[發明專利]一種5電平RF-PWM的調制方法及調制器

有效

• 申請號: 202210011528.3
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114401052B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 朱蕾;周強;傅浩洋;陳章;魏志虎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04B14/04
• 分類號: H04B14/04;H03K7/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

本發明涉及一種5電平RF?PWM的調制方法及調制器，該方法包括：采用幅相分離算法將基帶信號中I信號和Q信號分解為歸一化的幅度信號和相位信號；根據射頻載波頻率和相位信號生成第一路參考信號和第二路參考信號；根據幅度信號生成門限信號；將第一路參考信號與門限信號進行比較，生成第一3電平射頻脈寬調制信號；將第二路參考信號與門限信號進行比較，生成第二3電平射頻脈寬調制信號；第一3電平射頻脈寬調制信號和第二3電平射頻脈寬調制信號脈沖寬度相等；將第一路參考信號和第二路參考信號線性疊加得到5電平射頻脈寬信號。本發明簡化了3電平射頻脈寬調制信號的生成方法，實現了對后級各SMPA單元以及單元內部各功率管的功率均衡。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種5電平RF-PWM的調制方法及調制器。

背景技術

發信機是無線通信系統的重要組成部分之一，其作用是將已調基帶信號上變頻到射頻(RF)，并將射頻信號放大到足夠天線發射的功率電平。它是決定無線通信系統輸出信號質量和工作效率的主要因素。更小體積、更低功耗、更高通信速率、數字化及可重構是發信機的發展方向。近年來，結合直接數字射頻調制(DDRFM)、開關模式功放(SMPA)和調諧濾波器的高效率、寬頻段全數字發信機(ADTx)技術發展迅速，已成為無線通信領域的研究熱點，其高效率、高線性以及靈活的可重構和可編程性能已成為軟件定義無線電(SDR)最具吸引力的特性。

得益于氮化鎵(GaN)高電子遷移率(HEMT)器件等高性能半導體器件技術的迅速發展，SMPA已可實現對幾個Gbps速率的高速數字射頻脈沖序列的高效放大。然而，由于該脈沖信號僅由2個或有限個離散的量化電平構成，不只包含所需的RF信號，還存在大量的量化噪聲。由于SMPA固有的強非線性，DDRFM不僅要實現基帶信號的數字上變頻，還要進行脈沖編碼，將數字射頻信號轉換為適合開關放大的脈沖信號，同時將量化噪聲移至帶外，以提高輸出信噪比。

綜合考慮信號完整性、效率和頻譜純度，Raab提出的射頻脈寬調制技術(RF-PWM)【F.H.Raab,“Radio?frequencypulsewidth?modulation,”IEEE?Trans.Commun.,vol.21,No.8,pp.958-966,1973】被認為是目前最適合DTx應用的高效脈沖編碼技術之一。但該技術需要很高的采樣頻率，有限的時域分辨率將會產生大量的帶內量化噪聲及諧波并在數字上變頻的過程中混入基帶信號中導致頻譜的混疊。針對RF-PWM的諧波問題，文獻2(周強,陳劍斌,朱蕾.基于RF-PWM的主動諧波消除方法[J].太赫茲科學與電子信息學報,2017,15(5):828-833)和文獻3(Yao?F?Q,Zhou?Q,Wei?Z?H.A?Novel?Multilevel?RF-PWM?Method?WithActive-Harmonic?Elimination?for?All-Digital?Transmitters[J].IEEE?Transactionson?Microwave?Theory?and?Techniques,2018,66(7):3360-3373)分別提出了針對恒包絡和非恒包絡的調制信號特定諧波消除的多電平RF-PWM方法。中國專利(專利號ZL201711051727.2)公開了一種特定諧波消除多電平射頻脈寬調制方法及調制器，可實現對多電平RFPWM輸出脈沖特定次諧波的主動消除，特別是通過優先消除低次諧波，可以顯著降低對調諧濾波器的設計要求，有利于提高ADTx的寬頻段性能。