本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域,具體涉及一種射頻發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的射頻發(fā)射機(jī)架構(gòu)中，高動態(tài)范圍的IQ(同相I和正交Q)數(shù)字基帶信號首先經(jīng)過兩路高位寬的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)化成模擬信號，然后經(jīng)過上變頻器混頻，最后通過線形功率放大器增強(qiáng)功率后由天線發(fā)送。大動態(tài)范圍的信號會導(dǎo)致線性功率放大器進(jìn)行大的回退以保證射頻信號的不失真。這樣會導(dǎo)致線性功率放大器的效率極低，對于電池供電的發(fā)射機(jī)會極大的浪費(fèi)有限的能量，減小設(shè)備的工作時間?；贒eltaSigma調(diào)制器(DSM)的發(fā)射機(jī)可將高位寬的基帶信號變成一位數(shù)字信號，這樣就可將高效的開關(guān)功率放大器用于原本大動態(tài)范圍的信號功率增強(qiáng),增加了能源的使用效率，延長電池供電設(shè)備的工作時間。基于DeltaSigma調(diào)制器的發(fā)射機(jī)為了達(dá)到所需要的信噪比，通常利用增加調(diào)制器的階數(shù)或者過采樣率的方法。然而對于帶寬本身較寬的基帶信號，高的過采樣率會導(dǎo)致所需的實(shí)際采樣率高到無法實(shí)現(xiàn)。單比特量化DeltaSigma調(diào)制器在增加調(diào)制階數(shù)后往往又會面臨穩(wěn)定性問題。多比特量化DeltaSigma調(diào)制器不僅可以解決DeltaSigma調(diào)制器的穩(wěn)定性問題，而且量化器每增加1比特，輸出信噪比就可以增加6dB。常用的基于誤差反饋結(jié)構(gòu)的DeltaSigma調(diào)制器的輸出通常是多比特的，并且其結(jié)構(gòu)簡單，相對其他結(jié)構(gòu)電路工作的速度較高。然而多比特輸出的DeltaSigma調(diào)制器發(fā)射機(jī)目前未見公開報道。本發(fā)明公開一種基于總線分離架構(gòu)多比特DeltaSigma調(diào)制器的射頻發(fā)射機(jī)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對基于DeltaSigma調(diào)制器的射頻發(fā)射機(jī)對其核心模塊DeltaSigma調(diào)制器運(yùn)行速度要求較高的特點(diǎn),公開一種基于總線分離架構(gòu)多比特DeltaSigma調(diào)制器的射頻發(fā)射機(jī)及其信號產(chǎn)生方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種射頻發(fā)射機(jī)，包括基帶處理部分、多比特量化DeltaSigma調(diào)制器、數(shù)字上混頻器、功率放大器、功率合成器以及射頻帶通濾波器；所述基帶處理部分包括兩個信號輸出端，每個信號輸出端利用一個總線分離結(jié)構(gòu)連接2個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器的輸入端，總共4個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器的輸出端連接數(shù)字上混頻器的輸入端，數(shù)字上混頻器的輸出端順序連接功率放大器、功率合成器和射頻帶通濾波器，射頻帶通濾波器輸出射頻信號。進(jìn)一步的，每個信號輸出端利用一個總線分離結(jié)構(gòu)連接2個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器的輸入端，所述2個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器1個為2階DeltaSigma調(diào)制器，另一個為1階DeltaSigma調(diào)制器。本發(fā)明還提供利用所述的射頻發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)的射頻信號產(chǎn)生方法，具體步驟如下：步驟一、在基帶處理部分產(chǎn)生數(shù)字基帶信號，所述數(shù)字基帶信號是同相I和正交Q兩路經(jīng)過高倍內(nèi)插的數(shù)字序列，同相I和正交Q兩路數(shù)字序列均是有符號的N比特整型序列；步驟二、對步驟一得到的同相I和正交Q兩路數(shù)字序列分別進(jìn)行總線分離，N比特的整型數(shù)X經(jīng)總線分離后成為NMSB比特有符號整型的高比特部分XMSB和NLSB比特?zé)o符號整型的低比特部分XLSB，其中NLSB比特?zé)o符號的低比特部分XLSB也能夠看作符號位為0的(NLSB+1)位有符號整型；即：N＝NMSB+NLSB步驟三、將步驟二中經(jīng)過總線分離后得到的高比特部分XMSB送入2階DeltaSigma調(diào)制器中，經(jīng)高階調(diào)制處理后輸出有符號2比特序列YMSB；將步驟二中經(jīng)過總線分離后得到的低比特部分XLSB送入1階DeltaSigma調(diào)制器中，經(jīng)低階調(diào)制處理后輸出有符號1比特序列YLSB，即：YMSB＝XMSB+(1-z-1)2EMSBYLSB＝XLSB+(1-z-1)ELSB其中：EMSB為高比特輸入部分XMSB經(jīng)DeltaSigma調(diào)制器調(diào)制后的量化噪聲，ELSB為低比特輸入部分XLSB經(jīng)DeltaSigma調(diào)制器調(diào)制后的量化噪聲；步驟四、所述數(shù)字上混頻器接收DeltaSigma調(diào)制器輸出的比特序列，進(jìn)行上混頻處理，得到所需的射頻頻率；步驟五、功率放大器的電源電壓按照2：1：1/2(NMSB-1)的比例配制，對上混頻后的數(shù)字信號進(jìn)行放大，然后通過功率合成器合成得到含有整形噪聲的數(shù)字射頻信號；步驟六、射頻帶通濾波器完成對所得數(shù)字射頻信號的帶外噪聲濾波，得到所需的射頻信號。進(jìn)一步的，步驟四中，所述數(shù)字上混頻器接收DeltaSigma調(diào)制器輸出的比特序列，進(jìn)行上混頻處理，得到所需的射頻頻率；具體如下：經(jīng)過DeltaSigma調(diào)制器處理，I支路和Q支路分別輸出3比特二進(jìn)制序列；輸出的數(shù)字序列要進(jìn)行上混頻處理，得到所需的射頻頻率；所述DeltaSigma調(diào)制器的輸出是有符號二進(jìn)制序列，需要變換成對稱二進(jìn)制表達(dá)；對稱二進(jìn)制中用1表示正，0表示負(fù)；權(quán)重為2：1；對稱二進(jìn)制變換表如下表所列；所得I之路與Q支路的對稱二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)二進(jìn)制位分別進(jìn)行數(shù)字上變頻處理；所述數(shù)字上變頻器由3個復(fù)接器構(gòu)成，每個復(fù)接器按照00-01-10-11順序?qū)斎胄盘栠M(jìn)行復(fù)接,得到3路高速數(shù)字序列；DSM輸出二進(jìn)制表達(dá)數(shù)值對稱二進(jìn)制表達(dá)013110011011-10110-300所述3個數(shù)字復(fù)接器輸出的3路高速數(shù)字序列分別輸入3個開關(guān)功率放大器完成功率放大。有益效果：本發(fā)明使用的多比特DeltaSigma調(diào)制器相比于使用單比特DeltaSigma調(diào)制器的發(fā)射機(jī)，可以采用較小的采樣率達(dá)到所需要的信噪比,且電路穩(wěn)定易于實(shí)現(xiàn),總線分離結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步減小硬件開銷。附圖說明圖1本發(fā)明的發(fā)射機(jī)架構(gòu)；圖2總線分離比特分配與DeltaSigma調(diào)制器輸出信噪比的關(guān)系；圖3采用的總線分離的DeltaSigma調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)原理圖；圖4數(shù)字上混頻器結(jié)構(gòu)；圖5功率放大器及合成方案。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1是本發(fā)明基于總線分離架構(gòu)多比特DeltaSigma調(diào)制器的射頻發(fā)射機(jī)。包括基帶處理部分、多比特量化DeltaSigma調(diào)制器、數(shù)字上混頻器、功率放大器、功率合成器以及射頻帶通濾波器；所述基帶處理部分包括兩個信號輸出端，每個信號輸出端利用一個總線分離結(jié)構(gòu)連接2個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器的輸入端，總共4個多比特量化DeltaSigma調(diào)制器的輸出端連接數(shù)字上混頻器的輸入端，數(shù)字上混頻器的輸出端順序連接功率放大器、功率合成器和射頻帶通濾波器，射頻帶通濾波器輸出射頻信號。數(shù)字基帶信號是同相I和正交Q兩路經(jīng)過高倍內(nèi)插的數(shù)字序列。它們是有符號的N比特整型序列，分別進(jìn)行總線分離。對于N比特的整型數(shù)X經(jīng)總線分離成NMSB比特有符號整型的高比特部分XMSB和NLSB比特?zé)o符號整型的低比特部分XLSB，其中NLSB比特?zé)o符號的低比特部分XLSB也可看作符號位為0的(NLSB+1)位有符號整型。N＝NMSB+NLSB同相I和正交Q支路分別進(jìn)行總線分離后，進(jìn)行相同的處理。以I支路為例進(jìn)行說明。I支路經(jīng)過總線分離后分別送入兩個DeltaSigma調(diào)制器(DSM)，DSM-M對XMSB高比特部分進(jìn)行處理，選用2階DeltaSigma調(diào)制器，經(jīng)處理后輸出有符號2比特序列YMSB；DSM-L對(NLSB+1)的XLSB低比特部分進(jìn)行處理，選用1階DeltaSigma調(diào)制器，輸出有符號1比特序列YLSB。YMSB＝XMSB+(1-z-1)2EMSBYLSB＝XLSB+(1-z-1)ELSBQ支路處理方法相同，不再贅述。EMSB、ELSB分別是高比特輸入部分XMSB和低比特輸入部分XLSB經(jīng)DeltaSigma調(diào)制器調(diào)制后的量化噪聲。64-QAM(64符號正交振幅調(diào)制)調(diào)制的OFDM(正交頻分復(fù)用)信號，通常采用12-14比特量化的數(shù)字基帶。圖2給出了基帶13比特單音信號在不同的過采樣率，高比特部分XMSB被分配不同的比特?cái)?shù)情況下，整個DeltaSigma調(diào)制器處理結(jié)果的信噪比的曲線。當(dāng)過采樣率為16時，高比特部分大約分配總比特一半時，其信噪比并無太大損失，而此時硬件開銷有所減小，電路運(yùn)行速度也有所提高。圖3是采用的DeltaSigma調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)原理圖。圖中N＝13，NMSB＝6。13位輸入被分離為6比特高位部分和7比特低位部分。6比特高比特部分送入二階誤差反饋DeltaSigma調(diào)制器，輸出2比特序列；7比特低位部分?jǐn)U展為8比特有符號數(shù)后送入一階誤差反饋DeltaSigma調(diào)制器，輸出1比特序列。圖4是本發(fā)明所采用的數(shù)字上混頻器。經(jīng)過DeltaSigma調(diào)制器處理，I支路和Q支路分別輸出3比特二進(jìn)制序列。輸出的數(shù)字序列要進(jìn)行上混頻處理，得到所需的射頻頻率。所述DeltaSigma調(diào)制器的輸出是有符號二進(jìn)制序列，需要變換成對稱二進(jìn)制表達(dá)。對稱二進(jìn)制中用‘1’表示正，‘0’表示負(fù)。權(quán)重為2：1。對稱二進(jìn)制變換表如表2所列。所得I之路與Q支路的對稱二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)二進(jìn)制位分別進(jìn)行數(shù)字上變頻處理。上變頻通常使用高速數(shù)字復(fù)接器進(jìn)行。所述數(shù)字上變頻器由3個復(fù)接器構(gòu)成。I支路和Q支路相應(yīng)的各個對稱二進(jìn)制位以及它們的邏輯“非”結(jié)果按照圖4的連接方法接入3個4-1復(fù)接器，每個復(fù)接器按照00-01-10-11順序?qū)斎胄盘栠M(jìn)行復(fù)接,得到3路高速數(shù)字序列。表2對稱二進(jìn)制變換DSM輸出二進(jìn)制表達(dá)數(shù)值對稱二進(jìn)制表達(dá)013110011011-10110-300所述3個數(shù)字復(fù)接器輸出的3路高速數(shù)字序列分別輸入3個開關(guān)功率放大器完成功率放大。開關(guān)功率放大器采用D類，如圖5所示電源電壓分別配置為2：1：1/2(NMSB-1)。所述3個功率放大的輸出輸入至功率合成器得到射頻信號，再經(jīng)射頻帶通濾波器濾除帶外噪聲后得到發(fā)射信號。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3