多制式數字基帶發生調制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術給出了一種多制式數字基帶發生調制裝置，包括:可變時鐘輸出單元，用于將高頻時鐘信號輸出至各個模塊使其變為各個模塊的工作時鐘信號；偽隨機碼產生映射單元，產生偽隨機數據，將偽隨機數據映射為二進制的數據串；有限長單位沖激響應濾波單元，用于將映射生成的數據串進行插值，然后進行FIR成型濾波；插值濾波單元，用于對生成的數據進行CIC插值；數模轉換單元，用于將得到的數字信號轉換為模擬信號，利用低通濾波器濾除數模轉換單元的采樣時鐘信號；正交調制器單元，用于將基帶信號調制到載波上。本發明專利技術設計了一種多種調制格式、持續可變調制速率、可變濾波器的數字調制信號發生裝置。

【技術實現步驟摘要】
多制式數字基帶發生調制裝置
本專利技術涉及一種多制式數字基帶發生調制裝置。
技術介紹
數字基帶發生調制裝置廣泛使用在電子測試領域的數字化測量領域,但現有的數字基帶發生調制裝置主要有幾個較大的缺陷，以至其不適用于電子測試領域，首先是數字調制格式單一化，只支持一種調制格式或者一種類型的調制格式；然后就是濾波器參數固定化，不能改變；還有就是載波信號過窄，不能滿足信號發生器的寬波段；最后就是指標較低，不滿足測試領域指標要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種多制式數字基帶發生調制裝置，該調制裝置可以滿足多調制格式、持續可變調制速率、可變濾波器設置、高信號質量的信號模擬要求。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種多制式數字基帶發生調制裝置，其特征為：至少包括可變時鐘輸出單元、偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、插值濾波單元、數模轉換單元和正交調制器單元；可變時鐘輸出單元，用于將外部輸入的高頻時鐘信號，輸出至各個模塊使其變為各個模塊的工作時鐘信號；偽隨機碼產生映射單元，利用偽隨機噪聲序列產生偽隨機數據，依據不同的數字調制格式將偽隨機數據映射為二進制的數據串；有限長單位沖激響應濾波單元，用于將偽隨機碼產生映射單元映射生成的數據串進行插值，然后進行FIR成型濾波，消除頻譜擴散；插值濾波單元，用于對有限長單位沖激響應濾波單元生成的數據進行CIC插值；數模轉換單元，用于將插值濾波單元得到的數字信號轉換為模擬信號，并且利用低通濾波器濾除數模轉換單元的采樣時鐘信號；正交調制器單元，用于將基帶信號調制到載波上。其中，偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元和插值濾波單元在FPGA(現場可編程門陣列)內部完成，具體按以下步驟進行：1、時鐘分頻及管理，時鐘是本項專利技術的推動器，偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、插值濾波單元、數模轉換單元都需要時鐘同步工作。將外部輸入的高頻率時鐘信號，如1GHz,-10±5dBm點頻信號輸入到DDS進行分頻控制得到CLK0，輸入到FPGA進行時鐘管理，分配出2CLK、CLK、CLK/2、CLK/4、…CLK/2n等各模塊工作時鐘。2、利用偽隨機碼產生映射單元的PN(偽噪聲)序列產生偽隨機數據，并定義全“0”、全“1”及“01”交替等特殊數據源類型；依據不同的數字調制格式將偽隨機數據映射為一定長度的二進制數據串，以便后續數據處理。3、有限長單位沖激響應濾波單元將偽隨機碼產生映射單元映射生成的數據串進行插值，然后進行FIR成型濾波，消除頻譜擴散，實現調制信號的高質量,本單元采用可裝載方式的FIRIP核，通過裝載不同濾波因子，來實現調制可變濾波器的設計目標，簡單快捷。4、將有限長單位沖激響應濾波單元生成的數據利用插值濾波單元進行CIC插值，使DAC的采樣時鐘工作在一定的頻率范圍內，以便后續低通濾波器濾除采樣時鐘信號，最終目的是可以實現大跨度碼元速率范圍內頻譜的干凈。5、用數模轉換單元的DAC將數字信號轉換為模擬信號，并設計低通濾波器濾除DAC的采樣時鐘信號。6、通過正交調制器將基帶信號調制到載波上。為了更好的理解本專利技術的
技術實現思路
，以下將本多制式數字基帶發生調制裝置簡稱為本調制裝置。作為優選，本調制裝置還包括查正余弦單元，查正余弦單元用于對有限長單位沖激響應濾波單元處理后數據的頻偏參數進行控制，在2FSK、4FSK、MSK等頻移鍵控調制類型時，需要對頻偏參數進行控制，相移鍵控和正交幅度調制不需要此單元。本專利技術介紹了一種用于信號發生器的一種多種調制格式、持續可變調制速率、可變濾波器的數字調制信號發生裝置，滿足電子測量領域信號發生模擬的多樣化需求，該裝置在硬件架構固定的情況下，利用現場可編程器件FPGA的靈活性、功能集成性的特點，通過改變對FPGA的控制，實現輸出BPSK、QPSK、OQPSK、π/4DQPSK、8PSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、2FSK、4FSK、MSK等常見的數字調制格式，RC(升余弦)、RRC(根升余弦)、GAUSS(高斯)等通用數字濾波類型，100Hz～40MHz之間寬跨度任意可變碼元速率的數字基帶信號，并通過正交調制器調制到600MHz～6000MHz寬帶載波上，結合DAC調整調制信號的本振泄露和I/Q幅度不平衡度，調制指標高，控制簡單靈活，具有很好的實用性。本專利技術解決了目前數字基帶信號發生調制裝置數字調制格式單一化、濾波器參數固定化、載波信號過窄、指標較低等問題，有針對性的面向現實電子測量領域的要求，設計了一種多種調制格式、持續可變調制速率、可變濾波器的數字調制信號發生裝置，經過實際驗證，效果良好。附圖說明圖1為本專利技術的原理框圖。圖2為QPSK調制格式星座圖。圖3為FIR濾波器基本流程圖。圖4為平方根濾波因子的脈沖響應和幅頻響應仿真圖。圖5為CIC插值濾波器流程圖。圖6為本專利技術的5階CIC濾波器的幅頻特性。圖7為本專利技術的本振泄露和I/Q幅度不平衡對QPSK調制星座圖的直觀影響。圖8為本專利技術的校準前后調制器頻譜指標對比圖。圖9為本專利技術的典型數字調制信號(32QAM)的分析圖。具體實施方式如圖1所示，本調制裝置包括可變時鐘輸出單元、偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、查正余弦單元、插值濾波單元、數模轉換單元和正交調制器單元，其中可變時鐘輸出單元、偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、查正余弦單元和插值濾波單元都設置在現場可編程門陣列內；具體依以下步驟進行：1、可變時鐘輸出單元，時鐘分配是在本項專利技術中一個重要組成，應用于本專利技術的偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、查正余弦單元、插值濾波單元、數模轉換單元，主要設計思路就是將外部輸入參考信號利用DDS分頻到所需范圍內，如8MHz～160MHz，典型DDS的輸出頻率的計算公式見式(1)，想要得到所需時鐘Fo，只需要計算頻率控制字FTW。到所需時鐘Fo，只需要計算頻率控制字FTW。其中，N＝32,SYSCLK為DDS輸入時鐘，如1GHz等。將DDS輸出時鐘設為CLK，輸入到FPGA進行時鐘管理，分配出2CLK、CLK/2、CLK/4、…CLK/2n等等各模塊工作時鐘。2、偽隨機碼產生映射單元，利用PN9、PN11、PN15、PN21、PN23等編碼規則在時鐘作用下循環產生偽隨機序列；設置全“0”、全“1”及“01”交替等特殊數據源類型。按照各調制格式星座圖，參考圖2，圖2是QPSK的星座圖，用“-1”表示二進制數據“0”，用“1”表示二進制數據“1”，則星座圖2上四點可以表示“00”，“01”，“10”，“11”，映射為一定長度的帶符號二進制序列便于后續處理。3、有限長單位沖激響應濾波單元(即設計成形濾波器),由于映射產生的是矩形脈沖信號，在傳輸通過限帶信道時會在時間上延伸，每個符號脈沖將延伸到相鄰符號的時間間隔內。這會造成符號間干擾，導致接收機在檢測一個符號時發生錯誤的概率增大，信號幅度的突變也會使其占用的頻帶很寬，不利于傳輸，同樣需要設計脈沖成形濾波器；設計FIR濾波器要考慮奈奎斯特采樣定理，上一步驟輸出地數據要進行插值處理，再進行FIR成形濾波，該單元采用可裝載方式的FIRIPcore，通過裝載不同濾波因子，來實現調制可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多制式數字基帶發生調制裝置，其特征為：至少包括可變時鐘輸出單元、偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、插值濾波單元、數模轉換單元和正交調制器單元；可變時鐘輸出單元，用于將外部輸入的高頻時鐘信號，輸出至各個模塊使其變為各個模塊的工作時鐘信號；偽隨機碼產生映射單元，利用偽隨機噪聲序列產生偽隨機數據，依據不同的數字調制格式將偽隨機數據映射為二進制的數據串；有限長單位沖激響應濾波單元，用于將偽隨機碼產生映射單元映射生成的數據串進行插值，然后進行FIR成型濾波，消除頻譜擴散；插值濾波單元，用于對有限長單位沖激響應濾波單元生成的數據進行CIC插值；數模轉換單元，用于將插值濾波單元得到的數字信號轉換為模擬信號，并且利用低通濾波器濾除數模轉換單元的采樣時鐘信號；正交調制器單元，用于將基帶信號調制到載波上。

【技術特征摘要】
1.一種多制式數字基帶發生調制裝置，其特征為：至少包括可變時鐘輸出單元、偽隨機碼產生映射單元、有限長單位沖激響應濾波單元、插值濾波單元、數模轉換單元和正交調制器單元；可變時鐘輸出單元，用于將外部輸入的高頻時鐘信號，輸出至各個模塊使其變為各個模塊的工作時鐘信號；偽隨機碼產生映射單元，利用偽隨機噪聲序列產生偽隨機數據，依據不同的數字調制格式將偽隨機數據映射為二進制的數據串；有限長單位沖激響應濾波單元，用于將偽隨機碼產生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周建燁，鐵奎，凌云志，黃武，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第四十一研究所，
類型：發明
國別省市：安徽;34