本文的转换器电路和方法描述了使用一系列传输线将数字输入信号转换成模拟输出信号的机制。由于波传播介质的相互耦合，本文所描述的电路和方法使用非常小的功率进行向模拟信号的转换。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用脉冲耦合进行数模转换的方法和装置
实施例涉及信号数模转换领域，更具体地涉及基于数字输入信号生成高功率射频(RF)信号。
技术介绍
在常规RF信号链设计中，基于数字基带信号生成低功率模拟基带信号。使用混频器或调制器将模拟基带信号调制到RF载波上，从而生成低功率RF信号。对低功率RF信号进行放大并经由天线传输。为了获得所需的性能参数，诸如信噪比、RF频率范围和信号带宽，必须在这些常规系统中使用无杂散动态范围的高性能模拟混合信号分量。电流导引数模转换器(DAC)是从数字RF信号生成模拟RF信号的常用架构。高阻抗电流源和快速开关是影响电流导引DAC成功的因素，它们在现代工艺技术中易于获得，并且使用基尔霍夫电流定律对某一节点上的电流求和。然而，对于高输出功率应用，电流源和开关装置会在工作期间消耗大量功率，这使得电流导引DAC不适用于高输出功率应用。
技术实现思路
在一个实施例中，脉冲源将脉冲提供到耦合的传输线的网络中，从而产生在传输线上行进电磁波。耦合到耦合的传输线的网络的输出网络收集电磁波的能量以形成输出信号。传输线的耦合特性和传输线上电磁波的反射特性被用来对网络中的电磁波进行整形。控制器接收数字数据流并且控制传输线之间的耦合和/或传输线的端接和/或到输出网络的耦合，以影响从脉冲源通过耦合的传输线的网络到输出网络的能量流。以上
技术实现思路
并不旨在描述本专利技术的每个示出的实施例或者每个具体实现方式。以下具体实施方式和权利要求更具体地举例说明了这些实施例。附图说明结合附图并考虑以下对各个实施例的详细描述，可以更全面地理解本专利技术的主题，其中，图1a是常规数模转换器(DAC)的框图。图1b是常规DAC的定时图。图1c是常规数模转换过程的矩阵表示。图1d是常规数字预失真环路中多脉冲DAC的示意图。图2a是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图2b是图2a脉冲耦合DAC的定时图。图2c是根据一个实施例的互补脉冲耦合DAC的框图。图3a是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图3b是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图4a是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图4b是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的物理实现方式。图5a是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图5b是图5a脉冲耦合DAC的物理实现方式。图6a是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图6b是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图6c是根据一个实施例的脉冲耦合DAC的框图。图7是根据一个实施例的使用天线的脉冲耦合DAC的框图。尽管实施例可以有各种修改和替代形式，但其具体内容已经通过示例的方式在附图中示出并将进行详细描述。然而，应当理解，目的不是将本专利技术限制在所描述的特定实施例中。相反，目的在于涵盖落入由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。具体实施方式电流导引DAC的功耗取决于DAC的输出电压和输出电流，以及驱动开关、偏置电路、时钟电路和数字解码器电路所需的功率。输出电流和电压会影响开关和电流源的功耗。在优化电流导引DAC的输出功率时，开关和电流源的功率将成为主导因素。封装件的热阻和最高芯片温度限制了DAC的最大输出功率。在许多常规系统中，现有技术的RFDAC的输出功率可以在毫瓦范围内。然而，对于软件定义的无线电(SDR)和多输入多输出(MIMO)应用，0.1至10瓦范围内的较高输出功率水平是可取的。所公开的实施例通过1)使用电磁脉冲而非切换的电流，并2)使用耦合的波传播介质的耦合特性来形成输出信号，解决了这一问题。在一些实施例中，脉冲的使用允许使用零电压切换(ZVS)架构。ZVS架构进一步使功耗最小化，并减小了切换装置上的应力。在整个附图中，虚线指示在虚线之间延伸的实线之间存在多个实例。在定时图中，这些虚线可以表示信号的交替状态。在电路图中，虚线表示附加/可选连接。所提出的DAC的另一个方面与常规电流导引DAC相反，是产生输出信号的顺序。在电流导引DAC中，通过将恒定电流切换到输出端子或者通过从输出端子切换恒定电流来产生输出电流脉冲。控制这些电流的开关决定了电流脉冲的定时精度。而对于所提出的DAC，相反地，由脉冲源或振荡器产生脉冲。脉冲然后被路由通过耦合网络。耦合网络参数决定有多少脉冲能量被耦合到输出。与常规电流导引DAC的开关一样，网络参数的设置不会影响脉冲的定时精度。这种生成脉冲和导引脉冲的解耦过程消除了在常规电流导引数模转换器的电流切换过程中引入的定时误差的问题。图1a描绘了常规高速电流导引DAC的框图。简洁起见，在图1a中描绘了单端实现方式，但是在一些常规系统中，其他实现方式也是可能的。数字数据信号140由解码器101解码成控制信号142。在高速设计中，经解码的信号142由再定时块105至107再定时。该步骤对于通过解码器101避免信号延迟变化而言是必要的。再定时是通过将所有控制信号142对齐到时钟源112提供的通用时间参考信号141来实现。在该步骤之后，再定时的控制信号143具有驱动模拟域信号所必需的定时精度。基于再定时的控制信号143的状态，开关108至110将电流源102至104提供的电流切换到输出149。求和网络111收集来自开关的所有电流并将电流路由至输出149。在电流导引DAC的情况下，求和网络由基尔霍夫电流定律调控。总线143中数据线的数量及其相关的权重被称为分段。每个片段由总线143中的一个数据线，来自开关阵列108至110的相关开关，以及来自电流阵列102至104的相关电流源组成。数模转换器中的常见分段方案是温度计解码片段和二进制解码片段的混合。温度计解码片段的权重全部都相同(在该示例中为1)。二进制解码片段的权重为1/2、1/4、1/8……温度计解码片段的1/n，其中n代表数据信号140的最低有效位(LSB)的数量。有多少DAC位进行了温度计解码以及有多少进行了二进制解码取决于性能和电路复杂度的平衡。一般来说，温度计解码的位越多，DAC的动态性能越好。温度计解码的DAC的电路复杂度(即片段数)为2^MSBS。其中，MSBS是温度计解码位的数量。在另一个极端情况下，全二进制解码的DAC将只有M个片段，其中M是DAC的位数。分段失配误差将对DAC的性能产生负面影响，因此会限制二进制片段的数量。图1b描绘了图1a电路的定时图。波形151代表多位输入数据信号140。波形153描绘了经解码的控制信号142，该信号具有基于使其通过解码器101的路径(在波形153上示出为多个沿)的时间变化。波形152是所有经解码的控制信号153将与其对齐的由时钟源112产生的通用时间参考信号。波形154是基于来自时钟源112的波形152提供给再定时块105至107的经再定时的控制信号143的集合。在波形154中，所有上升沿基本同时发生并且下降沿基本同时发生。波形155是在DAC的节点149处得到的输出信号，该信号对齐到波形152的通用定时参考，因此不会遭受由控制信号153的延迟变化引起的失真。图1b描绘了归零(RZ)DAC的实现方式。非归零(NRZ)DAC可以使用两个交错式RZDAC来实现。图1c描绘了DAC的数学表示。在贯穿本公开内容给出的等式中，“t”用来代表离散时间步长[0、1、2……]。指数‘s’代表DAC的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数模转换器电路，其包括：控制器，其被配置成接收数字输入数据流；多个波传播介质，其中，一些或全部波传播介质彼此电磁耦合；一个或多个电源，其中，来自所述一个或多个电源的电力用来产生电磁脉冲；以及输出端子，其中，所述输出端子耦合到至少一个所述波传播介质；其中，所述控制器控制电磁脉冲在所述多个波传播介质中的产生和流动，以在所述输出端子处形成与数字输入信号相对应的信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.12 US 62/204,035;2015.09.03 US 62/214,119;1.一种数模转换器电路，其包括：控制器，其被配置成接收数字输入数据流；多个波传播介质，其中，一些或全部波传播介质彼此电磁耦合；一个或多个电源，其中，来自所述一个或多个电源的电力用来产生电磁脉冲；以及输出端子，其中，所述输出端子耦合到至少一个所述波传播介质；其中，所述控制器控制电磁脉冲在所述多个波传播介质中的产生和流动，以在所述输出端子处形成与数字输入信号相对应的信号。2.根据权利要求1所述的数模转换器，其中，所述一个或多个电源是脉冲发生器，并且所述脉冲发生器由所述控制器控制。3.根据权利要求1所述的数模转换器，其进一步包括多个端接元件，所述多个端接元件中的每一个耦合到一个所述波传播介质，并且所述端接元件由所述控制器控制以设置所述端接元件的阻抗状态。4.根据权利要求1所述的数模转换器，其进一步包括多个端接元件，所述多个端接元件被布置成使得端接元件耦合到所述多个波传播介质的子组的两端，并且所述端接元件由所述控制器控制。5.根据权利要求1所述的数模转换器，其中，所述多个波传播介质的第一子组耦合到所述输出端子；所述多个波传播介质的第二子组耦合到脉冲发生器；以及所述多个波传播介质的第三子组由所述控制器控制的端接元件端接，其中，所述多个波传播介质的所述第三子组控制所述多个波传播介质的第一组与第二组之间的有效耦合。6.根据权利要求1所述的数模转换器，其中，所述多个波传播介质的子组耦合到组合网络的输入，并且所述组合网络的输出耦合到所述输出端子。7.根据权利要求1所述的数模转换器，其进一步包括：第二输出端子，其中，所述第二输出端...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·沙费雷尔，
申请(专利权)人：S九埃斯特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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