短波发射机制造技术

本发明专利技术提供了一种短波发射机，包括：数字上变频模块、数字谐波消除模块、数模转换器及功率放大器；其中，所述数字谐波消除模块连接在所述数字上变频模块的输出端与所述数模转换器的输入端之间，用于将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。本发明专利技术短波发射机避免了滤波器的插损，提升了整机效率，而且大大减小了系统的体积还有重量，便于实现系统小型化。在经过数字谐波消除模块补偿后，功放输出的各次失真谐波功率相对基波功率的比值均满足系统需求。

Shortwave transmitter

【技术实现步骤摘要】
短波发射机
本专利技术涉及移动通信
，特别涉及一种短波发射机。
技术介绍
由于通信距离远，短波通信在无线通信领域一直扮演着重要角色，尤其是应用在航空、航海通信当中。另外，短波通信也是唯一用低廉设施来实现全球通信覆盖的解决方案。短波也被叫做“天波”，在这个频段的电磁波可以穿过大气层，并在电离层反射。但是，短波通信的信道条件是复杂且不稳定的，使得短波发射机的设计愈发重要且具有挑战性。近年来，为了获得更好的性能，更高的灵活性，更低的功耗，传统模拟短波发射机开始被一些数字器件所取代。对于短波发射机而言，与移动通信发射机一样，功率放大器的效率是一个至关重要的系统指标。从现有技术来看，在短波发射机中经常使用高效率的D类或E类功放。但是，这类开关功放的带宽还有线性度要明显差于线性功放。因此，在短波通信发射机中功放也经常偏置在AB类工作。在实际应用中，功放需要在整个工作频段(2MHz-30MHz)都高效工作，并且功放会被推到饱和区来达到更高的效率，这样便会严重恶化系统的线性度。由于非线性的存在，功放的输出频谱会出现邻带的频谱再生，同时还会有谐波的干扰。对于邻带的频谱再生，一方面可以从电路设计的角度去提高功放的线性度，另一方面是采用数字补偿技术进行非线性的校正。但是，对于谐波失真来说，低频的谐波分量会落在高频，共用一个低通滤波器是不可能在所有频点都满足谐波消除的目的。在实际系统中，传统的模拟谐波消除方案会在功放的输出端级联一系列的开关控制的滤波器组根据不同的频点进行切换，这些滤波器组不仅体积很大，同时还会引入不小的损耗，造成整个系统效率的下降，而且实现复杂度很高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种短波发射机，以便解决上述问题的至少之一。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种短波发射机，其特征在于，包括：数字上变频模块、数字谐波消除模块、数模转换器及功率放大器；其中，所述数字谐波消除模块连接在所述数字上变频模块的输出端与所述数模转换器的输入端之间，用于将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。进一步的，所述数字谐波消除模块用于产生与所述功率放大器所产生的失真谐波幅度相同、相位相反的谐波信号，从而将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。进一步的，还包括：驱动放大器，其输入端与所述数模转换器的输出端连接，其输出端与所述功率放大器的输入端连接。进一步的，还包括：模数转换器，其输入端与所述功率放大器的输出端连接，其输出端与所述数字谐波消除模块的输入端连接，用于采集所述功率放大器输出信号并进行模数转换后输出。进一步的，还包括：滤波器，连接在所述功率放大器的输出端与所述模数转换器的输入端之间，用于滤除所述模数转换器采集的信号中的干扰信号。进一步的，还包括：加法器，其一输入端与所述模数转换器的输出端连接，另一输入端与所述数字上变频模块的输出端连接，其输出端与所述数字谐波消除模块的输入端连接。进一步的，所述数字上变频模块，用于将基带信号变频至射频上；所述数字谐波消除模块的输入端与所述数字上变频模块的输出端连接，用于接收所述数字上变频模块的输出信号。进一步的，还包括天线，与所述功率放大器的输出端连接，用于接收所述功率放大器的输出信号并发射。进一步的，通过多次迭代改变数字谐波消除模块输出信号中的谐波信号从而减小所述短波发射机的谐波失真。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术一种短波发射机至少具有以下有益效果其中之一：(1)本专利技术采用数字谐波消除方案有效解决了短波发射机中的谐波干扰问题，具体而言，通过数字电路在功放前端预先注入与失真谐波幅度相同、相位相反的谐波分量，使得功放输出的谐波被抵消。由此，避免了滤波器的插损，提升了整机效率，而且大大减小了系统的体积还有重量，便于实现系统小型化。在经过数字谐波消除模块补偿后，功放输出的各次失真谐波功率相对基波功率的比值均满足系统需求。(2)本专利技术采用闭环反馈对数字谐波消除模块进行修正，并通过迭代方式优化模块参数，进一步提升了短波发射机的谐波失真消除效果。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为短波发射机基本结构框图。图2为输出频谱两类失真表示示意图。图3为短波发射机的模拟谐波消除结构示意图。图4为本专利技术短波发射机的数字谐波消除结构示意图。图5为本专利技术迭代收敛情况示意图(载波频率10MHz)。图6为本专利技术迭代收敛情况示意图(载波频率5MHz)。图7为本专利技术数字谐波消除实验平台示意图。图8为本专利技术数字谐波消除前后频谱对比图(10MHz载波)。图9为本专利技术数字谐波消除前后频谱对比图(5MHz载波)。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。为便于理解，此处先介绍短波发射机的基本结构。如图1所示，所述短波发射机主要包括：数字上变频模块(DigitalUpConverter)、数控振荡器(NCO)、数模转换器(DAC)、功率放大器(PA)及天线。在短波发射机中，基带信号分为I路和Q路，经过所述数字上变频模块可以搬到射频上，其中，载波信号ω是由所述数控振荡器来产生，然后由所述数模转换器转换成模拟信号，分别用驱动放大器及所述功率放大器进行放大，再由所述天线发射出去。不失一般性，可以将所述功率放大器(功放)的输入射频信号用离散时间表示，如下式(1)所示：其中ω是载波角频率，Ts是采样时间间隔，A(n)和θ(n)分别是输入信号幅度和两位的离散时间取值。考虑功放的非线性特性，可以用一个K阶的无记忆多项式模型来表征。当K取值为4时，这样功放的输出信号可以表示为下式(2)所示：其中，φ(n)＝ωnTs+θ(n)；并且为了简化，省略了A(n)和φ(n)中的n。这里可以把功放输出信号中的失真分为两类，一类是倍频失真，一类是交调失真，这两类失真的非线性表现不同。如果以一个1MHz带宽，载波频率为10MHz，采样率为100MHz，调制方式为QPSK的信号作为功放的输入，可以把功放输出频谱中的上述两类失真表示出来，如图2所示。在移动通信当中，通常采用的功放的工作带宽一般不会超过一个倍频程，而且功放的输出匹配网络一般呈现出带通特性，谐波会直接被输出匹配网络滤掉，所以一般不需要考虑谐波的干扰，但是对于短波发射机来说，工作频率是2MHz到30MHz，覆盖了好几个倍频程，由于功放的非线性造成的谐波失真无法被匹配网络滤除。低载波频率的谐波失真不可避免地会对高载波信号造成干扰，而且无法用带外滤波器直接滤掉。为了去抑制这些低频带产生的高次谐波对高频带的干扰，模拟谐波消除方案通常在功放输出端与天线之间直接增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短波发射机，其特征在于，包括：数字上变频模块、数字谐波消除模块、数模转换器及功率放大器；其中，所述数字谐波消除模块连接在所述数字上变频模块的输出端与所述数模转换器的输入端之间，用于将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。/n

【技术特征摘要】
1.一种短波发射机，其特征在于，包括：数字上变频模块、数字谐波消除模块、数模转换器及功率放大器；其中，所述数字谐波消除模块连接在所述数字上变频模块的输出端与所述数模转换器的输入端之间，用于将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。


2.根据权利要求1所述的短波发射机，其特征在于，所述数字谐波消除模块用于产生与所述功率放大器所产生的失真谐波幅度相同、相位相反的谐波信号，从而将所述功率放大器的输出信号中的谐波滤除。


3.根据权利要求1所述的短波发射机，其特征在于，还包括：驱动放大器，其输入端与所述数模转换器的输出端连接，其输出端与所述功率放大器的输入端连接。


4.根据权利要求3所述的短波发射机，其特征在于，还包括：模数转换器，其输入端与所述功率放大器的输出端连接，其输出端与所述数字谐波消除模块的输入端连接，用于采集所述功率放大器输出信号并进行模数转换后输出。


5.根据权利要求4所述的短波发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文华，陈龙，陈晓凡，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11