[發明專利]一種數字射頻脈沖調制方法和調制器

有效

• 申請號: 201710548911.1
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN108011638B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 陳劍斌;張江;陳章;周強;朱蕾
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00;H03K7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種實現數字射頻脈沖調制的方法及調制器，包括：對接收K比特數字射頻信號進行位寬壓縮處理，獲得N比特數據Amp；根據Amp值輸出脈沖調制信號ETDM1和ETDM2；將脈沖調制信號ETDM1和脈沖調制信號ETDM2分別用開關功放進行功率放大后合并輸出。本發明首先通過位寬變換模塊對接收數字射頻信號進行處理，將K比特數據壓縮為N比特，降低了后級所需工作時鐘速率，減小了射頻頻率下調制器實現難度。在此基礎上基于面積等效和重心重合原理，將N比特數據映射為相應的脈沖調制信號，在簡化調制器硬件實現的同時保證了調制信號性能。進一步，通過生成兩路具有反向噪聲的脈沖調制信號，經過簡單邏輯加合并實現噪聲抵消，調制器編碼效率得到提升。

技術領域

本發明涉及數字信號處理技術，具體涉及一種實現射頻信號脈沖調制的方法和調制 器。

背景技術

作為無線通信系統的重要組成部分，射頻功率放大器(簡稱功放)直接決定了無線通信裝備輸出信號的質量和工作效率。傳統模擬功能(如A類、B類及AB類功放等， 統稱模擬功放)可以實現對恒包絡調制信號的高效放大。但隨著當前無線傳輸速率需求 的不斷提升，高帶寬、高峰均比(peak-to averagepower ratio，PAPR)信號得到越來越多的 應用。在處理這些復雜調制信號時，模擬功放為保證放大信號的線性性能，往往通過回 退以保證功放工作在線性區域。因此，功放的線性性能和放大效率相互矛盾，制約了無 線通信裝備綜合性能的提升。另一方面，當前無線通信業務類型快速增長，新的通信體 制不斷涌現。通信終端在減少體積功耗的同時要求兼容更多的頻段、標準及功能。這對 通信系統可集成、可配置的能力提出更高的挑戰。在上述背景下，射頻開關功放技術得 到越來越多的關注。

與傳統線性功放通過減小導通角提高效率的方法不同，開關模式功放(SMPA，Switched-Mode Power Amplifier)，如D類、E類功放等，通過驅動晶體管工作于截止/ 飽和狀態，使得電壓和電流在時域上沒有重疊。此時晶體管集電極耗散為零，理論上可 以獲得100％效率。

為了實現SMPA的開關工作，前端數字射頻調制需要產生脈沖調制信號。產生脈沖信號的經典方式是脈寬調制器(PWM，Pulse-Width Modulator)和Delta-Sigma調制器(DSM，Delta-Sigma Modulator)。其中PWM將信號包絡與特定參考信號進行比較來產生調制脈 沖信號，結構簡單，適合于模擬域實現。但在數字域實現時，由于數字電路的離散特性， 為了保證其SNR性能系統需要極高的過采樣率，從而增加了硬件實現難度。相比PWM，DSM具有內在的噪聲整型特性，可以獲得更高的帶內SNR。但其缺點是需要高的過采 樣頻率，從而增加了系統硬件實現壓力。同時由于DSM內部結構存在大量的反饋結構， 系統最高工作頻率受限，因而限制了其在寬帶信號中的應用。此外DSM的噪聲整形會 產生大量的帶外噪聲，從而使其編碼效率(有用信號占總信號能量的比例)非常低，從而 影響了最終的系統工作效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種數字射頻脈沖調制方法和調制器，以解決PWM數字域下實現時精度不足和DSM結構復雜、編碼效率低的問題，在簡化系統硬件實現的同時提 升調制器的帶內信噪比和編碼效率性能，以實現對開關功放的有效驅動，從而提升調制 器的整體效率。

為了達到本發明的目的，本申請提供一種實現數字射頻脈沖調制的方法，所述方法 包括以下步驟：

對接收的K比特數字射頻信號進行位寬壓縮處理，以獲得N比特數據Amp；

根據N比特數據Amp值輸出脈沖調制信號ETDM1，ETDM1的極性與N比特數據 Amp幅度極性相一致且位于采樣周期中心，其脈沖寬帶為：W＝T*Amp_N-2：0/2^N-1；

根據N比特數據Amp值輸出脈沖調制信號ETDM2，ETDM2的極性與N比特數據 Amp幅度極性相一致且位于采樣周期起始和終止位置，其脈沖寬帶為：W′＝T*Amp_N-2：0/2^N；