[發(fā)明專利]全數(shù)字直接上變頻電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310305157.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103346810A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳林煌;翁義龍;蘇凱雄;郭里婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B1/04
• 分類號(hào): H04B1/04;H03M3/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基帶信號(hào)到射頻信號(hào)的上變頻技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全數(shù)字直接上變頻電路。

背景技術(shù)

上變頻電路是射頻發(fā)射機(jī)電路的重要組成部分，它完成信號(hào)從基帶到射頻的變頻過(guò)程。

無(wú)線通信系統(tǒng)射頻前端發(fā)射機(jī)通常有兩種上變頻結(jié)構(gòu)：超外差式結(jié)構(gòu)和直接上變頻結(jié)構(gòu)。超外差式發(fā)射機(jī)分兩步將基帶變頻到射頻信號(hào)。第一步變頻操作在數(shù)字域內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)四相正交上變頻結(jié)構(gòu)變換到中頻。該中頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換到模擬域內(nèi)，然后通過(guò)濾波器濾除由于數(shù)模轉(zhuǎn)換帶來(lái)的混疊信號(hào)，并將經(jīng)過(guò)濾波后的信號(hào)混合成為一路信號(hào)，再與本振信號(hào)相乘進(jìn)行第二次混頻，混頻后的射頻信號(hào)再通過(guò)帶通濾波器濾除鏡像信號(hào)和高頻諧波分量。超外差式發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及到數(shù)字域和模擬域的信號(hào)變頻和轉(zhuǎn)換，需要多個(gè)本地振蕩器，鏡像信號(hào)干擾的抑制比較困難，集成度受到鏡像抑制濾波器的影響。

直接上變頻發(fā)射機(jī)將基帶信號(hào)直接正交上變頻到載波頻段，沒(méi)有中頻混頻這一級(jí)，因此簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在?I/Q?兩路匹配良好的條件下，直接上變頻發(fā)射機(jī)電路的鏡像抑制效果很好。目前的直接上變頻方案基本上都是采用了數(shù)模轉(zhuǎn)換器，而數(shù)模轉(zhuǎn)換器的引入增加了對(duì)基帶信號(hào)源的信號(hào)要求，需要對(duì)基帶信號(hào)源和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)接口參數(shù)做特殊的處理，比如數(shù)字信號(hào)的比特率、均峰比，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率等等，同時(shí)本振泄露較嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供一種全數(shù)字直接上變頻電路，該電路噪聲干擾小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，制造成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種全數(shù)字直接上變頻電路，包括：

基帶處理模塊，所述基帶處理模塊對(duì)輸入系統(tǒng)的基帶信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理，提高數(shù)據(jù)速率，而后進(jìn)行幅值縮減，然后將信號(hào)的多位并行數(shù)據(jù)調(diào)制成一位串行數(shù)據(jù)，并搬移噪聲頻譜；

RF處理模塊，所述RF處理模塊對(duì)經(jīng)過(guò)基帶處理模塊處理后的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行N倍復(fù)用，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，然后將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。

進(jìn)一步的，所述基帶處理模塊用于進(jìn)行輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和噪聲成型，包括：

內(nèi)插濾波器，所述內(nèi)插濾波器用于對(duì)輸入系統(tǒng)的I、Q兩路基帶信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理，以提高輸入信號(hào)的采樣速率；

增益控制器，所述增益控制器用于對(duì)內(nèi)插濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行幅值縮減處理，以使輸出信號(hào)處在delta-sigma調(diào)制器的輸入閾值范圍內(nèi)；

delta-sigma調(diào)制器，所述delta-sigma調(diào)制器用于將增益控制器輸出的多位并行數(shù)據(jù)調(diào)制成一位串行數(shù)據(jù)，并將量化噪聲搬移到高頻處，以為后續(xù)的直接數(shù)字上變頻做準(zhǔn)備。

進(jìn)一步的，所述RF處理模塊用于進(jìn)行數(shù)字上變頻變換和串行數(shù)據(jù)輸出，包括：

位操作，所述位操作用于對(duì)delta-sigma調(diào)制器輸出的一位I、Q信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的操作，以滿足字生成器的輸入格式要求；

字生成器，所述字生成器用于對(duì)輸入的I路、Q路、I路取反、Q路取反這四路信號(hào)進(jìn)行排序，并進(jìn)行N倍的復(fù)用，其中N的值根據(jù)所需上變頻的射頻頻率確定，得到一個(gè)4*N位位寬的并行數(shù)據(jù)；

高速收發(fā)器，所述高速收發(fā)器用于將字生成器輸出的4*N位位寬的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行高速串行輸出。

進(jìn)一步的，該直接上變頻電路采用基于FPGA的數(shù)字邏輯硬件電路實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有益效果是提供了一種全數(shù)字直接上變頻電路，該電路基于delta-sigma調(diào)制器（DSM），實(shí)現(xiàn)在數(shù)字域上把基帶信號(hào)直接上變頻到射頻頻段，整個(gè)處理過(guò)程都是在數(shù)字域完成，避免了傳統(tǒng)上變頻方法中模擬器件的噪聲干擾。此外，本發(fā)明采用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，可以與基帶信號(hào)處理部分一起集成在同一片可編程邏輯器件上，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化發(fā)射系統(tǒng)前端的電路復(fù)雜度。本發(fā)明可通過(guò)修改參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同頻率的變頻，能夠很好的滿足軟件無(wú)線電的應(yīng)用要求，可應(yīng)用于各種無(wú)線發(fā)射設(shè)備中。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中delta-sigma調(diào)制器的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明全數(shù)字直接上變頻電路，包括基帶處理模塊和RF處理模塊。所述基帶處理模塊對(duì)輸入系統(tǒng)的基帶信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插處理，提高數(shù)據(jù)速率，而后進(jìn)行幅值縮減，然后將信號(hào)的多位并行數(shù)據(jù)調(diào)制成一位串行數(shù)據(jù)，并搬移噪聲頻譜；所述RF處理模塊對(duì)經(jīng)過(guò)基帶處理模塊處理后的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行N倍復(fù)用，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，然后將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。