一种带谐波抑制的无线信号发射装置和谐波抑制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带谐波抑制的无线信号发射装置和谐波抑制方法，用以解决现有技术中抑制PA谐波技术带来的成本及功耗的问题。该发射装置可包括功率放大模块、谐波抑制模块以及天线模块，其中，功率放大模块，用于输入射频信号，输出放大后的射频信号；谐波抑制模块，用于抑制放大后的射频信号的待抑制谐波信号，生成抑制谐波信号后的射频信号；天线模块，用于将抑制谐波信号后的射频信号发送至信号接收装置。相比现有技术，在本发明专利技术实施例中，谐波抑制模块用于抑制谐波信号，从而无需增加VCO电感的功耗或无需利用VCO电感的特殊结构抑制谐波干扰，可以提高电感品质因数，进而提高电感效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种带谐波抑制的无线信号发射装置和谐波抑制方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，特别涉及一种带谐波抑制的无线信号发射装置和谐波抑制方法。

技术介绍

[0002]随着物联网的高速发展，无论是工业界还是学术界，物联网技术都是当前的一个重要研究热点，包括对其必要组成部分无线收发机的设计研究。物联网设备的可穿戴性，数据传输的长期性、稳定性、可靠性等是必要条件，这对实现物联网通信的无线收发机提出更高的要求，必须要小型化、低功耗。这就要求无线收发机的电路结构集成度足够高、耗电要足够小、这时合适的无线通信技术的选择就变得非常重要。目前在无线域网中常用的无线通信技术有蓝牙(Bluetooth)、IEEE 802.1.4(ZigBee)等。与传统经典蓝牙相比，低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)技术最突出的特点是功耗极低，所以在数据传输速率要求不高的无线域网应用领域，能量效率高的低功耗蓝牙技术是目前最好的选择。
[0003]无线收发机的发射机架构有多种，每种发射机架构都有其他架构所不具有的优点，同时也会遇到其他架构所没有遇到的问题。因此，在实际应用中，会从成本、系统功耗、应用环境对发射机性能要求等方面，确定一个最优系统结构。直接上变频发射机因为结构简单，易于实现，可发射所有调制方式的信号，因此在无线发射机中得到了广泛的应用。
[0004]如图1所示，为上变频发射机的结构示意图，上变频发射机的工作原理为：将数字基带信号转换成I和Q两路，为防止频谱再生，会经过数字滤波器处理，处理后进入数模转换器将I和Q向量转换为模拟信号，模拟信号通过低通滤波器滤除前级的时钟噪声。正交混频器将I和Q两路模拟信号与正交90度的本地压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，简称VCO)作上变频，混频后信号叠加为I和Q两路的射频载波信号，射频信号经过功率放大器(Power Amplifier，简称PA)将调制的射频信号放大后通过天线辐射出去。
[0005]直接上变频发射机的好处是在上变频过程中不会产生镜像信号，从而避免了镜像抑制问题，坏处是VCO信号频率和载波频率基本相同，理想情况下VCO信号是单纯的单音信号，而PA输出的是调制频谱，VCO信号和载波信号之间会互相干扰；另一方面，射频信号经功率放大器放大后，会产生一个强信号，该信号谐波信号也会通过衬底耦合等方式泄露到VCO，在距离VCO输出信号
±
基带信号频率处产生不需要的边带信号，且无法通过环路滤波器滤除，成为环路一部分参与环路锁定，使VCO产生频率牵引效应；牵引效应导致频谱再生问题使发射机EVM(误差向量幅度，Error Vector Magnitude，简称EVM)和调制特性受到不利影响，因此VCO频率牵引问题会严重影响直接上变频发射机的性能。虽然现有技术是采用与射频载波频率不同的本地振荡信号频率来减少干扰，常见的是将VCO的振荡频率为载波频率的两倍，然后通过分频的方法得到与载波频率相同的本地振荡信号。但发射机输出功率较大时，其非线性产生的高次谐波信号也随之增大，从而二次谐波信号强度也对本地振荡信号产生同样的频率牵引，因此为了减小功率放大器谐波信号对本地振荡信号的干扰，论文【名称：An Ultra
‑
Low
‑
Cost High
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Performance Bluetooth SoC in 0.11
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um CMOS，论
文发表期刊：IEEE Journal of Solid
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State Circuits(Volume:47,Issue:11,Nov.2012)】发表了一种直接上变频发射机的蓝牙片上系统芯片，该论文主要利用两种方法来进行减少频率牵引效应，其方法一是本地振荡频率为载波频率的四倍，由于PA输出四次谐波强度明显低于二次谐波；其方法二是利用VCO的电感特殊结构(8
‑
shaped结构电感的两个线圈形成方向相反的磁场)来增加对PA及片上变压器的隔离度来减少PA的谐波电流产生磁耦合干扰。但该论文存在问题缺陷：其方法一会以增加VCO功耗为代价；其方法二会增加面积成本，且会相对降低电感品质因数值，导致VCO需要增加功耗来去补偿性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种带谐波抑制的无线信号发射装置和谐波抑制方法，为解决现有抑制PA谐波技术带来的成本及功耗问题。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种带谐波抑制的无线信号发射装置，包括功率放大模块、谐波抑制模块以及天线模块，其中：
[0008]所述功率放大模块，用于输入射频信号，输出放大后的射频信号；
[0009]所述谐波抑制模块，用于抑制所述放大后的射频信号中的待抑制谐波信号，生成抑制谐波信号后的射频信号；
[0010]所述天线模块，用于将所述抑制谐波信号后的射频信号发送至信号接收装置。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述功率放大模块为差分放大电路，所述差分放大电路的第一输出端输出第一射频信号，所述差分放大电路的第二输出端输出第二射频信号；
[0012]所述谐波抑制模块包括电感、第一电容以及变压器，其中：
[0013]所述变压器的第一输入端与所述差分放大电路的第一输出端连接，所述变压器的第二输入端与所述差分放大电路的第二输出端连接，所述变压器的第一输出端分别与所述电感的一端和所述第一电容的一端连接，所述变压器的第二输出端与所述天线模块的输入端连接，所述变压器的第三输出端接地；
[0014]所述电感的另一端与所述第一电容的另一端连接，且接地。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述第一电容与所述变压器的共模电感谐振频率与所述待抑制谐波信号的频率相同；所述第一电容和所述电感的并联谐振频率与所述抑制谐波信号后的射频信号的频率相同；
[0016]所述谐波抑制模块具体用于：
[0017]抑制所述待抑制谐波信号；或
[0018]通过所述变压器耦合输出所述抑制谐波信号后的射频信号。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述电感为可调电感和/或，所述第一电容为可调电容。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述变压器为片上变压器，所述电感为片上电感；其中：
[0021]所述片上变压器的线圈环绕所述片上电感设置。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述第一电容设置于所述片上电感底部。
[0023]在一种可能的实现方式中，该装置还包括第二电容和第三电容：
[0024]所述第二电容的一端与所述变压器的第一输入端连接，所述第三电容的一端与所
述变压器的第二输入端连接，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端接地。
[0025]在一种可能的实现方式中，该装置还包括第一压控震荡模块，其中：
[0026]所述第一压控震荡模块，用于输出所述射频信号。
[0027]在一种可能的实现方式中，该装置还包括模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带谐波抑制的无线信号发射装置，其特征在于，包括功率放大模块、谐波抑制模块以及天线模块，其中：所述功率放大模块，用于输入射频信号，输出放大后的射频信号；所述谐波抑制模块，用于抑制所述放大后的射频信号中的待抑制谐波信号，生成抑制谐波信号后的射频信号；所述天线模块，用于将所述抑制谐波信号后的射频信号发送至信号接收装置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率放大模块为差分放大电路，所述差分放大电路的第一输出端输出第一射频信号，所述差分放大电路的第二输出端输出第二射频信号；所述谐波抑制模块包括电感、第一电容以及变压器，其中：所述变压器的第一输入端与所述差分放大电路的第一输出端连接，所述变压器的第二输入端与所述差分放大电路的第二输出端连接，所述变压器的第一输出端分别与所述电感的一端和所述第一电容的一端连接，所述变压器的第二输出端与所述天线模块的输入端连接，所述变压器的第三输出端接地；所述电感的另一端与所述第一电容的另一端连接，且接地。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一电容与所述变压器的共模电感谐振频率与所述待抑制谐波信号的频率相同；所述第一电容和所述电感的并联谐振频率与所述抑制谐波信号后的射频信号的频率相同；所述谐波抑制模块具体用于：抑制所述待抑制谐波信号；或通过所述变压器耦合输出所述抑制谐波信号后的射频信号。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电感为可调电感和/或，所述第一电容为可调电容。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述变压器为片上变压器，所述电感为片上电感；其中：所述片上变压器的线圈环绕所述片上...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锦标，李奉波，
申请(专利权)人：炬芯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：