[发明专利]用于数字调制的系统和方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及数字调制技术，并且更具体地涉及用于功率放大和传输的系统和方法。

背景技术

数字调制的基本功能是信号功率放大，即功率放大器。功率放大器增益等于输出功率与输入功率的比率。有很多种功率放大器，如此多种类的原因是性能参数比如实现简单性、失真(非线性特性)、功率效率以及滤波需求等的折中。理想的选择是在功率放大器输出级具有两级负载驱动器，如果能够将其集成到硅芯片内，则可提供功率效率、无失真、简单滤波需求以及简单实现。D类放大器除了仅能在低频下工作之外，符合该理想的解决方案，如最高达20kHz带宽的高功率音频放大器。D类放大器用模拟电路构造，因此它具有高失真。

从基带到特定载波频率的上转换是射频发射机中众所周知的功能。传统上，这通过将基带信号乘以载波频率信号的非线性过程来实现。这种转换使用具有非线性特性的混频器和振荡器。该非线性特性过程增加了谐波以及其它寄生噪声。由于转换造成的分级，过滤掉谐波是有可能的，但带内噪声将与信号一起保留下来。

在上转换过程中有两种设计方法：单级和两级。单级方法的问题是载波频率漏控，因此通常不使用单级方法。第二种是两级上转换过程，其中首先将该处理转换到中频(IF)，然后将IF转换到载波频率。与非线性过程的两级相比，这对滤波和IF频率选择的要求更高，以使带内噪声最小。当将功率放大器的非线性算进来时，发射机过程具有来自三个非线性源的带内噪声。

这种传统电路的另一问题是每一个基带到载波频率的转换(根据选择的频率)要求唯一的设计，以便避免由为实现期望结果所需的频率的特定增加和减少所导致的谐波和其它寄生信号。因此该问题导致每种产品设计每次都是唯一的，因此在引入每种新产品时都要耗费工程设计精力。

发明内容

本发明涉及允许利用功率放大，结合在同一过程中用上转换器改变中心频率以将基带信号变换成载波频率的信号，来对输入信号进行功率放大的系统和方法。这因此提供了高功效且有很少或没有线性问题的数字实现方式，即一种适合硅芯片以及宽带操作的技术。在一个实施例中，每个输入样本被替换成同一采样间隔内的多个子样本，子样本的总权重等于被替换的样本。该样本到子样本的过程改变了采样信号的频率响应，并减小了负载驱动器的振幅动态范围，从而简化了用于数模转换的滤波需求，同时减小了负载驱动器的线性需求。该过程可通过产生宽带操作的数字电路来实现。

前面已经相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优势，以便更好地理解随后的本发明的详细描述。本发明的附加特征和优势将在下文中描述，其形成本发明的权利要求的主题。本领域的普通技术人员应理解，所公开的构思和特定实施例可以容易地被利用作为修改或设计用于实现与本发明相同的目的的其它结构的基础。本领域的普通技术人员还应认识到，这种等同结构并不背离如所附权利要求中所提及的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，根据以下的描述将更容易理解相信是关于其组织结构和操作方法都是本发明所独有的新颖特征以及另外的目的和优势。然而，应清楚地理解，每个附图是仅为说明和描述的目的而提供，并非意在作为对本发明的限制的定义。

附图说明

为了更彻底地理解本发明，现在参考结合附图的以下描述，在附图中：

图1图示了利用本发明构思的系统的功率放大器实施例；

图2图示了利用本发明构思的系统的发射器实施例；

图3图示了采样信号的时间和频率关系；

图4是采样间隔内的样本和子样本关系的图示；

图5A、5B、5C示出了针对放大器的样本值选择图和结果频率响应的一个示例；以及

图6A和6B示出了针对发射器的样本值选择图和结果频率响应的一个示例。

具体实施方式

功率放大过程涉及多个级。如果输入信号尚未被数字化，则第一级是数字化输入信号。第二级是样本到子样本转换器，其涉及由采样间隔内的子样本波形来替换每个输入样本。每个采样间隔内的子样本波形的权重等于被替换的样本的采样振幅水平。最后一级是脉冲的放大，其不需要线性设备。最高效的脉冲放大器是ON/OFF开关。

第二实施例是利用数字电路的单级载波频率上转换。如果与第一实施例耦合，则该过程很简单。换句话说，可以进行脉冲放大到载波ON/OFF放大。