数字发射机是一种通过数字处理实现对基带信号调制、上混频,并以开关功率放大器为核心部件放大射频信号的发射机架构,因其功耗低、集成度高、效率高、抗干扰能力强等优点而备受青睐。为了最大限度地利用开关功率放大器的高效特性,经过调制的射频信号应具有脉冲形式的波形。因此,作为数字发射机架构和开关功率放大器应用的关键技术,本文对发射机前端调制技术展开深入研究,提出了一种PWM编码方案,主要的研究内容如下:1.本文围绕发射机架构展开,对比分析超外差发射机、零中频发射机、数字发射机的原理与特点;分析数字发射机的两项关键技术:调制技术与开关功率放大器;重点阐述DSM调制与PWM调制的工作特性与优缺点,为后续编码方案的设计提供理论依据。2.本文基于零中频正交调制理论,以PWM编码为核心,设计了一种数字发射机调制架构,通过量化编码、拼接交织等数字操作将基带信号直接转化为脉冲形式的射频信号以供开关功放高效放大;对PWM编码的精度分析以及拼接交织形式的数字上混频操作进行了详细的数学推导,为设计的方案提供理论支持;针对发射机调制部分的设计参数提出了基于多样本的优化思路,提升发射机传输质量的同时,也增强了其稳定性与鲁棒性;利用该思路优化后的数字发射机结构链路在1.5625GHz、2GHz、2.5GHz三个载波频点得到仿真验证,仿真结果表明对于10MHz带宽的64-QAM输入信号,数字发射机前端输出的射频信号ACPR为-32.92dBc,EVM为6.25%。3.本文以FPGA为硬件平台完成了数字发射机调制前端的电路设计;在此前优化的调制结构基础上提出了脉宽二均分和完全均分两种PWM映射优化算法,提升信号传输质量的同时,没有增加任何额外的电路复杂度;搭建了数字发射机前端的实验环境,对原型PWM以及提出的两种改进算法分别进行了测试。测试结果验证了数字发射机架构的可行性与灵活性,并且改进算法有效地提升了数字发射机调制前端的信号传输质量,在10MHz带宽的64-QAM输入信号条件下ACPR达到了-35.65dBc,同比原型PWM改善7.37dBc;EVM达到了4.99%,同比改善2.18%。综上,本文的PWM编码方案通过数字处理直接完成射频信号发射,并且提出的参数优化和改进算法提升了系统传输质量,对数字发射机的应用具有重要意义。