[发明专利]具有直接从数字至RF调制器的可重配置发射机

说明书

技术领域

本发明一般地涉及RF发射机，并且更具体地，涉及具有数字至RF转换器的可重配置发射机。

背景技术

在无线通信应用中，设计持续关注于更简单且更便宜的无线架构，以增强移动终端的集成水平。传统地，直接上变频发射机至少具有I/Q调制器、RF混频器、滤波器和功率放大器。I/Q调制器是生成调相信号的有效方式。它依赖于两个正交的信号I(同相)和Q(正交)以产生单个复合波形。在直接上变频发射机中，I/Q调制器将每个正交输入信号的频谱转换成RF载波频率。因此，需要两个数模(D/A)转换器以将数字基带转换成模拟基带，如图1a所示。在这样的传统的直接上变频发射机中，基带数字数据被分解成同相和正交分量。这些数据流然后使用分离的数模转换器转换成模拟、低通、基带信号。量化的模拟信号然后由低通重构滤波器滤波，以去除以基带时钟频率的谐波为中心的信号的副本。这些滤波后的模拟信号被用作I/Q调制器的输入。如图1a所示，I/Q调制器包括两个基带至RF上变频混频器，其中它们的输出信号被求和。I/Q调制器具有两个基带输入和彼此之间具有90°相移的两个本地振荡器输入(cosω_lt和sinω_lt，其中ω_l为本地振荡器的频率)。I/Q调制器的输出为RF信号。

为了构造出完整的发射机以满足实际无线标准的需要，可能需要包括以下组件：

-功率放大器(PA)，以将输出功率增加到所需水平；

-带通滤波器，以抑制噪声和/或突波(spurious)；以及

-功率控制模块，以通过一个或多个下列手段获得动态范围能力：

1)功率放大器增益调节；2)可变增益放大器增益调节；和3)I/Q调制器输出功率调节。

这样的直接上变频发射机的一个示例如图1b中所示。

近年来，其他形式的发射机已经受到RF研发团体的关注：使用高效率、非线性功率放大器的发射机，包括C、D、E、F类或饱和B类，以减小发射机功率消耗。但是，这些非线性功率放大器不能在没有频谱再增长的情况下通过幅度调制。因此，输入的RF信号只能进行相位调制。幅度调制必须在PA电源中被单独地引入。

相对于使用I和Q基带信号的笛卡尔发射机，由于幅度和相位的分离，这些类型的发射机架构通常被称为极性发射机。

极性发射机架构具有以下通常形式：

包络消除与恢复(EER)

在这种架构中，RF信号首先利用I/Q调制器产生。包络被检测并被馈送入PA电源。该信号然后通过限幅器以在被馈送入功率放大器之前保持仅PM(PM-only)信号。这样的架构通常也包括上变频，有时利用偏移环(offset-loop)方案。

具有合成器调制的极性TX

在这种方案中，不存在包络消除及恢复，而是在数字基带中创建幅度和相位信号。所述幅度信号被馈送入DAC(数模转换器)并到非线性功率放大器以及电源上。被微分以实现频率调制的所述相位信号用于调制锁相环合成器。该合成器通常是N分(fractional-N)PLL，其中FM数据输入到sigma-delta调制器中，以获得频率调制。为了将带宽扩展超过PLL环带宽，可以使用下列技术：

-预矫正或预加重(pre-emphasis)，以补偿环路滤波器动态；

-在两点调制法(见图2)中直接添加第二“高通”相位调制通路到VCO控制管脚；以及

-相位反馈的使用。

与使用I/Q调制器的直接上变频发射机有关的基本问题为：

-I/Q调制器模块中的高功率消耗；

-I/Q调制器内模拟组件中的非理想性能，如基带放大器的非线性、由于失谐(mismatch)效应导致的载波馈通；

-由模拟基带电路限制的带宽；以及

-对于集成所有功能所需要的较大死区。