[发明专利]一种连续变频的多模式全数字发射机

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体为一种连续变频的多模式全数字发射机。本发明发射机包括基带信号处理模块、采样、混频模块、分频器、全数字功率放大器、全数字锁相环以及SPI模块等。本发明支持多种工作模式，能够兼容不同通信协议；在采样、变频模块，采用Farrow架构实现任意倍数的小数倍采样，与LO分频时钟相匹配，避免引入额外的时钟信号；采用基于CORDIC矢量旋转算法，产生数字变频所需要的时钟信号，实现高精度、连续滑动的中频转换的功能，实现不同频率的频谱搬移。本发明能够对调制信号进行裁剪和限幅，解决了滤波器非线性运算所造成的信号溢出等问题。本发射机结构简单、高度集成，可灵活地应用于多种工作场景。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种连续变频的多模式全数字发射机电路。

背景技术

近年来，随着语音视频、虚拟现实技术、可穿戴电子等领域的兴起，无线通信技术也发挥着越来越重要的作用。远程办公、在线课程教育、视频会议等应用极大的改变了人们的生活方式，无线通信技术已经变成人类不可或缺的一部分。多场景应用、高数据吞吐率、覆盖广、高可靠性等应用需求的增加，也对无线通信技术提出了更高的需求。为了提高数据传输性能，满足低功耗、广覆盖、多终端接入等需求，物联网概念走进人们的视野并经历了爆发式发展。

应用于物联网通信的协议主要包括低功耗蓝牙（BLE）通信协议、Zigbee通信协议、802.11ah通信协议以及窄带物联网（NB-IoT）通信协议。BLE和Zigbee协议广泛应用于2.4GHz频段，但是受制于调制方式，这两种通信协议的覆盖范围较小。频谱利用率低，抗干扰和抗衰减性能弱，这极大限制了其应用场景。802.11ah通信协议采用OFDM调制方式，极大提高了频谱利用率。灵活的带宽、更广的覆盖范围以及低的信道干扰，使得802.11ah能够满足多种应用需求。窄带物联网（NB-IoT）通信协议是针对物联网领域的发展而迭代出的一种新型通信协议。NB-IoT具有更广的覆盖范围，并且支持更多的终端接入。NB-IoT协议的复杂度，具有多载波频段，兼容性强，同时能够实现超低功耗及低成本，广泛地应用于多种通信场景。

无线通信协议的不断发展以及应用场景的不断变化，对发射机的设计也是一个极大的挑战。智能电子设备的多种应用场景以及不同协议所规定的不同的指标与性能，要求发射机可以兼容多种协议，支持多种工作模式。而数字基带电路作为射频发射机前端的重要模块，其性能的好坏直接影响整个发射机系统的性能。数字基带的主要功能是实现数据采样率转换，并保证高的信噪比、信号的完整性和有效性。在送入功率放大器之前，信号必须满足协议所规定的带外抑制度、错误矢量误差（EVM）等指标。

基于以上分析，本发明提出了一种多模式、可重构带宽、可以实现高精度连续变频的全数字发射机架构。本发明发射机的射频频率覆盖0.7GHz-2.43GHz，信号带宽覆盖180kHz-15MHz，可兼容多种通信协议，比如窄带物联网协议（NB-IoT）、低功耗蓝牙协议（BLE）等。该发射机片上集成采样、变频模块（120）、分频器（130）、全数字功率放大器（140）、天线（210）、全数字锁相环（ADPLL）（310）、串行外设接口（SPI）（410）等电路模块。整个架构通过全数字的方式实现，可极大地降低系统的功耗和成本，且整个系统架构高度集成，结构简单。另外，本发明所提出的发射机架构支持不同的信号带宽，兼容多种协议，支持不同的工作模式，可灵活地应用于多种工作场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多模式、可重构带宽、可以实现高精度连续变频的全数字发射机。

本发明提供的连续变频的多模式全数字发射机，其系统架构如图1所示。不需要系统提供额外的变频时钟，该全数字发射机便能实现高精度的连续变频。包括基带信号处理模块（110）、采样、变频模块（120）、分频器（130）、全数字功率放大器（140）、天线（210）、全数字锁相环（ADPLL）（310）、串行外设接口（SPI）（410）等电路模块；其中：