发射机电路、芯片、芯片模组、通讯设备的制作方法

1.本技术涉及发射机技术领域，尤其涉及一种发射机电路、芯片、芯片模组、通讯设备。


背景技术：

2.发射机通路是无线收发机(transceiver)中的一个重要组成部分。
3.在相关技术中，发射机通路的结构为直接上变频的结构(iq tx结构)，如图1所示，该iq tx结构包括：i通路和q通路。i通路和q通路均包括：跨导滤波器、低通滤波器和混频器等，导致发射机通路的结构复杂。


技术实现要素：

4.本技术提供一种发射机电路、芯片、芯片模组、通讯设备，用以解决相关技术中发射机电路复杂问题。
5.第一方面，本技术提供一种发射机电路，包括：调制器、幅度处理模块、相位处理模块和功率放大器；其中，
6.幅度处理模块的输入端和相位处理模块的输入端分别连接调制器，幅度处理模块的输出端和相位处理模块的输出端分别连接功率放大器；
7.调制器，用于对正交iq信号进行处理，得到数字幅度信号和数字相位信号；
8.幅度处理模块，用于对数字幅度信号进行处理，得到模拟幅度信号；
9.相位处理模块，用于对数字相位信号进行处理，得到模拟相位信号；
10.功率放大器，用于根据模拟幅度信号和模拟相位信号，输出发射信号，并通过天线发送发射信号。
11.在一种可能的设计中，幅度处理模块包括：第一数模转换器、第一低通滤波器和包络放大器；其中，
12.第一数模转换器分别连接调制器和第一低通滤波器；
13.包络放大器分别连接第一低通滤波器和功率放大器。
14.在一种可能的设计中，幅度处理模块还包括数字电路模块和加法器；其中，
15.第一数模转换器通过加法器连接第一低通滤波器；
16.数字电路模块分别连接包络放大器和加法器。
17.在一种可能的设计中，相位处理模块包括：二点调制锁相环；其中，二点调制锁相环包括低通调制模块、高通调制模块和压控振荡器；其中，
18.低通调制模块分别连接调制器和压控振荡器；
19.高通调制模块分别连接调制器和压控振荡器。
20.在一种可能的设计中，低通调制模块包括：第二数模转换器和第二低通滤波器；其中，
21.第二数模转换器分别连接第二低通滤波器和调制器；
22.第二低通滤波器还连接压控振荡器。
23.在一种可能的设计中，高通调制模块包括：增量型调制器、分频器、环路滤波器和鉴频鉴相器电荷泵模块；其中，
24.增量型调制器分别连接分频器和所述调制器；
25.分频器还分别连接鉴频鉴相器电荷泵模块和压控振荡器；
26.环路滤波器分别连接鉴频鉴相器电荷泵模块和压控振荡器。
27.在一种可能的设计中，功率放大器为开关型功率放大器。
28.在一种可能的设计中，功率放大器包括：巴伦、可变电容、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一反相器和第二反相器；其中，
29.巴伦连接幅度处理模块、第一三极管的第一端和第二三极管的第一端；可变电容的一端连接至巴伦和第一三极管的第一端之间、另一端连接至巴伦和第二三极管的第一端之间；
30.第一三极管的第二端连接第三三极管的第一端，第二三极管的第二端连接第四三极管的第一端，第三三极管的第二端和第四三极管的第二端连接；
31.第三三极管的第三端通过第一反相器连接相位处理模块，第四三极管的第三端通过第二反相器连接相位处理模块。
32.在一种可能的设计中，发射机电路还包括：信号衰减模块、混频器、模数转换器和算法处理模块；其中，
33.信号衰减模块分别连接功率放大器和混频器；
34.模数转换器分别连接混频器和算法处理模块；
35.算法处理模块还连接幅度处理模块和相位处理模块。
36.第二方面，本技术提供一种芯片，包括第一方面中任一项的发射机电路。
37.第三方面，本技术提供一种芯片模组，包括第一方面中任一项的发射机电路。
38.第四方面，本技术提供一种发射机，包括第一方面中任一项的发射机电路。
39.第五方面，本技术提供一种通讯设备，包括第一方面中任一项的发射机电路。
40.本技术提供的发射机电路、芯片、芯片模组、通讯设备，该发射机电路包括：调制器、幅度处理模块、相位处理模块和功率放大器；其中，幅度处理模块的输入端和相位处理模块的输入端分别连接调制器，幅度处理模块的输出端和相位处理模块的输出端分别连接功率放大器；调制器，用于对正交iq信号进行处理，得到数字幅度信号和数字相位信号；幅度处理模块，用于对数字幅度信号进行处理，得到模拟幅度信号；相位处理模块，用于对数字相位信号进行处理，得到模拟相位信号；功率放大器，用于根据模拟幅度信号和模拟相位信号，输出发射信号，并通过天线发送发射信号。在上述发射机电路包括调制器、幅度处理模块、相位处理模块和功率放大器，简化了发射机电路的结构。
附图说明
41.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
42.图1为本技术提供的iq tx结构的示意图；
43.图2为本技术提供的发射机电路的结构示意图一；
44.图3为本技术提供的幅度处理模块的结构示意图一；
45.图4为本技术提供的幅度处理模块的结构示意图二；
46.图5为本技术提供的相位处理模块的结构示意图；
47.图6为本技术实施例提供的功率放大器的结构示意图；
48.图7为本技术提供的发射机电路的结构示意图二。
49.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
50.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
51.传统的发射机的结构为直接上变频的结构(iq tx结构)，但是iq tx结构的所需的电路模块较多，因此发射机的结构通常较为复杂。因此在本技术中，发明人想到采用基于极化调制的结构(即polar tx结构)来设计发射机电路，从而实现简化发射机电路的结构的目的。
52.下面结合图1对本技术提供的iq tx结构进行说明。
53.图1为本技术提供的iq tx结构的示意图。如图1所示，iq tx结构包括：数模转换器、i通路、q通路、功率放大器和天线。
54.其中，i通路和q通路均包括跨导滤波器、低通滤波器和混频器等。需要说明的是，图1仅是对iq tx结构的简要说明，具体的可参见现有技术。
55.在图1所示的iq tx结构中包括混频器等导致基于iq tx结构设计的发射机电路复杂，而且在图1所示的iq tx结构中，功率放大器通常为非开关型功率放大器，导致基于iq tx结构设计的发射机电路的功耗较大。
56.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
57.图2为本技术提供的发射机电路的结构示意图一。如图2所示，包括：调制器21、幅度处理模块22、相位处理模块23和功率放大器24；其中，
58.幅度处理模块22的输入端和相位处理模块23的输入端分别连接调制器21，幅度处理模块22的输出端和相位处理模块23的输出端分别连接功率放大器24。
59.调制器21(modulator)用于对正交iq信号进行处理，得到数字幅度信号(am)和数字相位信号(pm)。
60.幅度处理模块22用于对数字幅度信号进行处理，得到模拟幅度信号。
61.相位处理模块23用于对数字相位信号进行处理，得到模拟相位信号。
62.功率放大器24用于根据模拟幅度信号和模拟相位信号，输出发射信号，并通过天线25发送发射信号。
63.本技术中的发射机电路为基于极化调制的发射机电路，即通过调制器21将正交iq处理成数字幅度信号和数字相位信号，并通过幅度处理模块22对数字幅度信号进行处理，通过相位处理模块23对数字相位信号进行处理。
64.与现有技术不同，在现有技术中，基于iq tx结构设计的发射机电路包括混频器，导致发射机电路的结构复杂。而在本技术中，图2实施例提供的发射机电路包括：调制器21、幅度处理模块22、相位处理模块23和功率放大器24，无需增加混频器，从而简化了发射机电路的结构。进一步地，在简化了发射机电路的结构的基础上，能够节省发射机电路的设计成本，降低发射机电路的功耗。
65.在上述实施例的基础上，下面结合图3实施例，对本技术提供的幅度处理模块进行说明。
66.图3为本技术提供的幅度处理模块的结构示意图一。如图3所示，幅度处理模块22包括：第一数模转换器221、第一低通滤波器222和包络放大器223。
67.其中，第一数模转换器221分别连接调制器21和第一低通滤波器222，包络放大器223分别连接第一低通滤波器222和功率放大器24。
68.第一数模转换器221用于接收调制器21输出的数字幅度信号，并对数字幅度信号进行数模转换处理，得到第一幅度信号。
69.第一低通滤波器222用于接收第一幅度信号，并对第一幅度信号进行滤波处理，得到第二幅度信号。
70.包络放大器223用于接收第二幅度信号，并对第二幅度信号进行包络放大处理，得到模拟幅度信号。
71.在本技术中，第一低通滤波器222和包络放大器223的等效带宽大于数字幅度信号的带宽。需要说明的是，本技术中的模拟幅度信号可以作为功率放大器24的电源。
72.在图3提供的幅度处理模块中，在第一低通滤波器222、包络放大器223对信号进行处理的过程中，通常存在幅度偏移(offset)，导致向功率放大器提供的模拟幅度信号的质量较差，因此通常需要抑制幅度偏移。为了提高模拟幅度信号的质量，本技术提供另一种幅度处理模块。
73.在上述实施例的基础上，下面结合图4对本技术提供的另一种幅度处理模块进行详细说明，具体的，请参见图4。
74.图4为本技术提供的幅度处理模块的结构示意图二。在图3的基础上，如图4所示，幅度处理模块22还包括：数字电路模块224和加法器225。
75.第一数模转换器221通过加法器225连接第一低通滤波器222。
76.数字电路模块224分别连接包络放大器223和加法器225。
77.数字电路模块224用于根据包络放大器223提供的输出信号，得到幅度调节量。
78.加法器225用于将幅度调节量和调制器21输出的数字幅度信号进行叠加，并将叠加后的信号输入第一低通滤波器222。
79.在图4实施例中，幅度处理模块22包括数字电路模块224和加法器225，第一数模转换器221通过加法器225连接第一低通滤波器222，数字电路模块224分别连接包络放大器223和加法器225，用于抑制第一低通滤波器222和包络放大器223对信号进行处理的过程中通常存在的幅度偏移，从而提高模拟幅度信号的准确性。
80.可选地，幅度处理模块22中的幅度偏移通常较小，而且在幅度处理模块22中各种电子器件的工艺角下相对固定，因此可以仅在发射机电路开机之后，校准一次即可。
81.在上述任意实施例的基础上，下面结合图5对相位处理模块23进行说明，具体的，请参见图5。
82.图5为本技术提供的相位处理模块的结构示意图。如图5所示，该相位处理模块23包括：二点调制锁相环232(phase locked loop，pll)。
83.其中二点调制锁相环232包括：低通调制模块2322、高通调制模块2321和压控振荡器2323。
84.低通调制模块2322分别连接调制器21和压控振荡器2323。
85.高通调制模块2321分别连接调制器21和压控振荡器2323。
86.低通调制模块2322用于对数字相位信号进行处理，得到第四相位信号，并向压控振荡器2323提供第四相位信号。
87.高通调制模块2321用于接收数字相位信号、标准频率信号和压控振荡器2323反馈的模拟相位信号，并对数字相位信号、标准频率和压控振荡器2323反馈的模拟相位信号进行处理，得到第六相位信号，并向压控振荡器2323提供第六相位信号。
88.压控振荡器2323用于接收第六相位信号和第四相位信号，并对第六相位信号和第四相位信号进行处理，得到模拟相位信号。
89.在一种可能的设计中，高通调制模块2321包括：分频器53、环路滤波器52、鉴频鉴相器电荷泵模块51和增量型调制器54。
90.增量型调制器54分别连接分频器53和调制器21。
91.分频器53还分别连接鉴频鉴相器电荷泵模块51和压控振荡器2323。
92.环路滤波器52分别连接鉴频鉴相器电荷泵模块51和压控振荡器2323。
93.增量型调制器54用于对数字相位信号进行处理，得到第一相位信号。
94.分频器53用于接收第一相位信号和压控振荡器2323反馈的模拟相位信号，对第一相位信号和模拟相位信号进行处理，得到第二相位信号和第三信号，并向鉴频鉴相器电荷泵模块51提供第二相位信号、向压控振荡器2323提供第三信号。
95.鉴频鉴相器电荷泵模块51用于接收标准频率和第二相位信号，并对标准频率和第二相位信号进行处理，得到第三相位信号，并向环路滤波器52提供第三相位信号。
96.环路滤波器52用于接收第三相位信号，并对第三相位信号进行滤波处理，得到第五相位信号，并向压控振荡器2323提供第五相位信号。
97.压控振荡器2323用于接收第五相位信号、第三信号和第四相位信号，并对第五相位信号、第三信号和第四相位信号进行处理，得到模拟相位信号。可选地，第六相位信号包括第五相位信号和第三信号。
98.需要说明的是，鉴频鉴相器电荷泵模块51包括：鉴频鉴相器(phase frequency detector，pfd)和电荷泵(charge pump，cp)。
99.在一些实施例中，低通调制模块2322包括：第二数模转换器41和第二低通滤波器42。
100.第二数模转换器41分别连接第二低通滤波器42和调制器21；第二低通滤波器42还连接压控振荡器2323。
101.第二数模转换器41接收数字相位信号，并对数字相位信号进行数模转换处理，得到第七相位信号，并向第二低通滤波器42提供第七相位信号。
102.第二低通滤波器42用于接收第七相位信号，并对第七相位信号进行滤波处理，得到第四相位信号，并向压控振荡器2323提供第四相位信号。
103.需要说明的是，若低通调制模块2322和高通调制模块2321的调制增益不同，低通调制模块2322和高通调制模块2321的相位延迟(phase delay)不同，则会导致低通调制模块2322和高通调制模块2321对应的全通传输函数不匹配，进而恶化发射机电路的矢量幅度误差(evm)。除了低通调制模块2322和高通调制模块2321之间调制增益、相位延迟不匹配外，幅度处理模块22和相位处理模块23之间的相位不匹配也会使得发射机电路的性能较差。因此在本技术中，可以通过自动试验设备(automatic test equipment，ate)进行校准，从而提高发射机电路的性能。
104.进一步地，为了保障幅度处理模块22和相位处理模块23的相位延迟相同，可以使得幅度处理模块22中的第一低通滤波器222和相位处理模块23的第二低通滤波器42的电路相同，幅度处理模块22中的第一数模转换器221和相位处理模块23的第二数模转换器41的电路相同。
105.可选地，在本技术中为了保证幅度处理模块22和相位处理模块23的通路带宽在各种工艺角温度下相对稳定，可以对滤波器(包括第一低通滤波器222、第二低通滤波器42、以及环路滤波器52)进行校准(例如调节滤波器中的电容，以使电容和电阻的乘积为常数)。
106.可选地，由于低通调制模块2322和高通调制模块2321之间的不匹配、以及幅度处理模块22和相位处理模块23之间的不匹配，会随着工艺角的不同以及功率档的不同，发生变化，因此可以通过ate对低通调制模块2322和高通调制模块2321、以及幅度处理模块22和相位处理模块23进行校准。
107.在一些实施例中，功率放大器24为开关型功率放大器。
108.在本技术中，功率放大器24为开关型功率放大器，可以提高功率放大器24的信号放大效率，而且还可以节省功耗。
109.下面结合图6对功率放大器24进行详细说明。
110.图6为本技术实施例提供的功率放大器的结构示意图。如图6所示，功率放大器24包括：巴伦l、可变电容c、第一三极管m3、第二三极管m4、第三三极管m1、第四三极管m2、第一反相器d1和第二反相器d2；其中，
111.巴伦l分别连接幅度处理模块22、第一三极管m3的第一端和第二三极管m4的第一端；可变电容c的一端连接至巴伦l和第一三极管m3的第一端之间、另一端连接至巴伦l和第二三极管m4的第一端之间；
112.第一三极管m3的第二端连接第三三极管m1的第一端，第二三极管m4的第二端连接第四三极管m2的第一端，第三三极管m1的第二端和第四三极管m2的第二端连接；
113.第三三极管m1的第三端通过第一反相器d1连接相位处理模块23，第四三极管m2的第三端通过第二反相器d2连接相位处理模块23。
114.具体的，巴伦l与幅度处理模块22中的包络放大器223连接，第三三极管m1的第三端通过第一反相器d1连接相位处理模块23中的压控振荡器2323，第四三极管m2的第三端通过第二反相器d2连接相位处理模块23中的压控振荡器2323。
115.上述功率放大器为开关型功率放大器，第四三极管m2和第三三极管m1由方波(来自压控振荡器2323的输出)驱动，当方波越趋近于理想方波时，第四三极管m2和第三三极管m1越趋近于一个开关，且第四三极管m2和第三三极管m1的效率越高；当方波的高电平的电压越高，第四三极管m2和第三三极管m1开启的越充分，随着方波的高电平的电压慢慢变大，上述效率也会随之变高，但是，当方波的高电平的电压超过第四三极管m2和第三三极管m1完全开启所需的电压后，随着方波的高电平的电压慢慢变大，上述效率也会随之变小。上述三级管的非线性很大一部分来源于寄生电容的非线性，其中以栅极电容(cgs)影响最大。当方波变化时，栅极电容也随之剧烈变化，导致输入功率放大器的模拟幅度信号和模拟相位信号变化剧烈。若将方波的低电平的电压(0)和高电平的电压(vdd)适当地同时提高vcom，则方波的低电平的电压为vcom和高电平的电压为vdd vcom，可以在效率牺牲不大的基础上，大幅度地减小模拟幅度信号和模拟相位信号的变化，从而提升发射机电路的线性度。
116.在上述任意实施例的基础上，本技术还提供一种发射机电路，下面结合图7进行说明。
117.图7为本技术提供的发射机电路的结构示意图二。示例性地，在图2的基础上，如图7所示，发射机电路还包括：信号衰减模块26、混频器27、模数转换器28和算法处理模块29。
118.其中，信号衰减模块26分别连接功率放大器24和混频器27；模数转换器28分别连接混频器27和算法处理模块29；算法处理模块还连接幅度处理模块22和相位处理模块23。
119.在对幅度处理模块22和相位处理模块23进行优化校准后，功率放大器的非线性成为发射机电路的非线性的最主要来源。数字预失真(dpd)可以有效地提高发射机电路的线性度，使得高效率高线性度的发射机电路成为可能。
120.在本技术中采用如图7所示的dpd环路，将功率放大器24输出的信号(包括信号rnp和信号rfp)接入信号衰减模块26(att)，通过信号衰减模块26对信号rnp和信号rfp进行滤波处理和信号衰减处理，得到衰减后的小信号(包括信号inp和信号ifp)接入(复用接收机电路中的混频器)混频器27，通过混频器27将信号inp和信号ifp(为射频信号)进行下混频处理，得到直流信号，接着通过模数转化器28将直流信号转化成数字信号，并通过算法处理模块29对上述数字信号进行处理，得到第一幅度调节信号和第一相位调节信号，并向将第一幅度调节信号提供给幅度处理模块22、将第一相位调节信号提供给相位处理模块23，从而提高发射机电路的线性度，进而对频谱再生和矢量幅度误差性能均有明显地提升。
121.本技术还提供一种芯片，包括上述任意实施例中任一项的发射机电路。
122.本技术提供的芯片和上述发射机电路的有益效果类似，此处不再进行赘述。
123.本技术还提供一种芯片模组，包括上述任意实施例中任一项的发射机电路。
124.本技术提供的芯片模组和上述发射机电路的有益效果类似，此处不再进行赘述。
125.本技术还提供一种发射机，包括上述任意实施例中任一项的发射机电路。
126.本技术提供的发射机和上述发射机电路的有益效果类似，此处不再进行赘述。
127.本技术还提供一种通讯设备，包括上述任意实施例中任一项的发射机电路。
128.本技术提供的通讯设备和上述发射机电路的有益效果类似，此处不再进行赘述。
129.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。
130.在本技术中，术语“包括”及其变形可以指非限制性的包括；术语“或”及其变形可以指“和/或”。本本技术中术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。本技术中，“至少一个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
131.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
132.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。