[发明专利]数字正交传送器与其操作方法

说明书

技术领域

本发明有关于信号的数字调制领域

背景技术

想要使用高端半导体制程实作出无线或有线传送器的时候，相当适合采用数字技术。当需要在高输出功率及低噪声的情况下输出一宽频信号时，在低操作电压的限制条件下，欲实作出传统线性的同相正交(in-phase(I)quadrature(Q))调制器，相当地具有挑战性。对于A级别或AB级别的放大器而言，要在低电压的操作环境下产生较大的线性输出功率有其困难度。此外，这类放大器的能源转换效率并不是太好。

相较之下，数字功率放大器使用E级别的操作样态来产生输出功率。数字功率放大器依靠开启晶体管的数量来控制输出的功率大小。开启或关闭的晶体管的数量将决定输出功率的大小。图1示出了一个升频转换器(upconverter)，其后将会连接到一传统的功率放大器驱动电路，一般多简称为功率放大器。升频转换器的输出信号转换到射频频率，接着被馈入到A级别或AB级别的功率放大器驱动电路以驱动输出信号。

升频转换的过程可以使用数学方程式描述如下：

rf(t)={I(t)+jQ(t)}ejωct]]>

该方程式描述多(complex)型态的调制信号I(t)+jQ(t)可以使用一个多的指数波形(cosw_ct+ jsinw_ct)进行频域上的频率转换，其中w_c=2πf_c。图2A示出的方波被广泛地使用在商业产品上。这种以局部震荡器(local oscillator, LO)信号来表示的波形，包含了基本的波形(cosw_ct+jsinw_ct)与其奇次谐波(odd harmonics)。

升频转换的过程也可以使用图2B中显示的，具有25%工作周期波形的局部震荡器信号。该25%工作周期波形的谐波与50%工作周期波形的谐波不同，不过两者都有相同的基本频率。

具有25%工作周期的局部震荡器进行升频转换所产生的同相正交输出信号，依序会是-I、-Q、I、Q、-I、-Q，以此类推。同相与正交信号的变化率与信号的调制频宽有关。例如全球移动通信系统(GSM)的信号调制频宽为200kHz，而长期演进(LTE)系统的信号调制频宽为20MHz。升频转换程序的输出信号将在混频器中变频为局部震荡器频率的四倍。一般可以利用射频数字模拟转换器(RFDAC)进行前述的升频转换程序以便提供前述的输出信号，据此将输入的信号升频到所欲输出的载波频率。所以，一混频器与一功率放大驱动电路的功能，可以使用单一个射频数字模拟转换器来代替。

射频数字模拟转换器(RFDAC)在某一时刻n接收同相正交调制信号的输入信号I(n)与Q(n)，接着将所接收的调制信号升频转换为四倍的局部震荡器频率，也就是将其转为I、Q、-I、-Q等四个调制信号，这四个调制信号都处在同一个局部震荡器的工作周期内。前述冠上负号的调制信号值的产生方式，是将输出电流以与冠上正号的调制信号值相反的方向通过一输出负载。