近些年,物联网(IoT)技术发展快速,推动了物联网的相关应用以及业务。未来的物联网设备之间的无线网络通信将快速增加,这对无线通信技术提出了要求与挑战。而低功耗作为所有移动设备都面临的问题,同样也使得无线通信势必要低功耗。而HaLow 802.11ah WiFi协议的提出,给物联网无线传输提供了一个很好的解决方案。本文在此基础上设计了一款面向于物联网的低功耗极坐标架构的数字发射机,应用于物联网无线通信设备。本文通过对极坐标发射机建立Simulink模型,从系统和架构层面对其进行设计与优化,并不断的通过软件仿真来得到一个系统功耗与资源利用折中的结构,完成了从算法设计到最终硬件版图的实现。并分别研究了Cordic算法循环次数、系统量化位宽、滤波器的性能和数据采样率对发射机性能指标的影响,以此进行优化。最后对设计分别进行了形式验证、静态时序仿真、后仿真以及功耗分析等验证以确保数字电路功能和时序的正确。而模拟射频模块在完成功能验证后,对得到的版图进行各个工艺角的后仿真分别验证。为了提高功率放大器的效率,本文采用Class D模式的功率放大器(PA),并且引用开关电容功率放大器阵列(SC-PA)和数字预失真技术来提高线性度。异步时钟域的电路设计为系统节省了一个锁相环;数字滤波器采用半带滤波器,由此大大减少了硬件电路;极坐标域的调制方式避免了I/Q两路信号的失配;门控时钟和模块复用则进一步减少系统功耗。本发射机架构全部采用数字电路来设计,这使得系统可以获益于工艺技术的提高,有益于电路的自动化设计。而芯片的传输接口则由JESD207和SPI协议共同完成,实现数据传输和模式的配置。整个全数字极坐标发射机的设计是在TSMC-65nm工艺中完成的。芯片的总面积为1900x1200mm~2,其中主要包括JESD207、SPI、SC-DPA和数字极坐标调制四个模块。通过联合仿真,1MHz带宽模式下数字部分的功耗为7.1mW,2MHz和8MHz带宽模式下的功耗为14.4mW和17.5mW,而整体的功耗最大为38.1mW。在DQPSK数字基带信号下,发射机的EVM最坏为2.5%,对远端频谱的镜像信号抑制可达到-45dB以下,并且近端频谱符合频谱MASK规则。