用于数字调制的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于数字调制的系统和方法，并且更具体地涉及一种允许利用功率放大，结合在同一过程中用上转换器改变中心频率以将基带信号变换成载波频率的信号，来对输入信号进行功率放大的系统和方法。这因此提供了高功效且有很少或没有线性问题的数字实现方式，即一种适合硅芯片以及宽带操作的技术。在一个实施例中，每个输入样本被替换成同一采样间隔内的多个子样本，子样本的总权重等于被替换的样本。该样本到子样本的过程改变了采样信号的频率响应，并减小了负载驱动器的振幅动态范围，从而简化了用于数模转换的滤波需求，同时减小了负载驱动器的线性需求。该过程可通过产生宽带操作的数字电路来实现。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及数字调制技术，并且更具体地涉及用于功率放大和 传输的系统和方法。
技术介绍
数字调制的基本功能^1信号功率放大，即功率放大器。功率放大器增 益等于输出功率与输入功率的比率。有很多种功率放大器，如此多种类的 原因是性能参数比如实现筒单性、失真(非线性特性)、功率效率以及滤 波需求等的折中。理想的选择是在功率放大器输出级具有两级负载驱动 器，如果能够将其集成到硅芯片内，则可提供功率效率、无失真、简单滤波需求以及筒单实现。D类放大器除了仅能在低频下工作之外，符合该理 想的解决方案，如最高达20 kHz带宽的高功率音频放大器。D类放大器 用模拟电路构造，因此它具有高失真。M带到特定载波频率的上转换是射频发射机中众所周知的功能。传 统上，这通过将基带信号乘以载波频率信号的非线性过程来实现。这种转 换使用具有非线性特性的混频器和振荡器。该非线性特性过程增加了谐波 以及其它寄生噪声。由于转换造成的分级，过滤掉谐波是有可能的，但带 内噪声将与信号一起保留下来。在上转换过程中有两种设计方法单级和两级。单级方法的问M载 波频率漏控，因此通常不使用单级方法。第二种是两级上转换过程，其中 首先将该处理转换到中频(IF)，然后将IF转换到载波频率。与非线性过 程的两^f目比，这对滤波和IF频率选择的要求更高，以使带内噪声最小。 当将功率放大器的非线性算进来时，发射机过程具有来自三个非线性源的 带内噪声。这种传统电路的另一问题是每一个基带到载波频率的转换(根据选择 的频率)要求唯一的设计，以便避免由为实现期望结果所需的频率的特定 增加和减少所导致的谐波和其它寄生信号。因此该问题导致每种产品设计 每次都是唯一的，因此在引入每种新产品时都要耗费工程设计精力。
技术实现思路
本专利技术涉及允许利用功率放大，结合在同 一过程中用上转换器改变中 心频率以将基带信号变换成载波频率的信号，来对输入信号进行功率放大 的系统和方法。这因此提供了高功效且有很少或没有线性问题的数字实现 方式，即一种适合硅芯片以及宽带操作的技术。在一个实施例中，每个输入样^L替换成同 一采样间隔内的多个子样本，子样本的总权重等于被替 换的样本。该样本到子样本的过程改变了采样信号的频率响应，并减小了 负载驱动器的振幅动态范围，从而简化了用于数模转换的滤波需求，同时 减小了负载驱动器的线性需求。该过程可通过产生宽带操作的数字电路来 实现。前面已经相当宽泛地概述了本专利技术的特征和技术优势，以便更好地理 解随后的本专利技术的详细描述。本专利技术的附加特征和优势将在下文中描述， 其形成本专利技术的权利要求的主题。本领域的普通技术人员应理解，所公开 的构思和特定实施例可以容易地被利用作为修改或设计用于实现与本发 明相同的目的的其它结构的基础.本领域的普通技术人员还应认识到，这 种等同结构并不背离如所附权利要求中所提及的本专利技术的精神和范围。当 结合附图考虑时，根据以下的描述将更容易理解相信是关于其组织结构和 操作方法都是本专利技术所独有的新颖特征以及另外的目的和优势。然而，应 清楚地理解，每个附图是仅为说明和描述的目的而提供，并非意在作为对 本专利技术的限制的定义。附图说明为了更彻底地理解本专利技术，现在参考结合附图的以下描述，在附图中图l图示了利用本专利技术构思的系统的功率放大器实施例；图2图示了利用本专利技术构思的系统的发射器实施例；图3图示了采样信号的时间和频率关系；图4是采样间隔内的样本和子样本关系的图示；图5A、 5B、 5C示出了针对放大器的样本值选择图和结果频率响应 的一个示例；以及图6A和6B示出了针对发射器的样本值选择图和结果频率响应的一个示例。具体实施方式功率放大过程涉及多个级。如果输入信号尚未被数字化，则第一级是 数字化输入信号。第二级是样本到子样本转换器，其涉及由采样间隔内的 子样本波形来替换每个输入样本。每个采样间隔内的子样本波形的权重等 于被替换的样本的采样振幅水平。最后一级是咏冲的放大，其不需要线性设备。最高效的脉冲放大器是ON/OFF开关。第二实施例是利用数字电路的单级载波频率上转换。如果与第一实施 例耦合，则该过程很简单。换句话说，可以进行脉冲放大到载波ON/OFF 放大。在另一实施例中，载波频率针对不同应用而变化，或针对总带宽被划 分成具有不同载波频率的多个信道的同一频分多路复用(FDM)应用而 变化。本专利技术可以通过仅仅改变栽波频率振荡器来适应这种应用。不需要 重新设计调制器。另外的需求是载波频率与采样频率的比率必须是整数， 该整数可利用可编程锁相环分频器自动计算出来。图1图示了利用本专利技术构思的系统的放大器的实施例10。在所示出 的配置中，系统10是调制器，其用于基本上使用五个数字模块以便调制 基带输入信号并进行放大，从而驱动负载。iUL个模块为输入数字化模块 13、子采样波形发生器ll、时钟15、调制信号发生器的量值控制模块12 以及负载驱动器16。输入数字化模块13涉及基带信号，该基带信号为模拟形式，并由模 数(A/D)转换器13转换成数字表示，所^数(A/D )转换器13以公 知方式操作。所述转换是一串N位(量化的)的数字样本字，每个字指 示在采样时刻的输入信号振幅。该字格式是代表振幅的n-l位二进制编码 以及作为符号位的一位，N为每个样本的总位数。对每个数字样本字进行 串_并转换，即一个字中的所有位在同 一时间作为输出出现并在每个采样间隔被更新。N的大小由噪声需求、采样频率以及载波频率滤波需求来确 定。样本到子样本的转换功能用每个采样间隔内的子样本时间波形来替 换每个数字字。该过程分两个级来进行；第一级是子样本值波形生成，第 二级是产生调制的数字信号。波形发生器11基于每个子样本的多个可能值，可以具有从2到N-l 个输出。如果输出为2，则子采样间隔是采样间隔的一半。作为示例，一 个输出模式(pattern)在笫一子采样间隔中可以为"l"，随后是"0"。另 一输出可以是"O"， 1^是"1"。在该上下文中，"l"指在所述间隔内出现 脉冲，而"O"表示没有。注意，所述波形彼此正交.随着输出数目的增加， 所^式有更多的选择。为筒单起见，以下描述假定输出数目为N-1，除 非另有声明。当输出数目为N-l时，模式值可以匹配样本字中的每个数字 位，即，每个输出中的数"l，，可以是l， 2, 3，......或2(1^2)。所述波形由每个釆样间隔内的复本唯一模式(replica unique pattern )构成。例如， 最低有效位的值为1,因此对应的子样本波形的值为l，并且在每个采样间 隔中都有复本，等等。由于要求波形间正交，因此每个采样间隔内的子采 样间隔的数目必须大于或等于2(^1)，如图4所示。针对波形之间的相同 相移，在该说明书中所提供的示例使用每采样间隔中子采样间隔数目为 2N。因此值为l的子样本波形具有两个脉冲，这两个脉冲在采样间隔的中 心线的两侧被均匀地隔开。针对每个波形的唯一模式的选择基于带内和带外频率响应。带内频率 响应基于针对所有振幅的一致频率响应。带外频率响应基于带外信号衰 减。图5A是*沈明N-30或数字字为30的示例的图，其中每个样本周期具 有子采样间隔。该图假定每个子采样间隔内的子样本值为0.5或0。总共 有4个子样本波形，针对每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率放大器，包括：用于接收待放大的基带信号的装置；以及用于将所述接收的基带信号的中心频率数字地上转换成调制载波信号的装置，所述上转换包括利用采样频率将所述接收的输入信号的样本生成为采样间隔内的子样本。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得埃尔关乔，
申请(专利权)人：最优创新公司，
类型：发明
国别省市：BB[]