使用脉宽调制的开关模式高线性度发射机制造技术

公开了QAM发射机，其可在生成用于传输的QAM输出信号时减小本地时钟信号的频率和/或减小驱动器电路的切换频率。该QAM发射机可生成指示同相(I)和正交(Q)信号分量的数个PWM信号，并且随后使用这些PWM信号的一个或多个所选偶次谐波来生成QAM输出信号。可通过选择性地组合这些PWM信号来抑制这些PWM信号的奇次谐波，并且可使用滤波器来抑制任何其余不想要的偶次谐波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用脉宽调制的开关模式高线性度发射机
本专利技术诸实施例一般涉及通信系统，尤其涉及使用正交脉宽调制技术的射频发射机。相关技术背景与无线信号传输(例如，Wi-Fi、蜂窝、蓝牙等)相关联的功耗可能迅速耗尽移动设备的电池。因此，期望降低移动设备中的发射机的功耗。图1是使用正交振幅调制(QAM)的常规直接变频发射机100的框图。发射机100包括天线ANT、基带处理器110、以及模拟前端(AFE)120。AFE120包括用于I信号路径的数模转换器(DAC)121A、用于I信号路径的滤波器122A、用于I信号路径的本地振荡器(LO)混频器123A、用于Q信号路径的DAC121B、用于Q信号路径的滤波器122B、用于Q信号路径的LO混频器123B、组合器124、以及线性功率放大器(PA)125。混频器123A和123B通过将I和Q信号分别与本地振荡器信号LO(I)和LO(Q)混频来将I和Q信号从基带直接上变频到载波频率，其中本地振荡器信号的频率为载波频率。组合器124组合经上变频的I和Q信号，并且PA125放大经组合的I/Q信号以作为TX经由天线ANT传输。如果PA125是运算放大器(op-amp)(或另一种类型的线性放大器)，则PA125可非常适合于使用各种振幅调制技术(例如，OFDM)来传送信号，其中输出信号的变化应当与输入信号的变化成比例。然而，线性放大器(例如，PA125)消耗大量功率。尽管开关模式输出驱动器比线性放大器(诸如PA125)消耗更少功率，但开关模式输出驱动器是可能不适合于传送OFDM码元的非线性设备。例如，由于OFDM技术关联于比零峰均比(PAR)(GMSK)或低PAR调制技术更高的PAR，因而开关模式输出驱动器可能不能够针对OFDM技术达成足够的驱动器线性度。进一步，因为OFDM技术通常使用高频信号，因此以此类高速率驱动开关模式输出驱动器由于开关模式输出驱动器的切换速度限制而可能是不可行的。概述提供本概述以便以简化形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，亦非旨在限定要求保护的主题内容的范围。公开了发射机以及操作方法，其可在生成用于传输的QAM输出信号时减小本地时钟信号的频率和/或减小相关联驱动器电路的切换频率。该发射机可生成指示同相(I)和正交(Q)信号分量的数个脉宽调制(PWM)信号，并且随后使用这些PWM信号的一个或多个所选偶次谐波来生成QAM输出信号。可通过选择性地组合这些PWM信号来抑制这些PWM信号的奇次谐波，并且可使用滤波器来抑制任何其余不想要的(例如，未选择的)偶次谐波。对于至少一些实施例，该发射机可包括用于生成I信号和Q信号的基带电路；具有用于接收I信号和第一时钟信号的输入的用于生成第一PWM信号的第一电路；具有用于接收反相I信号和第一时钟信号的输入的用于生成第二PWM信号的第二电路；具有用于接收Q信号和第二时钟信号的输入的用于生成第三PWM信号的第三电路；具有用于接收反相Q信号和第二时钟信号的输入的用于生成第四PWM信号的第四电路；耦合至第一电路和第二电路的用于响应于第一PWM信号和第二PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出I信号的第一信号组合器；耦合至第三电路和第四电路的用于响应于第三PWM信号和第四PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出Q信号的第二信号组合器；以及用于响应于输出I信号与输出Q信号的加总而生成QAM输出信号的加总节点。对于一些实施例，QAM输出信号的频率约等于第一时钟信号和第二时钟信号的频率的N倍，其中N是大于或等于2的偶整数。对于一些实施例，第一信号组合器可在生成输出I信号之前抑制第一PWM信号和第二PWM信号的奇次谐波(包括基频分量)；并且第二信号组合器可在生成输出Q信号之前抑制第三PWM信号和第四PWM信号的奇次谐波(包括基频分量)。可使用合适的滤波器从输出I和Q信号中抑制不想要的偶次谐波。本专利技术诸实施例可包括用于在加总输出I和Q信号之前放大PWM信号的开关模式放大器(例如，使用CMOS反相器电路形成的开关模式放大器)。对于至少一些实施例，开关模式放大器可按照为QAM输出信号频率的1/N的切换频率进行切换。以此方式，使用PWM信号的N次谐波来生成QAM输出信号可允许第一和第二时钟信号的频率为QAM输出信号的频率的1/N，并且可允许开关模式放大器按照QAM输出信号的频率的1/N进行切换。这进而可允许较干净的(例如，更稳定的)时钟信号(例如，相比于其中第一和第二时钟信号具有与QAM输出信号相同的频率的发射机)以及开关模式放大器的更高效操作(例如，相比于其中开关模式放大器的切换频率与QAM输出信号的频率相同的发射机)。附图简述本专利技术各实施例是作为示例来解说的，且不旨在受附图中各图的限制。相似的附图标记贯穿附图和说明书指代相似的元素。图1是常规QAM发射机的框图。图2A是根据一些实施例的QAM发射机的框图。图2B是图2A的功率组合器的一个实施例的框图。图3A描绘了创建与响应于输入数据信号和时钟信号而生成PWM信号相关联的一次到八次谐波。图3B描绘了根据一些实施例的从PWM信号中消除奇次谐波。图3C描绘了根据一些实施例的创建与响应于输入数据信号和时钟信号而生成PWM信号相关联的一次和二次谐波。图4A-4B描绘了解说根据一些实施例的用于生成QAM输出信号的示例性方法的流程图。图5是根据一些实施例的通信设备的框图。详细描述仅为了简化起见，以下在处理具有示例性频率值的信号的上下文中讨论本专利技术诸实施例。应当理解，本专利技术诸实施例等同地适用于处理各种合适频率和/或频率范围的信号、以及使用任何合适的编码和/或调制技术来处理信号。在以下描述中，阐述了众多具体细节(诸如具体组件、电路、和过程的示例)，以提供对本公开的透彻理解。而且，在以下描述中并且出于解释目的，阐述了具体的命名以提供对本公开各实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，可以不需要这些具体细节就能实践本专利技术各实施例。在其他实例中，以框图形式示出公知的电路和设备以避免混淆本公开。如本文所使用的，术语“耦合”意指直接连接到、或通过一个或多个居间组件或电路来连接。本文所描述的各种总线上所提供的任何信号可以与其他信号进行时间复用并且在一条或多条共用总线上提供。另外，各电路元件或软件块之间的互连可被示为总线或单信号线。每条总线可替换地是单信号线，而每条单信号线可替换地是总线，并且单线或总线可表示用于各组件之间的通信的大量物理或逻辑机制中的任一个或多个。本专利技术各实施例不应被解释为限于本文描述的具体示例，而是在其范围内包括由所附权利要求所限定的所有实施例。如本文所使用的，谐波是信号的分量频率，其为信号基频的整数倍(例如，如果信号的基频被标示为f，则谐波具有等于2f、3f、4f、5f等的频率)。因此，如本文所使用的，一次谐波是指在基频处的信号分量，二次谐波是指在两倍基频处的信号分量，三次谐波是指在三倍基频处的信号分量，以此类推。图2A是根据本专利技术诸实施例的可使用正交振幅调制(QAM)的发射机200的框图。发射机200可被包括在通信设备(例如，图5的通信设备500)内。发射机200在图2A中被示为包括基带处理器210、模拟前端(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交振幅调制(QAM)发射机，包括：基带电路，其用于生成同相(I)信号和正交(Q)信号；具有用于接收所述I信号和第一时钟信号的输入的第一电路，其用于生成第一脉宽调制(PWM)信号；具有用于接收反相I信号和所述第一时钟信号的输入的第二电路，其用于生成第二PWM信号；具有用于接收所述Q信号和第二时钟信号的输入的第三电路，其用于生成第三PWM信号；具有用于接收反相Q信号和所述第二时钟信号的输入的第四电路，其用于生成第四PWM信号；耦合至所述第一电路和所述第二电路的第一信号组合器，其用于响应于所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出I信号；耦合至所述第三电路和所述第四电路的第二信号组合器，其用于响应于所述第三PWM信号和所述第四PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出Q信号；以及加总节点，其用于响应于所述输出I信号与所述输出Q信号的加总而生成QAM输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.12 US 14/025,6021.一种正交振幅调制(QAM)发射机，包括：基带电路，其用于生成同相(I)信号和正交(Q)信号；具有用于接收所述I信号和第一时钟信号的输入的第一电路，其用于生成第一脉宽调制(PWM)信号；具有用于接收反相I信号和所述第一时钟信号的输入的第二电路，其用于生成第二PWM信号；具有用于接收所述Q信号和第二时钟信号的输入的第三电路，其用于生成第三PWM信号；具有用于接收反相Q信号和所述第二时钟信号的输入的第四电路，其用于生成第四PWM信号；耦合至所述第一电路和所述第二电路的第一信号组合器，其用于响应于所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出I信号，其中所述第一信号组合器通过从所述第一PWM信号减去所述第二PWM信号来从所述输出I信号中抑制奇次谐波；耦合至所述第三电路和所述第四电路的第二信号组合器，其用于响应于所述第三PWM信号和所述第四PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出Q信号，其中所述第二信号组合器通过从所述第三PWM信号减去所述第四PWM信号来从所述输出Q信号中抑制奇次谐波；以及加总节点，其用于响应于所述输出I信号与所述输出Q信号的加总而生成QAM输出信号，其中所述QAM输出信号的频率约等于所述第一时钟信号的频率的N倍，其中N是大于2的偶整数。2.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于：所述第一信号组合器在生成所述输出I信号之前抑制所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的基频分量；以及所述第二信号组合器在生成所述输出Q信号之前抑制所述第三PWM信号和所述第四PWM信号的基频分量。3.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于，所述输出I信号是所述第一PWM信号的八次谐波，所述输出Q信号是所述第三PWM信号的八次谐波，并且所述QAM输出信号的频率约等于所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的频率的八倍。4.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于，所述输出I信号是所述第一PWM信号的四次谐波，所述输出Q信号是所述第三PWM信号的四次谐波，并且所述QAM输出信号的频率约等于所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的频率的四倍。5.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于，所述第一电路、所述第二电路、所述第三电路、以及所述第四电路各自包括占空比控制器。6.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于，所述第一信号组合器、所述第二信号组合器、以及所述加总节点一起构成功率组合器。7.如权利要求1所述的QAM发射机，其特征在于，进一步包括：耦合在所述第一电路与所述第一信号组合器之间的第一CMOS驱动器电路，其用于放大所述第一PWM信号；以及耦合在所述第二电路与所述第一信号组合器之间的第二CMOS驱动器电路，其用于放大所述第二PWM信号，其中所述第一CMOS驱动器电路和所述第二CMOS驱动器电路将作为开关模式放大器来操作。8.如权利要求7所述的QAM发射机，其特征在于，所述QAM输出信号的频率是所述第一CMOS驱动器电路和所述第二CMOS驱动器电路的切换频率的偶整数倍。9.一种通信设备，包括：基带电路，其用于生成同相(I)信号和正交(Q)信号；一个或多个处理器；以及存储指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使得所述通信设备：响应于所述I信号与第一时钟信号的比较而生成第一脉宽调制(PWM)信号；响应于反相I信号与所述第一时钟信号的比较而生成第二PWM信号；响应于所述Q信号与第二时钟信号的比较而生成第三PWM信号；响应于反相Q信号与所述第二时钟信号的比较而生成第四PWM信号；响应于所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出I信号；通过从所述第一PWM信号减去所述第二PWM信号来从所述输出I信号中抑制奇次谐波；响应于所述第三PWM信号和所述第四PWM信号的一个或多个偶次谐波而生成输出Q信号；通过从所述第三PWM信号减去所述第四PWM信号来从所述输出Q信号中抑制奇次谐波；以及响应于所述输出I信号与所述输出Q信号的加总而生成QAM输出信号，其中所述QAM输出信号的频率约等于所述第一时钟信号的频率的N倍，其中N是大于2的偶整数。10.如权利要求9所述的通信设备，其特征在于：执行所述指令以生成所述输出I信号使得所述通信设备在生成所述输出I信号之前抑制所述第一P...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·A·塔瓦尔卡，S·卡斯图里阿，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US