信息技术在近年来的高速发展使得通信设备用户不断增加,通信业务需求也变得多样化,这对通信系统的发展提出了更高的要求,传输信号标准、模式越来越多,发射频段不断增加,发射信号的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PAPR）也越来越高。为了适应不同的通信场景需求,通信系统的物理层必须能够支持高效率地同时传输多频、多模多标准信号。然而,传统的无线模拟通信系统为了实现多个频段之间信号发射,需要针对不同频段设计电路板,导致设备面积增大及成本提高,实现灵活变频较为困难,可重配置性差且系统的效率较差。因此,研究并设计双频高效率全数字发射机以满足系统同时传输多个频带信号及提高系统整体效率具有重要意义,本论文以此作为研究重点,其主要工作如下:第一,对现有的Delta-Sigma调制器的架构进行介绍和分析,设计可同时传输双频带信号的Delta-Sigma调制器并进行优化;此外,在多核Delta-Sigma调制器的基础上提出基于预计算的双频多核Delta-Sigma调制器,进一步降低由于数据间不连续性带来的脉冲噪声,为全数字发射机的关键模块提供设计依据。第二,设计基于Delta-Sigma调制的双频全数字发射机,系统可同时传输独立可控的双频带信号,且传输信号不受信号标准、制式的限制;同时设计多相插值滤波、多相数字上变频等模块,并对整个数字发射机系统链路进行MATLAB仿真。整个数字发射机系统工作频率达到10GHz,实现任意可调载波频率范围为0～5GHz。第三,设计基于Outphasing架构的双频全数字发射机,为高效率Outphasing功率放大器发射机架构提供数字化实现;结合硬件实现特性,设计并优化信号分离、多相相位调制等模块,并在在MATLAB进行全数字射频链路仿真。第四,在FPGA平台上对本文设计的两个双频全数字发射机设计方案进行实现及测试;采用硬件描述语言Verilog对全数字发射机的整个数据链路处理分别进行编写及调试,基带信号经过数字信号处理后由FPGA开发板上的高速接口进行输出,再接到仪器上完成测试,验证设计方案的可行性。