一種寬帶信號相位調製器及其調製方法
2023-05-26 13:20:21
一種寬帶信號相位調製器及其調製方法
【專利摘要】本發明提供一種應用於極坐標發射機的寬帶信號相位調製器及調製方法，包括控制信息存儲器和直接數字頻率合成器兩部分。控制信息存儲器的輸出端連接直接數字頻率合成器的控制端，通過控制分頻參數實現相位調製。直接數字頻率合成器基於時間平均思想合成小數分頻信號，由可變分頻器和量化系統組成。量化系統輸出端連接可變分頻器的分頻控制端，實現分頻值可調。可變分頻器輸出端連接量化系統的時鐘控制端，保證量化系統輸出信號瞬時頻率只會在零交叉點處變化。量化系統採用一種有效的量化方法來減少直接數字頻率合成器引入的分數雜散。由於本發明使用開環結構實現，因此調相信號的帶寬不受環路限制。
【專利說明】一種寬帶信號相位調製器及其調製方法
【技術領域】
[0001]本技術涉及無線通信【技術領域】，尤其涉極坐標發射機的相位調製技術。通過使用一種開環相位調製結構，使得調相信號的帶寬不受系統環路限制。
【背景技術】
[0002]與傳統的使用Ι/Q正交調製的笛卡爾發射機相比，從EER發射機演化而來的極坐標發射機以其高效率和易於集成等優勢而獲得大量深入的研究。極坐標發射機與直角坐標發射機不同，需要將Ι/Q直角坐標信息轉換成極坐標P / Θ信息後分別進行放大，最後再合併成直角坐標調製信號發射，因此對發射信號的幅度、相位信息進行分離是十分必要的步驟。幅相信號分離過程在基帶進行，幅度和相位信息的提取是通過對Ι/Q數據的非線性變換獲得，而通過非線性運算得到的幅度和相位信號的帶寬會比Ι/Q基帶信號帶寬更大，一般而言，相位信息的帶寬會擴展到10倍以上。
[0003]對分離出來的相位信號進行調製主要有正交調製和鎖相環調製兩種方案。正交調製是將相位信息調製到載波上，該方案結構比較複雜，外電路結構繁多，而且會受到相位、幅度不平衡，本振洩露等正交調製器的自身性能影響。鎖相環相位調製由於其高集成度、高頻率穩定性等優勢而成為當前主流的相位調製技術。
[0004]然而基於鎖相環的相位調製方式也存在一些缺點:在調製過程中需要對壓控振蕩器進行精確頻率控制以防止相位誤差累計；鎖相環分頻比極高，使得輸出信號相位噪聲指標下降。另外，為了滿足輸出信號的噪聲和穩定性，鎖相環的環路帶寬必須儘量窄，但正如上文所述，幅相信號分離會使相位信號帶寬擴展到基帶信號的10倍以上，因此，過窄的帶寬又不能滿足調相信號的寬帶要求。
[0005]針對傳統相位調製存在的這些問題，業界提出多種解決方案，例如，為使調製器具有良好的低頻特性，可用採用兩點調製技術，在鎖相環路的壓控晶振端調入低頻信號而在壓控振蕩器端調入高頻部分。實際應用測試中該方法的調製特性在低端及高端都有較好的表現，但是在中間段存在一個斷層，即在整個調製頻段中不能很好地銜接。再如，可以採用數字預失真濾波器對環路濾波器進行線性補償，然而加入的預失真器會增加電路的尺寸和重量，不利於現代通信終端的小型化，另一方面，簡單的引入預失真技術對濾波器的插入和回波損耗產生一定的影響，並引起濾波器群延時的增大，惡化通信質量。另外，從壓控振蕩器的輸出端求和節點處引入調相信號可以解決環路帶寬限制問題，但是由此引發的求和節點輸出阻抗不匹配會導致鎖相環的輸出雜散增大。
[0006]由以上分析可以看出，傳統調相方式的改進方案在一定程度上可以提高調製帶寬，改善性能，但這些方案本身都存在一定缺陷，不能完全滿足調相信號對電路高帶寬的要求。因此，提出一些新的相位調製技術解決帶寬和雜散等問題，對於極坐標發射機的發展具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是:提供一種能夠應用於極坐標發射機中使調製信號帶寬不受限制而且有效抑制分數雜散的相位調製方法及調製器，技術方案是:
[0008]一種寬帶信號相位調製方法，基於頻率信號周期時間平均原理，採用直接數字頻率合成方法，對參考頻率信號fref進行可變分頻，獲得小數分頻信號f_,用相位控制信息q控制分頻參數，實現相位調製。
[0009]所述直接數字頻率合成方法的具體步驟是，對相位控制信息q進行量化處理，將基帶調相信號轉換成相位控制信號q[n];用該相位控制信號q[n]控制可變分頻的分頻值N,獲得小數分頻信號f；ut ;當發射調相信號時，每經過一個信號周期td相位信息都會有一定的改變，記作Δ#?，信號的相位改變與頻率改變滿足:
[0010]
【權利要求】
1.一種寬帶信號相位調製方法，基於頻率信號周期時間平均原理，採用直接數字頻率合成方法，對參考頻率信號fref進行可變分頻，獲得小數分頻信號fout,用相位控制信息q控制分頻參數，實現相位調製。
2.如權利要求1所述的寬帶信號相位調製方法，其特徵在於，所述直接數字頻率合成方法的具體步驟是，對相位控制信息q進行量化處理，將基帶調相信號轉換成相位控制信號q[n];用該相位控制信號q[n]控制可變分頻的分頻值N,獲得小數分頻信號fout ;當發射調相信號時，每經過一個信號周期td相位信息都會有一定的改變，記作Δ-，信號的相位改變與頻率改變滿足:
3.如權利要求2所述的寬帶信號相位調製方法，其特徵在於，所述量化處理的詳細步驟是，採用二進位數表示，將量化過程分為m級完成，每一級量化結果都是在前一級的量化輸出上減半，若前一級量化輸出為奇數則結果加I變為偶數再減半，即第n+1級的輸出為xd+1[n] = (xd[n]+sd[η])/2，通過選擇sd[η]的值保證xd[n]+sd[n]是偶數；該m級連續量化的傳輸函數為:
4.如權利要求2所述的寬帶信號相位調製方法，其特徵在於，所述分頻值N滿足:
N = M+q[n] 式中M是整數分頻部分；其中量化輸出q[n]滿足M+q[n] > O這一條件，使分頻值N總是正整數。
5.如權利要求2所述的寬帶信號相位調製方法，其特徵在於，所述頻率合成的輸出信號作為量化處理的時鐘頻率，保證q[n]瞬時頻率只會在零交叉點處變化。
6.一種寬帶信號相位調製器，包括控制信息存儲器和直接數字頻率合成器，所述直接數字頻率合成器包括可變分頻器和量化系統，所述可變分頻器的輸入為參考信號，輸出為可變分頻信號fwt，所述控制信息存儲器輸出相位控制信息q，由量化系統轉換成相位控制信號q [η]，輸入可變分頻器控制其分頻值N，使其輸出小數分頻信號fwt。
【文檔編號】H03L7/18GK103457602SQ201310415144
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】遊飛, 張渤海, 童仁彬, 和謙, 何松柏 申請人:電子科技大學