一種超奈奎斯特應用裝置的製作方法
2023-07-12 22:38:41
專利名稱：一種超奈奎斯特應用裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數位訊號處理技術，尤其是關於在超奈奎斯特區間基於DDS技術實現高速2CPFSK數字調製的裝置。
背景技術：
目前，公知的無人機數據鏈系統中，2CPFSK數字調製裝置的輸出是中頻70MHz，較低的中頻限制了 2CPFSK數字調製裝置的帶寬和傳輸速率，例如在文獻《AD9854在無人機無線電測控系統中的應用》中給出的2CPFSK調製器的輸出頻率為70MHz，基帶信號碼速率為
2.048Mbps。其次、由於中頻較低使2CPFSK信號發射裝置的上變頻次數增多，發射裝置的體積增大，嚴重製約裝置的小型化設計，限制其應用範圍，尤其是空間狹小的無人機機載環境。
發明內容為了克服現有技術2CPFSK調製裝置輸出的頻率低、傳輸速率低的不足，本實用新型提供一種應用DDS技術實現的高速2CPFSK數字調製裝置，該裝置應用DDS的超奈奎斯特頻率信號，直接輸出頻率可達L波段(或更高)，並提高帶寬和傳輸速率，減少了公知中頻70MHz的2CPFSK信號發射裝置的上變頻次數，降低了其發射裝置的尺寸。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是包括基帶信號接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發射器、單片機和帶通濾波器。所述基帶信號接收電路為RS-422、RS-485等高速信號接收器，亦可以是高速接口轉換電路，要求基帶信號接收電路輸出埠與DDS電路連接的埠的電平相兼容。基帶信號進入基帶信號接收電路，基帶信號接收電路的輸出接到DDS電路。所述的頻率參考源的輸出接差分LVPECL發射器，差分LVPECL發射器接收頻率參考源的時鐘信號並轉換成差分LVPECL電平輸出。所述的差分LVPECL發射器接DDS電路，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內把參考頻率倍頻到小於等於IGHz頻率作為DDS電路的系統時鐘。所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成晶片AD9957，該DDS晶片內部集成IGSPS採樣率DAC。所述的單片機是用來配置DDS內部的ProfileO寄存器和Profilel寄存器，單片機配置DDS晶片工作在單音頻模式，並在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調製所需的兩個頻率的十六進位數據。所述的DDS電路接收基帶信號接收電路的信號，當接收信號為低電平時選擇ProfiIeO寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出；當接收信號為高電平時選擇Profilel寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出。所述的DDS電路輸出接帶通濾波器的輸入，經過帶通濾波器濾除帶外頻率成分的DDS電路輸出信號即為所需頻率的2CPFSK調製信號。本實用新型的有益效果是由於採用了系統時鐘為IGHz的DDS晶片，可以在DAC的奈奎斯特區間內實現高達400MHz的2CPFSK調製信號；而在DAC的超奈奎斯特區間可實現L波段(或更高)的2CPFSK調製信號。本實用新型克服了現有技術2CPFSK調製裝置輸出的中頻低、傳輸速率低的不足。
圖I是本實用新型的示意圖；圖2是碼率33. 6Mbps基帶信號在基頻350MHz的2CPFSK調製頻譜圖；圖3是碼率33. 6Mbps基帶信號在第一鏡頻630MHz的2CPFSK調製頻譜圖；圖4是碼率33. 6Mbps基帶信號在第二鏡頻1330MHz的2CPFSK調製頻譜圖；圖5是碼率33. 6Mbps基帶信號在第三鏡頻1610MHz的2CPFSK調製頻譜圖；圖6是碼率67. 2Mbps基帶信號在基頻350MHz的2CPFSK調製頻譜圖；圖I中，I-基帶信號，2-基帶信號接收電路，3-DDS電路，4_頻率參考源，5_差分LVPECL發射器，6-單片機，7-帶通濾波器，8-2CPFSK調製信號。
具體實施方式
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是包括基帶信號接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發射器、單片機和帶通濾波器。所述基帶信號接收電路為RS-422、RS-485等高速信號接收器，亦可以是高速接口轉換電路，要求基帶信號接收電路輸出埠與DDS電路連接的埠的電平相兼容。基帶信號進入基帶信號接收電路，基帶信號接收電路的輸出接到DDS電路。所述的頻率參考源的輸出接差分LVPECL發射器，差分LVPECL發射器接收頻率參考源的時鐘信號並轉換成差分LVPECL電平輸出。所述的差分LVPECL發射器接DDS電路，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內把參考頻率倍頻到小於等於IGHz頻率作為DDS電路的系統時鐘。所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成晶片AD9957，該DDS晶片內部集成IGSPS採樣率DAC。所述的單片機是用來配置DDS內部寄存器，單片機配置DDS晶片工作在單音頻模式，並在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調製所需的兩個頻率的十六進位數據。所述的DDS電路接收基帶信號接收電路的信號，當接收信號為低電平時選擇ProfileO寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出；當接收信號為高電平時選擇Profilel寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出。所述的DDS電路輸出接帶通濾波器的輸入，經過帶通濾波器濾除帶外頻率成分的DDS電路輸出信號即為所需頻率的2CPFSK調製信號。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。裝置實施例參照圖1，本實用新型的裝置包括基帶信號接收電路2、DDS電路3、頻率參考源4、差分LVPECL發射器5、單片機6、帶通濾波器7。所述基帶信號接收電路2接DDS電路3。所述的DDS電路3接差分LVPECL發射器
5、單片機6和帶通濾波器7。所述的差分LVPECL發射器5接頻率參考源4。基帶信號I進入基帶信號接收電路2的接收端，基帶信號接收電路2的輸出端接DDS電路3的Pin 54腳。所述的DDS電路3的Pin 79端接24. 9歐姆電阻，Pin 80的接到帶通濾波器7 ;所述的帶通濾波器7的作用是選擇需要的基頻或鏡頻，抑制其他頻率成分。所述的頻率參考源4的輸出頻率為20MHz、輸出波形為3. 3V HCMOS電平。所述的差分LVPECL發射器5接收頻率參考源4的時鐘信號，差分LVPECL發射器5的差分LVPECL輸出端接DDS電路3的Pin 90,Pin 91管腳，為DDS電路3提供參考頻率，並在DDS電路3內倍頻到980MHz作為系統時鐘。所述的單片機6完成配置DDS電路3的內部寄存器配置。所述的DDS電路3選用專用DDS集成晶片AD9957。單片機6配置DDS晶片工作在單音頻模式，並在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調製所需的兩個頻率的十六進位數據，這裡配置AD9957輸出中心頻率為350MHz。DDS電路3接收基帶信號接收電路2的信號，當接收信號為低電平時選擇ProfileO寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出；當接收信號為高電平時選擇Profilel寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出。DDS電路3的輸出接帶通濾波器7輸入，帶通濾波器7輸出即為所需頻率的2CPFSK調製信號8。由公知的DDS技術可知，數位訊號最後通過DAC數模轉換器變成模擬信號。DAC輸出的信號頻率為fi = mfs±f。，(m = 0，1，2，· · ·)，fs為DAC的採樣率，為期望的輸出頻率，f。為基頻。理論上要求基頻小於O. 5fs，否則基頻和鏡頻會重疊；在工程應用上考慮鏡頻抑制濾波器的實現難度，一般最大基頻選取O. 4fs。fs_f。為第一鏡頻，fs+f。為第二鏡頻，2fs-f。為第三鏡頻，以此類推。當fs為980MHz，基頻為350MHz時，輸出調製信號頻譜圖結果見圖2 5。圖2 5驗證了輸出頻率達到了 L波段，圖2 5分別是基頻350MHz、第一鏡頻630MHz、第二鏡頻1330MHz和第三鏡頻1610MHz的2CPFSK調製信號頻譜圖，遠高於70MHz。圖6是碼率67. 2Mbps基帶信號在基頻350MHz的2CPFSK調製信號頻譜圖，驗證了2CPFSK數字調製裝置的高速傳輸能力。權利要求1.一種超奈奎斯特應用裝置，包括基帶信號接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發射器、單片機和帶通濾波器，其特徵在於基帶信號通過基帶信號接收電路輸出到DDS電路，差分LVPECL發射器接收頻率參考源的時鐘信號並轉換成差分LVPECL電平輸出，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內把參考頻率倍頻到小於等於IGHz頻率作為DDS電路的系統時鐘；單 片機配置DDS內部的ProfileO寄存器和Profilel寄存器工作在單音頻模式，並在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調製所需的兩個頻率的十六進位數據，當接收信號為低電平時選擇ProfiIeO寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出，當接收信號為高電平時選擇Profilel寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出；DDS電路的輸出經過帶通濾波器濾除帶外頻率成分，即為所需頻率的2CPFSK調製信號。
2.根據權利要求I所述的超奈奎斯特應用裝置，其特徵在於所述的基帶信號接收電路為RS-422、RS-485高速信號接收器或高速接口轉換電路，基帶信號接收電路輸出埠與DDS電路連接的埠的電平相兼容。
3.根據權利要求I所述的超奈奎斯特應用裝置，其特徵在於所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成晶片AD9957，該DDS晶片內部集成IGSPS採樣率DAC。
專利摘要本實用新型公開了一種超奈奎斯特應用裝置，基帶信號通過基帶信號接收電路輸出到DDS電路，差分LVPECL發射器接收頻率參考源的時鐘信號，為DDS電路提供參考頻率，單片機配置DDS內部寄存器，當接收信號為低電平時選擇Profile0寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出，當接收信號為高電平時選擇Profile1寄存器的頻率內容作為DDS電路的輸出；DDS電路的輸出經過帶通濾波器濾除帶外頻率成分，即為所需頻率的2CPFSK調製信號。本實用新型直接輸出頻率可達L波段或更高，並提高帶寬和傳輸速率，減少了公知2CPFSK信號發射裝置的上變頻次數，降低了發射裝置的尺寸。
文檔編號H04L25/03GK202488484SQ20122010336
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者孫文友, 張小林, 張朋, 樊立明, 胡永紅 申請人:西北工業大學