关键字:
模块
基带
编程
射频
软件定义无线电(SDR)终端促进了物理层功能的可编程实现。很多研究工作已经应用DSP和FPGA实现物理层的基带功能。
SDR无线电是如此定义的电台,其天线后面的某段实现了数字化。其后电台可用柔性及可配置的功能模块来实现DSP算法。随着技术的进步,数字化可以在天线后,或非常接近于天线,如此几乎所有的无线电功能都可以使用高速可编程的DSP引擎通过软件实现。
目前的无线电结合了模拟和数字构造模块。RF功能还是适合模拟电路实现,而基带功能更适合于DSP的实现。数字化前端(DFE)常用来连接RF及基带处理。DEF通常能够处理10MH左右的频率信号,常被称为数字中频(IF)。因此,重要的模拟模块留在了RF和IF之间。
数字RF收发器可扩展软件定义功能到射频频段。所有数字发射机的关键优势是高效的功率放大;数字化合并多通道信号;以及软件的可编程或可重配置性。
使用全数字发射机,整个发射机可以用DSP或FPGA实现,可以利用CMOS技术增强中的性能。除了与SDR兼容,基于DSP的RF系统可补偿RF通道的不平衡性。因此,直接在射频产生数字信号吸引了很多研究人员和工程师的兴趣。
一种比较传统的方法使用带通delta-sigma调制在无线电频率上产生二进制信号。二进制信号可与开关模式功率放大器(PA)一起使用以实现比其他功放技术更高的效率(图1)。这种体系结构的限制是带通delta-sigma (BPDS)调制在中心频率的四倍处运行,达到几千兆赫。为了适应如此高的频率操作,定制的IC必须仔细设计,不具备重新编程能力。

采用BPDS的数字发射机
另外一种方式是用脉宽调制(PWM)数字合成二进制RF信号。PWM是很久以前提出的一种模拟调制,但是最近流行起来,特别是在数字音频放大应用上。D类音频PA,由PWM音频信号驱动,可达到90%以上的效率。Delta-sigma类型调制也可用于数字PWM,但与BPDS方式比较运行在较低频率。然而,delta-sigma环路倾向于比BPDS更复杂,由于其较低的过采样率和PWM有关的非线性。
测试配置使用存储在测试模式发生器中的离线计算的信号源。在本例中,设计了一个实时系统来演示使用数字PWM的RF信号数字发生器的能力。
数字RFPWM 发生器
由数字功放技术推动的数字PWM,数字信号无须依靠数模转换器(DAC)就可以直接转换成高功率模拟信号。由于全数字音频系统越来越受到关注,数字功放已经在数字音频应用上开始流行。
在数字PWM,脉宽以高速时钟离散化。因此,采样计数器可根据高速参考时钟产生数字PWM波形(图2)。内插器增加PCM输入的采样频率到适合PWM调制的水平。该频率经常称为脉冲重复频率(PRF)。

组成数字PWM系统的信号处理模块
正常采样器是均匀采样数字信号为基础计算正常采样信号值。显然当采用PWM时,正常采样信号基带失真远小于均匀采样。
出于实现考虑,量化需确保高速参考时钟运行在适当地频率上。例如,PCM的原始输入是44.1 kHz,16倍内插器将导致705.6 kHz的PRF。若脉宽量化到16位,高速参考时钟必须达到46-GHz。假如只需要8位量化脉宽的话,高速参考时钟可至180 MHz。因此,用适当的技术实现将比较容易。噪音成型技术,delta-sigma调制技术,常被用来抑制量化引入的基带噪声。
处理密集的模块、正常采样器、及噪音成型量化的采样频率PRF。这是该工作的主要动机
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