一种射频发射机及其信号产生方法技术

本发明专利技术公开一种基于总线分离架构多比特Delta Sigma调制器的射频发射机。其特征在于所述发射机由基带处理部分、多比特量化Delta Sigma调制器、数字上混频器、功率合成器以及射频带通滤波器构成。所述多比特量化Delta Sigma调制器采用总线分离结构，得到高低比特两部分序列，分别进行高阶和低阶调制。所述数字上混频器完成Delta Sigma调制器输出的频率变换，是多比特数字上混频器。所述功率放大器的电源电压按照一定的比例配制，对上混频后的数字信号进行放大，然后通过功率合成器合成得到含有对噪声整形的数字射频信号。所述射频带通滤波器完成对所得数字射频信号的带外噪声滤波，得到所需的射频信号。

【技术实现步骤摘要】
一种射频发射机及其信号产生方法
本专利技术属于无线通信领域,具体涉及一种射频发射机。
技术介绍
传统的射频发射机架构中，高动态范围的IQ(同相I和正交Q)数字基带信号首先经过两路高位宽的数模转换器(DAC)转化成模拟信号，然后经过上变频器混频，最后通过线形功率放大器增强功率后由天线发送。大动态范围的信号会导致线性功率放大器进行大的回退以保证射频信号的不失真。这样会导致线性功率放大器的效率极低，对于电池供电的发射机会极大的浪费有限的能量，减小设备的工作时间。基于DeltaSigma调制器(DSM)的发射机可将高位宽的基带信号变成一位数字信号，这样就可将高效的开关功率放大器用于原本大动态范围的信号功率增强,增加了能源的使用效率，延长电池供电设备的工作时间。基于DeltaSigma调制器的发射机为了达到所需要的信噪比，通常利用增加调制器的阶数或者过采样率的方法。然而对于带宽本身较宽的基带信号，高的过采样率会导致所需的实际采样率高到无法实现。单比特量化DeltaSigma调制器在增加调制阶数后往往又会面临稳定性问题。多比特量化DeltaSigma调制器不仅可以解决DeltaSigma调制器的稳定性问题，而且量化器每增加1比特，输出信噪比就可以增加6dB。常用的基于误差反馈结构的DeltaSigma调制器的输出通常是多比特的，并且其结构简单，相对其他结构电路工作的速度较高。然而多比特输出的DeltaSigma调制器发射机目前未见公开报道。本专利技术公开一种基于总线分离架构多比特DeltaSigma调制器的射频发射机。
技术实现思路
本专利技术针对基于DeltaSigma调制器的射频发射机对其核心模块DeltaSigma调制器运行速度要求较高的特点,公开一种基于总线分离架构多比特DeltaSigma调制器的射频发射机及其信号产生方法。本专利技术的技术方案是：一种射频发射机，包括基带处理部分、多比特量化DeltaSigma调制器、数字上混频器、功率放大器、功率合成器以及射频带通滤波器；所述基带处理部分包括两个信号输出端，每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化DeltaSigma调制器的输入端，总共4个多比特量化DeltaSigma调制器的输出端连接数字上混频器的输入端，数字上混频器的输出端顺序连接功率放大器、功率合成器和射频带通滤波器，射频带通滤波器输出射频信号。进一步的，每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化DeltaSigma调制器的输入端，所述2个多比特量化DeltaSigma调制器1个为2阶DeltaSigma调制器，另一个为1阶DeltaSigma调制器。本专利技术还提供利用所述的射频发射机实现的射频信号产生方法，具体步骤如下：步骤一、在基带处理部分产生数字基带信号，所述数字基带信号是同相I和正交Q两路经过高倍内插的数字序列，同相I和正交Q两路数字序列均是有符号的N比特整型序列；步骤二、对步骤一得到的同相I和正交Q两路数字序列分别进行总线分离，N比特的整型数X经总线分离后成为NMSB比特有符号整型的高比特部分XMSB和NLSB比特无符号整型的低比特部分XLSB，其中NLSB比特无符号的低比特部分XLSB也能够看作符号位为0的(NLSB+1)位有符号整型；即：N＝NMSB+NLSB步骤三、将步骤二中经过总线分离后得到的高比特部分XMSB送入2阶DeltaSigma调制器中，经高阶调制处理后输出有符号2比特序列YMSB；将步骤二中经过总线分离后得到的低比特部分XLSB送入1阶DeltaSigma调制器中，经低阶调制处理后输出有符号1比特序列YLSB，即：YMSB＝XMSB+(1-z-1)2EMSBYLSB＝XLSB+(1-z-1)ELSB其中：EMSB为高比特输入部分XMSB经DeltaSigma调制器调制后的量化噪声，ELSB为低比特输入部分XLSB经DeltaSigma调制器调制后的量化噪声；步骤四、所述数字上混频器接收DeltaSigma调制器输出的比特序列，进行上混频处理，得到所需的射频频率；步骤五、功率放大器的电源电压按照2：1：1/2(NMSB-1)的比例配制，对上混频后的数字信号进行放大，然后通过功率合成器合成得到含有整形噪声的数字射频信号；步骤六、射频带通滤波器完成对所得数字射频信号的带外噪声滤波，得到所需的射频信号。进一步的，步骤四中，所述数字上混频器接收DeltaSigma调制器输出的比特序列，进行上混频处理，得到所需的射频频率；具体如下：经过DeltaSigma调制器处理，I支路和Q支路分别输出3比特二进制序列；输出的数字序列要进行上混频处理，得到所需的射频频率；所述DeltaSigma调制器的输出是有符号二进制序列，需要变换成对称二进制表达；对称二进制中用1表示正，0表示负；权重为2：1；对称二进制变换表如下表所列；所得I之路与Q支路的对称二进制数的对应二进制位分别进行数字上变频处理；所述数字上变频器由3个复接器构成，每个复接器按照00-01-10-11顺序对输入信号进行复接,得到3路高速数字序列；DSM输出二进制表达数值对称二进制表达013110011011-10110-300所述3个数字复接器输出的3路高速数字序列分别输入3个开关功率放大器完成功率放大。有益效果：本专利技术使用的多比特DeltaSigma调制器相比于使用单比特DeltaSigma调制器的发射机，可以采用较小的采样率达到所需要的信噪比,且电路稳定易于实现,总线分离结构可以进一步减小硬件开销。附图说明图1本专利技术的发射机架构；图2总线分离比特分配与DeltaSigma调制器输出信噪比的关系；图3采用的总线分离的DeltaSigma调制器的实现原理图；图4数字上混频器结构；图5功率放大器及合成方案。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1是本专利技术基于总线分离架构多比特DeltaSigma调制器的射频发射机。包括基带处理部分、多比特量化DeltaSigma调制器、数字上混频器、功率放大器、功率合成器以及射频带通滤波器；所述基带处理部分包括两个信号输出端，每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化DeltaSigma调制器的输入端，总共4个多比特量化DeltaSigma调制器的输出端连接数字上混频器的输入端，数字上混频器的输出端顺序连接功率放大器、功率合成器和射频带通滤波器，射频带通滤波器输出射频信号。数字基带信号是同相I和正交Q两路经过高倍内插的数字序列。它们是有符号的N比特整型序列，分别进行总线分离。对于N比特的整型数X经总线分离成NMSB比特有符号整型的高比特部分XMSB和NLSB比特无符号整型的低比特部分XLSB，其中NLSB比特无符号的低比特部分XLSB也可看作符号位为0的(NLSB+1)位有符号整型。N＝NMSB+NLSB同相I和正交Q支路分别进行总线分离后，进行相同的处理。以I支路为例进行说明。I支路经过总线分离后分别送入两个DeltaSigma调制器(DSM)，DSM-M对XMSB高比特部分进行处理，选用2阶DeltaSigma调制器，经处理后输出有符号2比特序列YMSB；DSM-L对(NLSB+1)的XLSB低比特部分进行处理，选用1阶DeltaSigma调制器，输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频发射机，其特征在于：包括基带处理部分、多比特量化Delta Sigma调制器、数字上混频器、功率放大器、功率合成器以及射频带通滤波器；所述基带处理部分包括两个信号输出端，每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化Delta Sigma调制器的输入端，总共4个多比特量化Delta Sigma调制器的输出端连接数字上混频器的输入端，数字上混频器的输出端顺序连接功率放大器、功率合成器和射频带通滤波器，射频带通滤波器输出射频信号。

【技术特征摘要】
1.一种射频发射机，其特征在于：包括基带处理部分、多比特量化DeltaSigma调制器、数字上混频器、功率放大器、功率合成器以及射频带通滤波器；所述基带处理部分包括两个信号输出端，每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化DeltaSigma调制器的输入端，总共4个多比特量化DeltaSigma调制器的输出端连接数字上混频器的输入端，数字上混频器的输出端顺序连接功率放大器、功率合成器和射频带通滤波器，射频带通滤波器输出射频信号。2.根据权利要求1所述的一种射频发射机，其特征在于：每个信号输出端利用一个总线分离结构连接2个多比特量化DeltaSigma调制器的输入端，所述2个多比特量化DeltaSigma调制器1个为2阶DeltaSigma调制器，另一个为1阶DeltaSigma调制器。3.利用权利要求1或2所述的射频发射机实现的射频信号产生方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、在基带处理部分产生数字基带信号，所述数字基带信号是同相I和正交Q两路经过高倍内插的数字序列，同相I和正交Q两路数字序列均是有符号的N比特整型序列；步骤二、对步骤一得到的同相I和正交Q两路数字序列分别进行总线分离，N比特的整型数X经总线分离后成为NMSB比特有符号整型的高比特部分XMSB和NLSB比特无符号整型的低比特部分XLSB，其中NLSB比特无符号的低比特部分XLSB也能够看作符号位为0的(NLSB+1)位有符号整型；即：N＝NMSB+NLSB步骤三、将步骤二中经过总线分离后得到的高比特部分XMSB送入2阶DeltaSigma调制器中，经高阶调制处理后输出有符号2比特序列YMSB；将步骤二中经过总线分离后得到的低比特部分X...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊祥宁，花再军，廖一龙，汤励，王志功，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32