[发明专利]一种特定谐波消除多电平射频脉宽调制方法及调制器

说明书

一种特定谐波消除多电平射频脉宽调制方法，选定K个奇数次特定谐波，将M电平RF‑PWM信号等效为N个脉冲宽度分别由相应比较门限控制的3电平RF‑PWM信号加权叠加，K、M、N均为大于零的整数且N＞K、M＝2N+1，根据归一化包络信号S_A实时控制N个比较门限及对应加权系数，使加权叠加后的N个3电平RF‑PWM信号的K个特定谐波分量相互抵消，而其基波分量与S_A成正比，进而消除M电平RF‑PWM信号的K个特定谐波及其整数倍奇次谐波。基于上述方法，本发明还提供了一种特定谐波消除多电平射频脉宽调制器。与现有技术相比，本发明有益效果在于：在基本调制性能与现有技术的相同电平RF‑PWM相当的基础上，有效降低对滤波器的抑制要求，减小滤波器成本和体积，从而提高宽频段DT_X的综合性能。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种特定谐波消除多电平射频脉宽调制方法及调制器。

背景技术

发信机是无线通信系统的重要组成部分之一，其作用是将已调基带信号上变频到射频(RF)，并将射频信号放大到足够天线发射的功率电平。它是决定无线通信系统输出信号质量和工作效率的主要因素。更小体积、更低功耗、更高通信速率、数字化及可重构是发信机的发展方向。近年来，结合直接数字射频调制(DDRFM)、开关模式功放(SMPA)和调谐滤波器的高效率、宽频段数字发信机(DTx)技术发展迅速，已成为无限通信领域的研究热点，其高效率、高线性以及灵活的可重构和可编程性能已成为软件定义无线电(SDR)最具吸引力的特性。

得益于氮化镓(GaN)高电子迁移率(HEMT)器件等高性能半导体器件技术的迅速发展，SMPA已可实现对几个Gbps速率的高速数字射频脉冲序列的高效放大。然而，该脉冲信号仅由2个或有限个离散的量化电平构成，不仅包含所需的RF信号还存在大量的量化噪声。由于SMPA固有的强非线性，DDRFM不仅要实现基带信号的数字上变频，还要进行脉冲编码，将数字射频信号转换为适合开关放大的脉冲信号，同时将量化噪声移至带外，以提高输出信噪比。

当前，增量求和调制(DSM)和脉宽调制(PWM)是DTx研究中主要采用的两种脉冲编码技术，其核心优势是可实现很高的信噪比。然而，DSM技术存在两个主要缺点，一是需要远高于载波频率的过采样频率，不仅要求数字信号处理器件(DSP)具有很高逻辑运算速率，设计复杂度高，而且使得SMPA的开关频率数倍(至少≥4倍)于射频载波频率；二是DSM存在很高的带外噪声，需要高品质因数的带通滤波器来抑制。相较于DSM，Raab提出的射频脉宽调制(RF-PWM)【F.H.Raab，“Radio frequency pulsewidth modulation，”IEEETrans.Commun.，vol.21，No.8，pp.958-966，1973】技术虽然也需要很高的采样频率，但在三个方面具有优势：一是具有更优的编码效率(所需RF信号与脉冲编码信号的功率之比)，而且可降低DSP的运算速率要求和设计复杂度；二是所需开关频率仅为射频载波频率的两倍，有利于降低SMPA的开关损耗；三是量化噪声被转换为谐波分量，仅需低通滤波器即可完成信号恢复。因此，综合考虑信号完整性、效率和频谱纯度，RF-PWM被认为是目前最适合DTx应用的高效脉冲编码技术。