[发明专利]一种5电平RF-PWM的调制方法及调制器

说明书

本发明涉及一种5电平RF‑PWM的调制方法及调制器，该方法包括：采用幅相分离算法将基带信号中I信号和Q信号分解为归一化的幅度信号和相位信号；根据射频载波频率和相位信号生成第一路参考信号和第二路参考信号；根据幅度信号生成门限信号；将第一路参考信号与门限信号进行比较，生成第一3电平射频脉宽调制信号；将第二路参考信号与门限信号进行比较，生成第二3电平射频脉宽调制信号；第一3电平射频脉宽调制信号和第二3电平射频脉宽调制信号脉冲宽度相等；将第一路参考信号和第二路参考信号线性叠加得到5电平射频脉宽信号。本发明简化了3电平射频脉宽调制信号的生成方法，实现了对后级各SMPA单元以及单元内部各功率管的功率均衡。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种5电平RF-PWM的调制方法及调制器。

背景技术

发信机是无线通信系统的重要组成部分之一，其作用是将已调基带信号上变频到射频(RF)，并将射频信号放大到足够天线发射的功率电平。它是决定无线通信系统输出信号质量和工作效率的主要因素。更小体积、更低功耗、更高通信速率、数字化及可重构是发信机的发展方向。近年来，结合直接数字射频调制(DDRFM)、开关模式功放(SMPA)和调谐滤波器的高效率、宽频段全数字发信机(ADTx)技术发展迅速，已成为无线通信领域的研究热点，其高效率、高线性以及灵活的可重构和可编程性能已成为软件定义无线电(SDR)最具吸引力的特性。

得益于氮化镓(GaN)高电子迁移率(HEMT)器件等高性能半导体器件技术的迅速发展，SMPA已可实现对几个Gbps速率的高速数字射频脉冲序列的高效放大。然而，由于该脉冲信号仅由2个或有限个离散的量化电平构成，不只包含所需的RF信号，还存在大量的量化噪声。由于SMPA固有的强非线性，DDRFM不仅要实现基带信号的数字上变频，还要进行脉冲编码，将数字射频信号转换为适合开关放大的脉冲信号，同时将量化噪声移至带外，以提高输出信噪比。

综合考虑信号完整性、效率和频谱纯度，Raab提出的射频脉宽调制技术(RF-PWM)【F.H.Raab,“Radio frequencypulsewidth modulation,”IEEE Trans.Commun.,vol.21,No.8,pp.958-966,1973】被认为是目前最适合DTx应用的高效脉冲编码技术之一。但该技术需要很高的采样频率，有限的时域分辨率将会产生大量的带内量化噪声及谐波并在数字上变频的过程中混入基带信号中导致频谱的混叠。针对RF-PWM的谐波问题，文献2(周强,陈剑斌,朱蕾.基于RF-PWM的主动谐波消除方法[J].太赫兹科学与电子信息学报,2017,15(5):828-833)和文献3(Yao F Q,Zhou Q,Wei Z H.A Novel Multilevel RF-PWM Method WithActive-Harmonic Elimination for All-Digital Transmitters[J].IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques,2018,66(7):3360-3373)分别提出了针对恒包络和非恒包络的调制信号特定谐波消除的多电平RF-PWM方法。中国专利(专利号ZL201711051727.2)公开了一种特定谐波消除多电平射频脉宽调制方法及调制器，可实现对多电平RFPWM输出脉冲特定次谐波的主动消除，特别是通过优先消除低次谐波，可以显著降低对调谐滤波器的设计要求，有利于提高ADTx的宽频段性能。