【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信技术中的uwb通信领域，特别涉及一种具有am-pm失真补偿功能的uwb发射机电路。
技术介绍
1、uwb(ultra wideband超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒级的窄脉冲传输数据。uwb信号的占空比较低，与其他通信方式相比，uwb发射机的静态功耗占据总功耗的主要部分。射频发射机主要包含模拟/数字基带和功率放大器两个核心模块，传统发射机中使用的线性功率放大器(a类、b类、ab类)具有较大的静态偏置电流，功耗较大。因此，近年来，许多研究中使用没有静态电流的数字功率放大器(digital power amplifier，dpa)来降低发射机的静态功耗。
2、如图1所示为一种采用dpa的uwb发射机的电路图。图1中，lo是发射机载波的输入信号，该信号在dpa驱动级模块中进行相位调制和功率放大后进入dpa末级，dpa末级对相位调制后的载波进行幅度调制后，放大功率并输出至天线。单片机(mcu)用于与芯片内的数字基带(dbb)通信，控制数字基带产生dpa驱动级所需的相位调制控制字pm和dpa末级所需的幅度调制控制字am。dpa驱动级通常由芯片内部的线性稳压电源(ldo)供电，由于uwb射频功率放大器所需的电流较大，且需要较快的稳定时间，ldo通常需要包含片外电容c1进行辅助供电，而电感l1和电阻r1分别是ldo连接片外电容时芯片和外部电容之间的寄生电感和寄生电阻。
3、dpa较差的线性度会影响发射信号的质量，而线性度差的主要是dpa的幅度失真(am-am失真)和相位失真(am-pm失真
4、dpa的am-am失真和am-pm失真可以通过预失真技术来减小，但是，采用预失真来提高线性度需要先采样得到am-pm失真的原始数据，才能进行与原始数据反相的失真补偿。当信号带宽较小时，dpa的am-pm失真主要是由于末级功率管的寄生电容在不同输出功率下的变化，am-pm失真的原始数据可以通过直接测量输出信号频谱获得。而在uwb系统中，标准规定基带脉冲信号带宽为0.5ghz～1.35ghz，信号带宽较大，dpa的am-pm失真主要是由于快速变化的电源电压影响驱动级电路的翻转速度而产生的，因此，uwb发射机中dpa的am-pm失真的原始数据不能直接测量。因此，现有的具有am-pm失真补偿功能或预失真技术的发射机结构中，其信号带宽大多数都小于100mhz，它们解决的am_pm失真是由发射机中的功率放大器产生的，与uwb发射机的am_pm失真产生原理不相同，不能用于uwb发射机。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种具有am-pm失真补偿功能的uwb发射机电路。本专利技术可以解决使用数字功率放大器(包括但不限于d、e、f类)的uwb发射机中，由于大带宽uwb信号作用于非理想电源网络导致的am-pm失真较大进而导致uwb发射机的输出频谱质量降低的问题。本专利技术补偿能力强，易于实现，可有效提升uwb发射机的通信质量。
2、本专利技术实施例提出一种具有am-pm失真补偿功能的uwb发射机电路，包括：线性稳压电源ldo、数字基带模块dbb、数字功率放大器dpa、片外电容c1、电阻r1、电感l1、天线和单片机mcu；所述dpa由第一dpa模块和第二dpa模块组成；所述第一dpa模块包括依次连接的正相可调延时单元、dpa驱动级1和dpa末级1；所述第二dpa模块包括依次连接的反相可调延时单元、dpa驱动级2和dpa末级2；所述正相可调延时单元的输入端和所述反相可调延时单元的输入端分别连接载波输入信号lo；所述dpa末级1的输出端和所述dpa末级2的输出端分别连接至所述天线；所述ldo的输出端口分别与所述dpa驱动级1和所述dpa驱动级2相连；所述ldo的输出端口还依次串联电感r1、电感l1和电容c1，电容c1的另一端接地；所述dbb用于产生发射机调制信号所需的两路幅度控制字am1和am2、一路相位控制字pm和一路可调延时单元的控制字am_pm；其中所述am1和所述am2相位相差90度；所述dbb将所述am_pm信号分别输出至所述正相可调延时单元和所述反相可调延时单元，将所述pm信号输出至所述dpa驱动级1和所述dpa驱动级2，将所述am1信号输出至所述dpa末级1，将所述am2信号输出至所述dpa末级2；片外的所述mcu通过spi总线与所述dbb相连，用于产生与所述dbb通信的spi总线信号，以控制dbb产生am1、am2、pm和am_pm控制字的大小。
3、在本专利技术的一个具体实施例中，所述dpa用于根据所述dbb产生的am1、am2、pm、am_pm控制字对所述载波输入信号lo进行幅度调制、相位调制、相位补偿，并放大调制后的载波功率；其中，所述第一dpa模块用于产生具有正相相位偏移的输出信号，所述第二dpa模块用于产生具有反相相位偏移的输出信号；
4、由于所述第一dpa模块的幅度控制字am1与所述第二dpa模块的幅度控制字am2相位相差90度，所述第一dpa模块的输出信号和所述第二dpa模块的输出信号在所述天线处合成时产生复数滤波，通过调整所述am_pm控制字的大小，以实现am_pm失真补偿。
5、在本专利技术的一个具体实施例中，所述正相可调延时单元包含：一个反相器1、n个电容cni和n个nmos开关mni，n为所述dbb输出的am_pm控制字的位数；其中,所述反相器1的输入端连接所述载波输入信号lo，输出端连接所述dpa驱动级1；每个电容cni的上端分别与所述反相器1的输出端相连，每个电容cni的下端与对应的nmos开关mni的漏极相连，mni的源级连接到地，mni的栅极与所述dbb输出的第i位am_pm控制字相连，所有电容cni和nmos开关mni组成了可调电容阵列；当am_pm控制字为高电平时，nmos开关导通，反相器1的总电容增加，dpa驱动级1处发生相位滞后；当am_pm控制字为低电平时，nmos开关关断，反相器1的总电容减少，dpa驱动级1处发生相位超前。
6、在本专利技术的一个具体实施例中，所述反相可调延时单元包含：一个反相器2、n个电容cpi和n个pmo本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有AM-PM失真补偿功能的UWB发射机电路，包括：线性稳压电源LDO、数字基带模块DBB、数字功率放大器DPA、片外电容C1、电阻R1、电感L1、天线和单片机MCU；其特征在于，所述DPA由第一DPA模块和第二DPA模块组成；所述第一DPA模块包括依次连接的正相可调延时单元、DPA驱动级1和DPA末级1；所述第二DPA模块包括依次连接的反相可调延时单元、DPA驱动级2和DPA末级2；所述正相可调延时单元的输入端和所述反相可调延时单元的输入端分别连接载波输入信号LO；所述DPA末级1的输出端和所述DPA末级2的输出端分别连接至所述天线；所述LDO的输出端口分别与所述DPA驱动级1和所述DPA驱动级2相连；所述LDO的输出端口还依次串联电感R1、电感L1和电容C1，电容C1的另一端接地；所述DBB用于产生发射机调制信号所需的两路幅度控制字AM1和AM2、一路相位控制字PM和一路可调延时单元的控制字AM_PM；其中所述AM1和所述AM2相位相差90度；所述DBB将所述AM_PM信号分别输出至所述正相可调延时单元和所述反相可调延时单元，将所述PM信号输出至所述DPA驱动级1和所
2.根据权利要求1所述的UWB发射机电路，其特征在于，所述DPA用于根据所述DBB产生的AM1、AM2、PM、AM_PM控制字对所述载波输入信号LO进行幅度调制、相位调制、相位补偿，并放大调制后的载波功率；其中，所述第一DPA模块用于产生具有正相相位偏移的输出信号，所述第二DPA模块用于产生具有反相相位偏移的输出信号；
3.根据权利要求2所述的UWB发射机电路，其特征在于，所述正相可调延时单元包含：一个反相器1、N个电容CNi和N个NMOS开关MNi，N为所述DBB输出的AM_PM控制字的位数；其中,所述反相器1的输入端连接所述载波输入信号LO，输出端连接所述DPA驱动级1；每个电容CNi的上端分别与所述反相器1的输出端相连，每个电容CNi的下端与对应的NMOS开关MNi的漏极相连，MNi的源级连接到地，MNi的栅极与所述DBB输出的第i位AM_PM控制字相连，所有电容CNi和NMOS开关MNi组成了可调电容阵列；当AM_PM控制字为高电平时，NMOS开关导通，反相器1的总电容增加，DPA驱动级1处发生相位滞后；当AM_PM控制字为低电平时，NMOS开关关断，反相器1的总电容减少，DPA驱动级1处发生相位超前。
4.根据权利要求3所述的UWB发射机电路，其特征在于，所述反相可调延时单元包含：一个反相器2、N个电容CPi和N个PMOS开关MPi；其中，所述反相器2的输入端连接所述载波输入信号LO，输出端连接所述DPA驱动级2；每个电容CPi的上端分别与所述反相器2的输出端相连，每个电容Cpi的下端与对应的PMOS开关MPi的漏极相连，MPi的源级连接到所述反相器2的电源，MPi的栅极与DBB输出的第i位AM_PM控制字相连，所有电容CPi和PMOS开关MPi组成了可调电容阵列；当AM_PM控制字为高电平时，PMOS开关关断，所述反相器2的总电容增加，所述DPA驱动级2处发生相位滞后；当AM_PM控制字为低电平时，PMOS开关导通，所述反相器2的总电容减少，所述DPA驱动级2处发生相位超前。
5.根据权利要求4所述的UWB发射机电路，其特征在于，所述正相可调延时单元的第i个电容CNi与所述反相可调延时单元的第i个电容CPi的电容值相同，且所述正相可调延时单元的第i个NMOS开关MNi和所述反相可调延时单元的第i个PMOS开关MPi导通电阻相同。
...【技术特征摘要】
1.一种具有am-pm失真补偿功能的uwb发射机电路，包括：线性稳压电源ldo、数字基带模块dbb、数字功率放大器dpa、片外电容c1、电阻r1、电感l1、天线和单片机mcu；其特征在于，所述dpa由第一dpa模块和第二dpa模块组成；所述第一dpa模块包括依次连接的正相可调延时单元、dpa驱动级1和dpa末级1；所述第二dpa模块包括依次连接的反相可调延时单元、dpa驱动级2和dpa末级2；所述正相可调延时单元的输入端和所述反相可调延时单元的输入端分别连接载波输入信号lo；所述dpa末级1的输出端和所述dpa末级2的输出端分别连接至所述天线；所述ldo的输出端口分别与所述dpa驱动级1和所述dpa驱动级2相连；所述ldo的输出端口还依次串联电感r1、电感l1和电容c1，电容c1的另一端接地；所述dbb用于产生发射机调制信号所需的两路幅度控制字am1和am2、一路相位控制字pm和一路可调延时单元的控制字am_pm；其中所述am1和所述am2相位相差90度；所述dbb将所述am_pm信号分别输出至所述正相可调延时单元和所述反相可调延时单元，将所述pm信号输出至所述dpa驱动级1和所述dpa驱动级2，将所述am1信号输出至所述dpa末级1，将所述am2信号输出至所述dpa末级2；片外的所述mcu通过spi总线与所述dbb相连，用于产生与所述dbb通信的spi总线信号，以控制dbb产生am1、am2、pm和am_pm控制字的大小。
2.根据权利要求1所述的uwb发射机电路，其特征在于，所述dpa用于根据所述dbb产生的am1、am2、pm、am_pm控制字对所述载波输入信号lo进行幅度调制、相位调制、相位补偿，并放大调制后的载波功率；其中，所述第一dpa模块用于产生具有正相相位偏移的输出信号，所述第二dpa模块用于产生具有反相相位偏移的输出信号；
3.根据权利要求2所述的uwb发射机电路，...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖玉忠，陈桦，陈振骐，
申请(专利权)人：深圳市纽瑞芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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