0dB功率回退共模振幅调制器及正交振幅调制发射机制造技术

本发明专利技术涉及一种正交振幅调制发射机及其中的四个0dB功率回退共模振幅调制器，分别输入幅度相同、相位为0、180、90和270度的载波正弦信号。电感或变压器的第一线圈施加差分的载波频率的正弦信号，或第一线圈施加单端的载波信号；电感或第二线圈的中心抽头处接收振幅调制信号，动态控制两个晶体管栅极电平。所述中心抽头处是差分信号的虚地点，载波频率信号的振幅为0，在此连接任何电路，其电路的负载都不会对载波频率信号造成衰减。两个晶体管的漏极输出经过振幅调制的调制信号。本发明专利技术能够有效将幅度调制器和功率放大器结合在一起，在保证功率附加效率最大的条件下通过动态改变功率放大器的增益和饱和输出功率来实现输出功率的幅度调制。

0dB power return common mode amplitude modulator and quadrature amplitude modulation transmitter

The invention relates to an orthogonal amplitude modulation transmitter and four 0dB power regression common mode amplitude modulators in which the carrier sinusoidal signals with the same amplitude, 0, 180, 90 and 270 degrees are respectively input. The first coil of the inductor or transformer applies a sinusoidal signal of the differential carrier frequency, or the first coil exerts a single end carrier signal; the amplitude modulation signal is received at the center tap of the inductor or the second coil, and the two transistor gate levels are dynamically controlled. The center tap is the virtual location of the differential signal, and the amplitude of the carrier frequency signal is 0, which connects any circuit, and the load of its circuit does not cause attenuation to the carrier frequency signal. The drain output of the two transistors is modulated by amplitude modulation. The invention can effectively combine the amplitude modulator and the power amplifier, and realize the amplitude modulation of the output power by dynamically changing the gain and the saturation output power of the power amplifier under the condition that the power added efficiency is maximum.

【技术实现步骤摘要】
0dB功率回退共模振幅调制器及正交振幅调制发射机
本专利技术涉及射频无线通信技术，特别涉及一种0dB功率回退共模振幅调制器，一种正交振幅调制发射机及一种正交幅度调制信号合成方法。
技术介绍
传统正交振幅调制发射机的系统框图如图15所示。正交振幅调制信号由正交振幅调制器产生，该正交振幅调制信号包括QPSK，16QAM，64QAM,…,4iQAM(i为大于等于1的整数)。该正交振幅调制信号输入给功率放大器对信号幅度进行放大。幅度放大后的正交振幅调制信号输入给带通滤波器滤除频带外信号能量。最后经过天线将正交振幅调制信号辐射输出。传统正交振幅调制发射机的不足主要表现在两个方面：1.在正交振幅调制信号被功率放大器放大的过程中，为了保证载波信号的群延时不发生变化，功率放大器需要实现宽带的输入阻抗匹配和宽带的输出阻抗匹配。而在实际电路设计中，为了实现这种宽带性能通常是以牺牲放大器增益和放大器直流功耗为代价来实现的。2.功率放大器存在饱和输出功率，当放大器的输出功率接近其饱和输出功率的时候，功率放大器的增益会逐渐降低(即输出功率随输入功率变化的非线性)。对于正交振幅调制信号，由于存在幅度调制，工作于非线性区的功率放大器对信号幅度不同的输入信号增益不同，导致正交振幅调制信号经过功率放大器放大后存在幅度的失真。目前学术界及工业界的解决方案是降低功率放大器输入信号的功率，使功率放大器的输出功率远离其饱和功率，这样功率放大器对不同振幅的输入信号就具有相同的增益，将正交振幅调制信号经过功率放大器放大后存在的幅度失真降到最小。功率放大器饱和输出功率和实际输出功率的差值为功率回退。对于正交振幅调制信号，通常功率回退设定在8dB以上。而功率放大器的输出功率在接近其饱和输出功率的时候其功率附加效率(PAE)最高，即此时功率放大器将直流功耗转化为交流输出信号功率的效率最高。如果功率放大器的功率回退设定在8dB，则功率放大器的功率附加效率比功率放大器的功率回退设定在0dB时的功率附加效率低6倍以上。对于任何结构的功率放大器，其输出功率(上方线条)与输入功率的关系以及功率附加效率(下方线条)与输入功率的关系，可以用图5表示。功率放大器在接近饱和输出功率的位置功率附加效率最高。对于传统的振幅调制发射机，其发射机中的功率放大器为了保持对振幅调制信号的线性放大，发射机的输出功率会限制在1dB功率压缩点以下，通常比饱和输出功率小8dB以上。这会严重降低功率放大器的功率附加效率。功率附加效率(PAE)的计算公式为：在传统结构的功率放大器中，直流功耗与输出功率没有关系。因此当输出功率降低时，功率附加效率会降低。
技术实现思路
本专利技术提供一种0dB功率回退共模振幅调制器及正交振幅调制发射机，能够有效将幅度调制器和功率放大器结合在一起，在保证功率附加效率的条件下通过动态改变功率放大器的增益和饱和输出功率来实现输出功率的幅度调制。本专利技术还提供一种正交幅度调制(QAM)信号合成方法。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种0dB功率回退共模振幅调制器，其中：第一变压器T1的A线圈的两端连接载波信号输入端口，接收差分的载波频率的正弦信号，所述正弦信号的交流成分通过第一变压器T1的A线圈耦合到B线圈；晶体管M1和晶体管M2的栅极，分别与第一变压器T1中B线圈的两端相连；所述第一变压器T1的B线圈上包含节点Vmod，作为差分信号的虚地点，通过向节点Vmod施加振幅调制信号，来对晶体管M1和晶体管M2的栅极电平进行动态控制，以控制晶体管M1和晶体管M2对栅极输入的载波频率信号的放大增益，实现对载波频率信号的振幅调制；所述晶体管M1和晶体管M2的漏极接差分输出端口，输出经过振幅调制的调制信号。可选的另一种0dB功率回退共模振幅调制器中，将第一变压器T1的A线圈的两端连接载波信号输入端口，接收差分的载波频率的正弦信号的接线方式，替换为使第一变压器T1的A线圈的一端通过电容Cp1交流耦合到地或者直接与地相连，另一端连接载波信号输入端口来接收单端的载波信号，通过所述第一变压器T1的A线圈及B线圈将单端的载波信号转化为差分的载波信号输出。可选的又一种0dB功率回退共模振幅调制器中，将第一变压器T1替换为电感L1，所述电感L1两端连接载波信号输入端口以获取差分的载波频率的正弦信号，并施加到与电感L1两端分别连接的晶体管M1和晶体管M2的栅极；所述电感L1上包含节点Vmod，作为差分信号的虚地点，通过向节点Vmod施加振幅调制信号，来对晶体管M1和晶体管M2的栅极电平进行动态控制。上述任意一种0dB功率回退共模振幅调制器中，可选地，晶体管M1和晶体管M2的漏极之间，设置有可导通直流信号且可给交流信号提供阻抗的电路结构，为所述晶体管M1和晶体管M2的漏极提供直流电压和电流。可选地，晶体管M1和晶体管M2的栅极之间，设置有电控开关；当电控开关导通时，晶体管M1和晶体管M2栅极上的差分信号相互抵消；当电控开关断开时，该电控开关不会衰减晶体管M1和晶体管M2栅极上的差分信号。可选地，所述0dB功率回退共模振幅调制器还包含电平转换器、第一可调阻抗模块、第二可调阻抗模块中的任意一种或其任意组合，使得在任何输入数据的情况下，差分输出端口的载波信号与载波信号输入端口的载波信号的相位差都相同，且差分输出端口的阻抗保持不变；所述电平转换器向与之连接的节点Vmod施加振幅调制信号，对节点Vmod的电压值进行调整，以改变晶体管M1,M2的增益，对载波信号幅度的失真进行补偿；所述第一可调阻抗模块连接在晶体管M1和晶体管M2的栅极之间；所述第二可调阻抗模块连接在晶体管M1和晶体管M2的漏极之间；通过第一可调阻抗模块和/或第二可调阻抗模块提供的阻抗，对载波信号相位和幅度的失真进行补偿。可选地，所述电平转换器的第一输入端口V[1：n]连接n种不同的模拟直流电平；电平转换器的第二输入端口CB[1：n]连接n路第一数据控制线，由所述n路第一数据控制线控制的n个开关，对应控制第一输入端口V[1：n]所施加的直流电平是否传递到电平转换器的输出端口；电平转换器的第三输入端口连接对应于节点SW电位的第二数据控制线，由所述第二数据控制线控制的开关，控制电平转换器的输出端口是否接地；所述n路第一数据控制线控制的n个开关及所述第二数据控制线控制的开关之中，在任意时刻仅有一个开关会处于导通状态。可选地，所述第一可调阻抗模块设有n个第一阻抗调整值；通过所述n路第一数据控制线的控制，使得任意时刻仅有其中一个第一阻抗调整值，施加至晶体管M1和晶体管M2的栅极；和/或，所述第二可调阻抗模块设有n+1个第二阻抗调整值；通过所述n路第一数据控制线及对应于节点SW电位的第二数据控制线的控制，使得任意时刻仅有其中一个第二阻抗调整值，施加至晶体管M1和晶体管M2的漏极。可选地，将晶体管M1对应替换为第一三极管，晶体管M1的栅极、源极、漏极，对应替换为第一三极管的基极、发射极、集电极；将晶体管M2对应替换为第二三极管，晶体管M2的栅极、源极、漏极，对应替换为第二三极管的基极、发射极、集电极。本专利技术的另一个技术方案在于提供一种正交振幅调制发射机，其包含四个结构相同的、上述任意一种0dB功率回退振幅调制器，称为Ip、In、Qp和Qn；四个0d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，第一变压器T1的A线圈的两端连接载波信号输入端口，接收差分的载波频率的正弦信号，所述正弦信号的交流成分通过第一变压器T1的A线圈耦合到B线圈；晶体管M1和晶体管M2的栅极，分别与第一变压器T1中B线圈的两端相连；所述第一变压器T1的B线圈上包含节点Vmod，作为差分信号的虚地点，通过向节点Vmod施加振幅调制信号，来对晶体管M1和晶体管M2的栅极电平进行动态控制，以控制晶体管M1和晶体管M2对栅极输入的载波频率信号的放大增益，实现对载波频率信号的振幅调制；所述晶体管M1和晶体管M2的漏极接差分输出端口，输出经过振幅调制的调制信号。

【技术特征摘要】
1.一种0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，第一变压器T1的A线圈的两端连接载波信号输入端口，接收差分的载波频率的正弦信号，所述正弦信号的交流成分通过第一变压器T1的A线圈耦合到B线圈；晶体管M1和晶体管M2的栅极，分别与第一变压器T1中B线圈的两端相连；所述第一变压器T1的B线圈上包含节点Vmod，作为差分信号的虚地点，通过向节点Vmod施加振幅调制信号，来对晶体管M1和晶体管M2的栅极电平进行动态控制，以控制晶体管M1和晶体管M2对栅极输入的载波频率信号的放大增益，实现对载波频率信号的振幅调制；所述晶体管M1和晶体管M2的漏极接差分输出端口，输出经过振幅调制的调制信号。2.如权利要求1所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，将第一变压器T1的A线圈的两端连接载波信号输入端口，接收差分的载波频率的正弦信号的接线方式，替换为使第一变压器T1的A线圈的一端通过电容Cp1交流耦合到地或者直接与地相连，另一端连接载波信号输入端口来接收单端的载波信号，通过所述第一变压器T1的A线圈及B线圈将单端的载波信号转化为差分的载波信号输出。3.如权利要求1所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，将第一变压器T1替换为电感L1，所述电感L1两端连接载波信号输入端口以获取差分的载波频率的正弦信号，并施加到与电感L1两端分别连接的晶体管M1和晶体管M2的栅极；所述电感L1上包含节点Vmod，作为差分信号的虚地点，通过向节点Vmod施加振幅调制信号，来对晶体管M1和晶体管M2的栅极电平进行动态控制。4.如权利要求1～3中任意一项0dB功率回退所述共模振幅调制器，其特征在于，晶体管M1和晶体管M2的漏极之间，设置有可导通直流信号且可给交流信号提供阻抗的电路结构，为所述晶体管M1和晶体管M2的漏极提供直流电压和电流。5.如权利要求1～3中任意一项所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，晶体管M1和晶体管M2的栅极之间，设置有电控开关；当电控开关导通时，晶体管M1和晶体管M2栅极上的差分信号相互抵消；当电控开关断开时，该电控开关不会衰减晶体管M1和晶体管M2栅极上的差分信号。6.如权利要求1～3中任意一项所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，所述0dB功率回退共模振幅调制器还包含电平转换器、第一可调阻抗模块、第二可调阻抗模块中的任意一种或其任意组合，使得在任何输入数据的情况下，差分输出端口的载波信号与载波信号输入端口的载波信号的相位差都相同，且差分输出端口的阻抗保持不变；所述电平转换器向与之连接的节点Vmod施加振幅调制信号，对节点Vmod的电压值进行调整，以改变晶体管M1,M2的增益，对载波信号进行振幅调制；所述第一可调阻抗模块连接在晶体管M1和晶体管M2的栅极之间；所述第二可调阻抗模块连接在晶体管M1和晶体管M2的漏极之间；通过第一可调阻抗模块和/或第二可调阻抗模块提供的阻抗，对载波信号相位的失真和幅度失真进行补偿。7.如权利要求6所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，所述电平转换器的第一输入端口V[1：n]连接n种不同的模拟直流电平；电平转换器的第二输入端口CB[1：n]连接n路第一数据控制线，由所述n路第一数据控制线控制的n个开关，对应控制第一输入端口V[1：n]所施加的直流电平是否传递到电平转换器的输出端口；电平转换器的第三输入端口连接对应于节点SW电位的第二数据控制线，由所述第二数据控制线控制的开关，控制电平转换器的输出端口是否接地；所述n路第一数据控制线控制的n个开关及所述第二数据控制线控制的开关之中，在任意时刻仅有一个开关会处于导通状态。8.如权利要求6所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，所述第一可调阻抗模块设有n个第一阻抗调整值；通过所述n路第一数据控制线的控制，使得任意时刻仅有其中一个第一阻抗调整值，施加至晶体管M1和晶体管M2的栅极；和/或，所述第二可调阻抗模块设有n+1个第二阻抗调整值；通过所述n路第一数据控制线及对应于节点SW电位的第二数据控制线的控制，使得任意时刻仅有其中一个第二阻抗调整值，施加至晶体管M1和晶体管M2的漏极。9.如权利要求1～8中任意一项所述0dB功率回退共模振幅调制器，其特征在于，将晶体管M1对应替换为第一三极管，晶体管M1的栅极、源极、漏极，对应替换为第一三极管的基极、发射极、集电极；将晶体管M2对应替换为第二三极管，晶体管M2的栅极、源极、漏极，对应替换为第二三极管的基极、发射极、集电极。10.一种正交振幅调制发射机，其特征在于，包含四个结构相同的、权利要求1-9任意一项所述的0dB功率回退振幅调制器，称为Ip、In、Qp和Qn；四个0dB功率回退振幅调制器的载波信号输入端口C，分别表示为CIp，CIn，CQp和CQn，相应地输入幅度相同而相位分别为0度、180度、90度和270度的载波正弦信号；晶体管M1和晶体管M2的栅极，对应于节点M1_G和M2_G；晶体管M1和晶体管M2的漏极，对应于节点M1_D和M2_D；所述正交振幅调制发射机还包含：第三可调阻抗模块X、第二变压器T2、带通滤波器、天线，为四个0dB功率回退振幅调制器Ip、In、Qp和Qn共用；四个0dB功率回退振幅调制器的节点M1_D均连接到公共的节点outp；四个0dB功率回退振幅调制器的节点M2_D均连接到公共的节点outn；所述第三可调阻抗模块X的两端分别连接节点outp和outn；第二变压器T2的B线圈的两端分别连接到节点outp和outn；第二变压器T2的B线圈的中心抽头接电源VDD；第二变压器T2的A线圈的一端接地，另一端接带通滤波器的输入端；带通滤波器的输出端接天...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海燕，
申请(专利权)人：郭海燕，
类型：发明
国别省市：北京,11