制載波信號(slin)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的調(diào)制器(101)，所述第二組合裝置(320) 還包括反向裝置(324)，所述反向裝置(324)與求和裝置(323)的 輸出相連接，并且被配置為提供所述包絡(luò)和相位調(diào)制載波信號(slin) 的反向版本(-slin)。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及將極化調(diào)制的信號的包絡(luò)信息傳送至變化脈沖寬度信號，同時將相位調(diào)制直接傳送至該PWM信號的相位調(diào)制。因此，所產(chǎn)生的信號是PWM-PPM信號。通過使用開關(guān)放大級，能夠有效地放大這樣的信號。利用本發(fā)明，基本地將4個預(yù)失真的基帶信號施加到4個線性RF混頻器和2個加法器，這4個線性RF混頻器和2個加法器是構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制器唯一需要的外部RF構(gòu)造塊。也就是，本發(fā)明的基本思想在于對4個基帶信號的調(diào)制的方式以及對RF調(diào)制的信號進行組合的方式。
文檔編號H03C3/00GK101411055SQ200780010863
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者簡·弗羅曼斯, 米哈伊·A·T·桑杜利努, 赫爾本·W·德瓊 申請人:Nxp股份有限公司