Transmitter architectures with digital modulators, D/A converters and switching-mode power amplifiers
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Doctoral thesis (article-based)
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2007-06-20
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
73, [55]
Series
TKK dissertations, 76
Abstract
This thesis is composed of nine publications and an overview of the research topic, which also summarises the work. The research described in this thesis focuses on research into the digitalisation of wireless communication base station transmitters. In particular it has three foci: digital modulation, D/A conversion and switching-mode power amplification. The main interest in the implementation of these circuits is in CMOS. The work summarizes the designs of several circuit blocks of a wireless transmitter base station. In the baseband stage, a multicarrier digital modulator that combines multiple modulated signals at different carrier frequencies digitally at baseband, and a multimode digital modulator that can be operated for three different communications standards, are implemented as integrated circuits. The digital modulators include digital power ramping and power level control units for transmission bursts. The upconversion of the baseband signal is implemented using an integrated digital quadrature modulator. The work presented provides insight into the digital-to-analogue interface in the transmitters. This interface is studied both by implementing an intermediate frequency D/A converter in BiCMOS technology and bandpass Delta-Sigma modulator-based D/A conversion in CMOS technology. Finally, the last part of the work discusses switching-mode power amplifiers which are experimented with both as discrete and integrated implementations in conjunction with 1-bit Delta-Sigma modulation and pulse-width modulation as input signal generation methods.Tämä väitöskirja koostuu yhdeksästä julkaisusta ja tutkimusaiheen yhteenvedosta. Väitöskirjassa esitetty tutkimus keskittyy langattaman viestinnän tukiasemien lähettimien digitalisoinnin tutkimukseen. Yksityiskohtaisemmin tutkimusalueet ovat: digitaalinen modulaatio, D/A muunnos ja kytkinmuotoiset tehovahvistimet. Näiden elektronisten piirien toteutuksessa keskitytään CMOS teknologiaan. Työ vetää yhteen useiden langattoman viestinnän tukiasemien lähettimien piirilohkojen suunnittelun. Kantataajuusasteella toteutetaan integroituna piirinä monikantoaaltoinen digitaalinen modulaattori, joka yhdistää useita moduloituja signaaleja eri kantoaalloilla digitaalisesti ja monistandardi digitaalinen modulaatori, joka tukee kolmea eri viestintästandardia. Digitaaliset modulaattoripiirit sisältävät digitaalisen tehoramping ja tehotason säätöyksikön lähetyspurskeita varten. Kantataajuussignaalin ylössekoitus toteutetaan integroitua digitaalista kvadratuurimodulaattoria käyttäen. Esitetty työ antaa näkemystä lähettimien digitalia-analogia rajapintaan, jota tutkitaan toteuttamalla välitaajuinen D/A muunnin BiCMOS teknologialla ja päästökaistainen Delta-Sigma-modulaattoripohjainen D/A muunnin CMOS teknologialla. Lopuksi työn viimeinen osa käsittelee kytkinmuotoisia tehovahvistimia, joita tutkitaan kokeellisesti sekä erilliskompontein toteutettuina piirein että integroiduin piirein toteutettuina käyttäen sisääntulosignaalin muodostamismenetemänä yksibittistä Delta-Sigma-modulaatiota ja pulssin leveys modulaatiota.Description
Keywords
digital modulator, current-steering D/A converter, Delta-Sigma modulator, switching-mode power amplifier, digitaalinen modulaattori, D/A-muunnin, Delta-Sigma modulaattori, kytkinmuotoinen tehovahvistin
Parts
- J. Vankka, J. Pyykönen, J. Sommarek, M. Honkanen and K. Halonen, A Multicarrier GMSK Modulator with On-Chip D/A Converter for Base Stations, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 37, No. 10, pp. 1226-1234, October 2002. [article1.pdf] © 2002 IEEE. By permission.
- J. Vankka, J. Ketola, J. Sommarek, O. Väänänen, M. Kosunen and K. Halonen, A GSM/EDGE/WCDMA Modulator with On-Chip D/A Converter for Base Stations, IEEE Transactions on Circuits and Systems Part II: Analog and Digital Signal Processing, Vol. 49, No. 10, pp. 645-655, Oct. 2002. [article2.pdf] © 2002 IEEE. By permission.
- J. Sommarek, M. Kosunen, J. Vankka and K. Halonen, A 14-bit 110 MHz CMOS D/A Converter, Proceedings of the 21st Norchip Conference, Nov. 10-11, 2003, Riga, Latvia, pp. 104-107. [article3.pdf] © 2003 IEEE. By permission.
- J. Vankka, J. Sommarek, J. Ketola, I. Teikari and K. A. I. Halonen, A Digital Quadrature Modulator with On-Chip D/A Converter, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 38, No. 10, pp. 1635-1642, October 2003. [article4.pdf] © 2003 IEEE. By permission.
- J. Sommarek, J. Vankka, J. Ketola, J. Lindeberg and K. Halonen, Digital Modulator with Bandpass Delta-Sigma Modulator, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, Vol. 43, No. 1, pp. 81-86, April 2005. [article5.pdf] © 2005 by authors and © 2005 Springer Science+Business Media. By permission.
- J. Lindeberg, J. Vankka, J. Sommarek and K. Halonen, A 1.5-V Direct Digital Synthesizer with Tunable Delta-Sigma Modulator in 0.13-µm CMOS, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 40, No. 9, pp. 1978-1982, September 2005. [article6.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
- J. Sommarek, A. Virtanen, J. Vankka and K. Halonen, Comparison of Different Class-D Power Amplifier Topologies for 1-bit RF Band-Pass Delta-Sigma D/A Converters, 2004 International Symposium on Signals, Systems, and Electronics, ISSSE 2004, August 10-13, 2004, Linz, Austria. [article7.pdf] © 2004 by authors.
- J. Sommarek, A. Virtanen, J. Vankka and K. Halonen, Comparison of Different Class-D Power Amplifier Topologies for 1-bit Band-Pass Delta-Sigma D/A Converters, Proceedings of the 22nd Norchip Conference, November 8-9, 2004, Oslo, Norway, pp. 115-118. [article8.pdf] © 2004 IEEE. By permission.
- J. Sommarek, V. Saari, J. Lindeberg, J. Vankka and K. Halonen, A 20 MHz BP-PWM and BP-DSM Class-D PA in 0.18 µm CMOS, Proceedings of the 12th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, December 11-14, 2005, Gammarth, Tunisia. [article9.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
