[發明專利]一種兩點式無線發射機及其頻偏校準方法

有效

• 申請號: 201410416368.6
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104242961A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 時鍇
• 申請（專利權）人: 上海磐啟微電子有限公司
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04;H03C3/09
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種無線通信設備，尤其涉及一種適用于任何數據率場合高質量發射且能耗、成本較低的無線發射機。

背景技術

目前，常用的基于鎖相環的直接發射機主要有三種：圖1所示的是基于鎖相環的帶外發射機，圖2所示的是基于鎖相環的帶內發射機，圖3所示的是基于鎖相環的兩點式發射機。

分析電路可知：基于鎖相環的帶外發射機主要缺點：（1）由于鎖相環環路濾波器的低通特性，該發射機在帶外進行發射，支持高數據率，并不支持低數據率發射，所以會限制該發射機的應用場合。（2）由于該發射機是在鎖相環開環的時候發送數據，壓控振蕩器鎖定的載波頻率會發生漂移，所以不支持長數據包發送。（3）由于鎖相環開環發射，VCO的噪聲不能經過環路濾波器處理，會對數據產生一定的干擾。

基于鎖相環的帶內發射機主要缺點：由于該發射機發射數據通過Δ-∑調制器去改變鎖相環的分頻數，所以數據信息要經過鎖相環的低通環路濾波器，只能發射低于環路濾波器帶寬的數據，而環路濾波器要盡可能的濾除PLL環路噪聲，一般要設置很小，這樣該發射機不能支持高數據率應用場合。

基于鎖相環的兩點式發射機能夠在帶內和帶外同時發射數據，所以很好地解決了上述兩種發射機存在的問題，但是其難免存在主要缺點：由于兩條支路的頻偏計算方法不同，帶內部分的頻偏可以由數字代碼形式的計算公式實現，該頻偏實現比較精準；但是另一條支路，則是由DAC輸出的電壓調試VCO來實現，公式上表達為DAC電壓值乘以VCO的頻率調諧增益Kvco，由于DAC輸出電壓值和VCO的頻率調諧增益Kvco兩個參數與溫度、電壓和工藝等一系列因素有關系，所以造成該支路的頻偏并不可控。由于兩條支路頻偏的失配，會嚴重惡化發射機的數據質量，造成接收信號的EVM極差，如圖4所示，該發射機的傳輸數據曲線由于失配會造成一些頻點出現不平坦，造成較差的通信質量。

針對該問題，業界傳統的解決方法如圖5所示，其工作原理：發射數據之前，鎖相環環路先開始工作，鎖定到發射數據的頻點上去，然后閉合S1，斷開S2，開始連續地發數據1或者數據0，由數字校準模塊在固定時間內對發射頻率進行計數，并將數據記錄在寄存器中，然后斷開S1，閉合S2，通過另一支路開始連續的發數據1或者數據0，由數字校準模塊在同樣固定時間對此時的發射頻率進行計數，并與前一支路記錄在寄存器中的數據進行比較。如果一樣，校準結束，即兩條支路的頻偏一致；如果不一樣，數字校準模塊進行二叉樹算法比較，輸出下一個可控比特位，去改變可編程DAC的電壓輸出值，如此反復進行，最終直到兩者計數相等，頻率一致為止，完成兩條支路頻偏的校準。校準結束以后，閉合S1，閉合S2，同時開始發射數據，再由功率放大器將兩路共同作用的調頻信號由天線發射出去，完成兩點式無線發射機的發射功能。

但是，該校準方法同樣存在難以克服的缺點：（1）數字校準模塊計數器工作在較高的頻率下，整體功耗偏大。（2）要設計結構非常復雜的可編程DAC電路，硬件資源消耗較大。

發明內容

考慮上述現有基于鎖相環的無線發射機的不足與需求，本發明提出了一種兩點式無線發射機及其頻偏校準方法，解決傳統兩點式無線發射極頻偏校準時硬件資源消耗大、功耗偏高的問題，同時提高數據的發射質量。

本發明實現上述第一個目的的技術解決方案為：一種兩點式無線發射機，基于由鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器、多模分頻器組成的鎖相環和功率放大器構成，所述多模分頻器信號輸入輸出互聯△-∑調制器，所述鑒頻鑒相器的輸入向連接參考頻率和多模分頻器的反饋頻率，壓控振蕩器的輸出向連接功率放大器和多模分頻器，功率放大器的輸出為無線發射機的輸出，其特征在于：所述無線發射機設有頻偏校準單元，所述頻偏校準單元為無線通信數據交互的第一芯片和第二芯片，兩個芯片分別具有各自的微控制器，寄存器、發射模塊、接收模塊、天線及切換開關；發射數據雙路徑接入無線發射機，一路數據經第一芯片的支路開關S2及DAC接入壓控振蕩器作帶外發射，另一路數據經第一芯片的支路開關S1及△-∑調制器接入多模分頻器調制分頻數作帶內發射。

進一步地，所述第一芯片中在支路開關S1及△-∑調制器之間和支路開關S2及DAC之間分別設有用于調控輸出幅度改變頻偏值的高斯濾波器。

本發明實現上述第二個目的的技術解決方案為：一種兩點式無線發射機的頻偏校準方法，基于上述兩點式無線發射機實現，其特征在于包括過程：

步驟Ⅰ、功能設計并成功流片頻偏校準單元的第一芯片和第二芯片；