專利名稱：具有量化噪聲補(bǔ)償?shù)陌l(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了具有提高的效率的發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)射機(jī)一般地包括至少一個(gè)放大器，可以通過(guò)脈沖調(diào)制(即將調(diào)制后的通信信號(hào)映射至脈沖串的特性(例如持續(xù)時(shí)間、位置或密度))的方式來(lái)提高其效率。在這種發(fā)射機(jī)中，脈沖用作針對(duì)放大器的輸入。利用脈沖串驅(qū)動(dòng)放大器的目的是使放大器更多的時(shí)間在其高效操作點(diǎn)進(jìn)行操作。通過(guò)使用脈沖串，僅在兩個(gè)高效區(qū)域(深度壓縮或完全關(guān)閉)之一中操作功率放大器。然而，當(dāng)產(chǎn)生脈沖時(shí)，諸如上述的脈沖調(diào)制方案將引入量化噪聲導(dǎo)致的不期望的信號(hào)失真，這需要通過(guò)帶通濾波器(所謂的重構(gòu)濾波器)來(lái)處理。由于量化噪聲的特性，需要窄帶濾波器以在傳送之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。這些類型的濾波器在微波頻率處具有大的插入損失，這導(dǎo)致濾波器中增加的功率消耗，因而降低了發(fā)射機(jī)的功率效率。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，需要可以在使用脈沖作為針對(duì)發(fā)射機(jī)中放大器的輸入的發(fā)射機(jī)中抑制量化噪聲的解決方案。具體地，該解決方案能夠抑制射頻(RF)、載波中或周圍的這種噪聲， 因?yàn)樵谶@些地方，噪聲會(huì)引起最大的“損害”。通過(guò)本發(fā)明的解決方案公開(kāi)了這種解決方案，該解決方案公開(kāi)了一種發(fā)射機(jī)，包括脈沖編碼器，用于根據(jù)針對(duì)所述發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生脈沖，補(bǔ)償信號(hào)生成器，用于消除所述脈沖編碼器引起的量化噪聲，混頻器或I/Q調(diào)制器，用于將所述脈沖編碼器的輸出與針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的相位混合，放大器，用于產(chǎn)生來(lái)自發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)。在本發(fā)明的發(fā)射機(jī)中，用于控制放大器功能的控制信號(hào)包括來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器的輸出信號(hào)，以及針對(duì)放大器的輸入信號(hào)包括來(lái)自所述混頻器或I/Q調(diào)制器的輸出。正如將在以下詳細(xì)描述中所示，當(dāng)用來(lái)降低來(lái)自脈沖編碼器的量化噪聲時(shí)，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)是有利的。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)還包括放大器的輸出處的帶通濾波器。在一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)用于控制的放大器中的功能是放大器的最大輸出幅度，所謂“幅度調(diào)制”。在一個(gè)實(shí)施例中，控制信號(hào)用于控制的放大器中的功能是包括在放大器中的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗，所謂“負(fù)載調(diào)制”。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)還包括延遲電路，用于在混頻器的輸出用作針對(duì)放大器的輸入之前延遲混頻器的輸出，以補(bǔ)償補(bǔ)償信號(hào)生成器中的延遲。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)還包括在延遲電路的輸出處連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換
ο


結(jié)合附圖，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出了通過(guò)本發(fā)明解決的問(wèn)題，以及圖2示出了針對(duì)該問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)解決方案，以及圖3示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例，以及圖4示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，以及圖5示出了通過(guò)本發(fā)明獲得的結(jié)果，以及圖6示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了通過(guò)本發(fā)明解決的問(wèn)題可以寫做x[n] =A[n]*eJ (n)的信號(hào)x[n](例如以模擬信號(hào)的形式)用作針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)包括放大器(通常為功率放大器)。在用作針對(duì)發(fā)射機(jī)中的放大器的輸入之前，輸入信號(hào)x[n]的幅度分量A[n]經(jīng)過(guò)脈沖編碼器，所述脈沖編碼器將該信號(hào)“映射”到N-bit表示上(或者一般情況下映射到一些離散的信號(hào)電平上)，以便更有效地使用功率放大器。N-bit表示通常是Ι-bit表示，并產(chǎn)生脈沖作為脈沖編碼器的輸出。然而，脈沖編碼器也引入誤差項(xiàng)(通常標(biāo)為量化噪聲)，該誤差項(xiàng)在頻域中主要以要發(fā)射的RF載波為中心。針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)x[n] = A[n]*eJ (n)在圖1中示為x[n]，以及放大器的輸出信號(hào)示為圖1中的y[n]。正如圖1中所清楚地看出的，輸出還包括以輸出頻率為中心的量化噪聲(示為q[n])，從而輸出信號(hào)可以寫做(A[n]+q[n])*eJ (n)0在圖2中，示出了用于降低量化噪聲q[n]的現(xiàn)有技術(shù)方案帶通濾波器可以應(yīng)用在放大器的輸出處(該帶通濾波器的特性示為圖2中的“帶通”)，這將導(dǎo)致圖2中示出的輸出信號(hào)y[n]。然而，正如在圖2中顯而易見(jiàn)的，量化噪聲的殘余q[n]仍將保留在濾波后的輸出信號(hào)中，因?yàn)閹V波器將不能具有足夠窄帶以去除所有量化噪聲(尤其是不能去除與所期望的信號(hào)-即，調(diào)制后的RF載波-緊鄰的量化噪聲)的濾波特性。因而，正如之前所述，本發(fā)明的目的是獲取對(duì)于具有將脈沖串作為其輸入信號(hào)的放大器的發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)中的量化噪聲的問(wèn)題的解決方案。在以下，本發(fā)明將通過(guò)發(fā)射機(jī)的三個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。圖3示出了基于本發(fā)明原理的發(fā)射機(jī)的第一實(shí)施例300。發(fā)射機(jī)300被設(shè)置為接收復(fù)數(shù)值輸入信號(hào)(這里表示為對(duì)11]=八[11]*6^(11))。輸入信號(hào)被設(shè)置為反饋至信號(hào)分量分離器305，所述信號(hào)分量分離器將復(fù)數(shù)值輸入信號(hào)分為相位和幅度分量。幅度分量表示為 A [η]，以及相位分量表示為Stpw或exp G9[n])o信號(hào)分離器305將所述幅度分量Α[η]發(fā)送至脈沖編碼器310，即，響應(yīng)于輸入信號(hào) A[η]的幅度來(lái)生成脈沖作為其輸出的組件。正如之前所提及，脈沖編碼器310也將生成以所謂的量化噪音形式的信號(hào)失真，從而來(lái)自編碼器310的輸出信號(hào)可以寫做A[n]+q[n]，其中q[n]代表量化噪聲。來(lái)自脈沖編碼器310的輸出信號(hào)A[n]+q[n]在混頻器307中與來(lái)自信號(hào)分量分離器305的相位信號(hào)e^n)相混合，從而來(lái)自混頻器307的輸出(這里表示為S[η])可以寫做 S[n] = (A[n] + q[n]) * ^φ(η)(這也可以寫做XM+qbPe^10 )。然后信號(hào)S [η]在混頻器340中與來(lái)自本機(jī)振蕩器L0(未在圖3中示出)的射頻信號(hào)(RF載波)混合，從而將信號(hào)ζ [η]調(diào)制到期望的RF頻率。在一些實(shí)施例中，混頻器307可以被所謂的I/Q調(diào)制器取代。然后，將調(diào)制后的信號(hào)用作針對(duì)放大器320的輸入，以將來(lái)自發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)放大至期望電平。因而，針對(duì)放大器320的輸入信號(hào)包括來(lái)自混頻器307的、已經(jīng)被調(diào)制到期望頻率的輸出。將在本文中描述的本發(fā)明的發(fā)射機(jī)的其它實(shí)施例的情況也是如此。根據(jù)本發(fā)明，正如在圖3中所示，發(fā)射機(jī)電路300中的放大器320被設(shè)置為接收來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸出信號(hào)作為控制信號(hào)(Ca)?？刂菩盘?hào)Ca通過(guò)控制所述放大器的最大輸出信號(hào)幅度來(lái)控制放大器的功能(在這種情況下是放大器320的放大)。這也可以表述為由于因使用脈沖編碼器而導(dǎo)致放大器的輸入信號(hào)或接通或斷開(kāi)，所以通過(guò)控制信號(hào)Ca來(lái)管理針對(duì)“接通狀態(tài)”的所產(chǎn)生的放大器輸出幅度?，F(xiàn)在開(kāi)始針對(duì)補(bǔ)償信號(hào)生成器315進(jìn)行更詳細(xì)地描述，在圖3中示出的本發(fā)明的實(shí)施例中的該組件的輸入是兩個(gè)信號(hào)，其中一個(gè)是來(lái)自信號(hào)分量分離器305的幅度信號(hào) A[η]，以及另一個(gè)是來(lái)自脈沖編碼器310的輸出信號(hào)，即A[n]+q[n]。換言之，針對(duì)補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸入信號(hào)之一是“純”幅度信號(hào)A[n]，以及另一個(gè)輸入信號(hào)是來(lái)自脈沖編碼器310的輸出，即A[n]+q[n]。如之前所解釋的，來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸出(這里表示為CA[n])用作針對(duì)放大器320的控制信號(hào)。因而，來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸出信號(hào)用于控制放大器320的功能，在這種情況下是針對(duì)放大器320 的調(diào)制后的輸入信號(hào)的放大。補(bǔ)償信號(hào)生成器315的特性和功能的更確切的描述如下應(yīng)該在每個(gè)瞬時(shí)選擇補(bǔ)償信號(hào)Ca，從而放大器的輸出信號(hào)是針對(duì)考慮了重構(gòu)濾波器的發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的線性拷貝。這可以表示為其中打k-n]是來(lái)自在發(fā)射機(jī)的輸出處使用的濾波器(所謂的重構(gòu)濾波器)的脈沖響應(yīng)。本發(fā)明將來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸出信號(hào)用作放大器320的控制信號(hào)是有利的，因?yàn)槿绻o定重構(gòu)濾波器，在獲取最終輸出信號(hào)的過(guò)程中引入額外的自由度，這將可以使發(fā)射機(jī)的功率效率最大化?？梢栽谒^的“深度飽和模式”中保持放大器的RF輸入信號(hào)， 從而確保優(yōu)化效率，而針對(duì)放大器的控制信號(hào)將設(shè)定放大器輸出處的正確的信號(hào)電平。圖4示出了本發(fā)明的發(fā)射機(jī)的第二實(shí)施例400。具有與圖3中的實(shí)施例300中的相同基本功能的組件保留了它們?cè)趫D3中的參考號(hào)。除了圖3的發(fā)射機(jī)300的組件之外，圖4中示出的發(fā)射機(jī)400包括延遲電路430，以確保用做針對(duì)放大器320的輸入的信號(hào)與用于控制放大器320的信號(hào)“同步”。因而，延遲電路430的延遲應(yīng)該適合地與補(bǔ)償信號(hào)生成器315的“處理時(shí)間”相對(duì)應(yīng)，即，通過(guò)補(bǔ)償信號(hào)生成器315引入的延遲。在圖4中表示為ζ [η]的延遲電路的輸出經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC 335，然后在混頻器 340中與來(lái)自本機(jī)振蕩器LO(在圖4中未示出)的射頻信號(hào)(RF信號(hào))混合，從而將信號(hào) ζ [η]調(diào)制至所期望的RF頻率。如圖4中所示，該實(shí)施例中的發(fā)射機(jī)電路400包括放大器320的輸出處的帶通濾波器425 (如上所述的所謂重構(gòu)濾波器)，以去除放大器的輸出信號(hào)中不期望的分量。圖5示出了通過(guò)本發(fā)明獲得的結(jié)果在圖5中示出了圖4的電路400的輸入信號(hào) χ [η]，以及來(lái)自電路400的輸出信號(hào)y [η]。正如所見(jiàn)，輸出信號(hào)y [η]具有明顯減少的量化噪聲的內(nèi)容q[n](作為參考，通過(guò)虛線在圖5中示出)。因而，本發(fā)明減少了“所期望的”輸出信號(hào)x[n]周圍的尖銳區(qū)域中的輸出信號(hào)中的量化噪聲，這與電路輸出處利用窄帶通濾波器的解決方案相比是明顯的改善。剩余的量化噪聲示為q’ [n]，以及正如可以看出的， q，[η]位于輸出信號(hào)y[n]的頻譜的外面。圖5中也通過(guò)箭頭“A”示出了通過(guò)本發(fā)明所獲得的量化噪聲的抑制，如所提及的， 圖5中將輸出信號(hào)中的“帶外”量化噪聲示為q’ [η]。圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例的另一示例。具有與圖3中實(shí)施例300和圖4中的實(shí)施例400中的基本功能相同的組件保留了它們的參考號(hào)，以及正如從圖6中所看出的，實(shí)施例 600在許多方面與圖3和圖4的實(shí)施例300和400類似。因而，實(shí)施例600包括信號(hào)分量分離器305、脈沖編碼器310、放大器320、以及補(bǔ)償信號(hào)生成器315、以及用作放大器320的控制信號(hào)的輸出CA。實(shí)施例600的補(bǔ)償信號(hào)生成器315具有兩個(gè)輸入信號(hào)，其中之一是輸入信號(hào)χ [η]， 以及另一個(gè)信號(hào)是來(lái)自混頻器307的輸出(表示為S [η])。因而，圖5中針對(duì)補(bǔ)償信號(hào)生成器315的兩個(gè)輸入信號(hào)是χ[η]和S[n] = x[n]+ qfnPe^10。通過(guò)在分量分離器305之前將輸入信號(hào)x[n] “分開(kāi)”來(lái)實(shí)現(xiàn)使用輸入信號(hào)x[n]作為補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸入信號(hào)之一，從而x[n]的一個(gè)“分支”與補(bǔ)償信號(hào)生成器315相連接，以及x[n]的另一個(gè)“分支”用作信號(hào)分量分離器305的輸入信號(hào)。正如以上所述，在圖5的實(shí)施例中，也將來(lái)自混頻器307的輸出S[n]分開(kāi)，從而 S[η]的一個(gè)“分支”用作補(bǔ)償信號(hào)生成器315的輸入，以及S[n]的一個(gè)“分支”用作第一延遲電路630的輸入。與之前示出和描述的實(shí)施例相反，實(shí)施例600的補(bǔ)償信號(hào)生成器315產(chǎn)生第一和第二補(bǔ)償信號(hào)(這里表示為CA[n]和CKF[n])。在經(jīng)過(guò)第二延遲電路631之后，第一補(bǔ)償信號(hào) Ca[η]用作放大器320的控制信號(hào)。第二延遲電路630用于將輸入信號(hào)與不同的分量(在時(shí)間上)對(duì)齊。在加法器607中，將來(lái)自第一延遲電路630的輸出與來(lái)自電路315的第二補(bǔ)償信號(hào)(CKF[n])相加，加法器607的和輸出(在圖6中表示為ζ’)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器435，接下來(lái)被設(shè)置為通過(guò)外部LO調(diào)制到所期望的RF頻率，然后用作放大器320的輸入信號(hào)。第二補(bǔ)償信號(hào)Ckf的目的是對(duì)應(yīng)于來(lái)自放大器的特定輸出信號(hào)，產(chǎn)生對(duì)電路600的效率進(jìn)行精細(xì)調(diào)諧的其它可能。
如下選擇補(bǔ)償信號(hào)Ca和Ckf的組合
』[,爭(zhēng),μ = 5 鄰/U·— J “ ^M ‘ (^w 丄 dtt] —(2)本發(fā)明不限于以上描述的以及在附圖中示出的實(shí)施例的示例，但是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)隨意改變。例如，控制信號(hào)(^[11]也可以用于控制發(fā)射機(jī)中放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗(這稱為“負(fù)載調(diào)制”)，而不是用作通過(guò)供給調(diào)制來(lái)控制放大器的輸出幅度的方式。在這種實(shí)施例中，在放大器中適合地包括匹配網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射機(jī)(300，400，600)，包括-脈沖編碼器(305)，用于根據(jù)針對(duì)所述發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生脈沖，-補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)，用于消除所述脈沖編碼器(305)引起的量化噪聲，-混頻器或I/Q調(diào)制器(307)，用于將所述脈沖編碼器的輸出與針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的相位混合，-放大器(320)，用于產(chǎn)生來(lái)自發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)(300，400，600)的特征在于用于控制放大器(320)的功能的控制信號(hào) (Ca)包括來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器(31 的輸出信號(hào)，以及特征在于針對(duì)放大器(320)的輸入信號(hào)包括已調(diào)制(340)至所期望的頻率的、來(lái)自所述混頻器(307)或I/Q調(diào)制器的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)000，600)，還包括所述放大器(320)的輸出處的帶通濾波器(425)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)射機(jī)，其中所述控制信號(hào)(Ca)用于控制的放大器中的功能是放大器的最大輸出幅度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)射機(jī)，其中所述控制信號(hào)(Ca)用于控制的放大器中的功能是包括在放大器中的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)000，600)，還包括延遲電路(430， 630)，用于在混頻器(307)的輸出用作針對(duì)放大器(320)的輸入之前，延遲所述混頻器 (307)的輸出，以補(bǔ)償補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)中的延遲。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)000，600)，還包括在所述延遲電路030)的輸出處連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器035)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)(300，400，600)，其中，針對(duì)所述補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)的第一輸入信號(hào)包括針對(duì)所述發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的幅度部分，以及針對(duì)所述補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)的第二輸入信號(hào)包括在所述脈沖編碼器(310)中產(chǎn)生的脈沖， 所述脈沖包括在脈沖生成器(310)中產(chǎn)生的量化噪聲。
8.如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的發(fā)射機(jī)(600)，其中，針對(duì)所述補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)的第一輸入信號(hào)包括針對(duì)所述發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)，以及針對(duì)所述補(bǔ)償信號(hào)生成器 (315)的第二輸入信號(hào)包括在所述脈沖編碼器(310)中產(chǎn)生的脈沖，所述脈沖包括與所述輸入信號(hào)的相位部分相乘的、在脈沖生成器(310)中產(chǎn)生的量化噪聲。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)射機(jī)(300，400，600)，包括脈沖編碼器(305)，用于根據(jù)針對(duì)所述發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的幅度來(lái)產(chǎn)生脈沖，補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)，用于消除所述脈沖編碼器(305)引起的量化噪聲，混頻器或I/Q調(diào)制器(307)，用于將所述脈沖編碼器的輸出與針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)的相位混合，放大器(320)，用于產(chǎn)生來(lái)自發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)。在所述發(fā)射機(jī)(300，400，600)中，用于控制放大器(320)的功能的控制信號(hào)(CA)包括來(lái)自補(bǔ)償信號(hào)生成器(315)的輸出信號(hào)、以及針對(duì)放大器(320)的輸入信號(hào)包括調(diào)制(340)至所期望的頻率的、來(lái)自所述混頻器(307)的輸出。
文檔編號(hào)H03F1/26GK102428644SQ200980159094
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者烏爾夫·古斯塔夫松, 約翰·托雷貝克 申請(qǐng)人:瑞典愛(ài)立信有限公司