本發(fā)明涉及調(diào)制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的星載數(shù)傳調(diào)制方式采用MPSK(多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制)模擬射頻調(diào)制技術(shù)。具體是利用未經(jīng)數(shù)據(jù)處理的雙極性基帶數(shù)據(jù)信號控制混頻器的開關(guān)，混頻器工作在飽和區(qū)，因此混頻器輸出的已調(diào)信號非線性指標(biāo)差，頻帶利用率不高，需要帶通濾波器濾除通帶外干擾。由于數(shù)據(jù)通信傳輸速率的增加，頻帶的大幅增長，如EVM(誤差向量幅度)和幅相不平衡度等指標(biāo)的提高，大大限制了系統(tǒng)高速傳輸?shù)男阅?。此外，線性調(diào)制通過對基帶數(shù)據(jù)的處理，可以靈活地實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制方式，具有較高的頻帶利用率，且EVM指標(biāo)大幅改善；但其調(diào)制過程中存在載波泄漏等問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)及方法，解決了常用調(diào)制系統(tǒng)性能指標(biāo)及靈活性差等問題，可實(shí)現(xiàn)MPSK、MQAM、MAPSK等各種復(fù)雜調(diào)制方式，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)電路簡單、體積占用小、功耗低、調(diào)制性能指標(biāo)優(yōu)異、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)，包括：基帶信號處理模塊，接收數(shù)字基帶信號，用以對其根據(jù)對應(yīng)調(diào)制方式進(jìn)行星座圖映射，并對生成的星座圖映射符號進(jìn)行成形濾波后輸出；數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊，連接所述基帶信號處理模塊，用以將成形濾波后的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波，輸出模擬基帶信號；載波源生成模塊，用以生成并輸出調(diào)制用的載波信號；正交模擬調(diào)制器，連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊和所述載波源生成模塊，用以根據(jù)載波信號對模擬基帶信號進(jìn)行正交模擬調(diào)制，輸出調(diào)制后的射頻信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述基帶信號處理模塊包括：星座圖映射器，用以對所述數(shù)字基帶信號進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制方式下的星座圖映射，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列映射為符號序列，并分為I路和Q路兩路信號輸出；兩成形濾波器，分別接收I路信號和Q路信號，并分別進(jìn)行成形濾波后輸出。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，星座圖映射和成形濾波共用一個查找表，通過查表法完成星座映射和成形濾波，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列按組作為存儲表的地址，送入查找表映射為濾波后的符號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個符號分解映射產(chǎn)生一組長度為K的映射數(shù)據(jù)值序列，其中，K為濾波器抽頭系數(shù)個數(shù)，也為濾波器長度；每個符號映射為K個映射數(shù)據(jù)值，K＝(N-1)×4+1，其中系數(shù)4即為符號速率的倍數(shù)，映射結(jié)果根據(jù)成形濾波公式(1)進(jìn)行計算：H(z)=Σi=0K-1h(i)z-i---(1)]]>其中，i為整數(shù)且1≤i≤K，h(i)為單個成形濾波抽頭系數(shù)；通過式(1)依次求出每個符號經(jīng)映射得到的映射數(shù)據(jù)值分別與該符號的成形濾波器的各單個成形系數(shù)的乘積，作為存儲模塊的存儲映射值，每個符號的該K個乘積值作為映射查找表的輸出數(shù)據(jù)存入存儲模塊中，每個符號的映射查找表地址即為該符號對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特序列。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，還包括插值器，連接所述成形濾波器和所述數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊，用以對可變碼率的成形濾波后的信號插值變換成固定采樣頻率的信號，以獲得信號在系統(tǒng)采樣率下的采樣值，插值器輸出信號至數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述插值器的插值算法為3次多項(xiàng)式插值法；還包括多位的移位寄存器及相位計算器；所述移位寄存器用以存儲成形濾波后輸出的信號；所述相位計算器并行計算插值前后的采樣率的相位差，以確定插值器的有效輸入信號值。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述載波源生成模塊包括晶振、鎖相環(huán)和取樣振蕩電路；所述鎖相環(huán)連接所述晶振，所述取樣振蕩電路取樣鎖相環(huán)的頻率源，以提供正交本振信號作為載波信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊還包括偏置電平調(diào)整模塊，用以提供直流偏置信號，將直流偏置信號與數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波后的信號疊加之后，輸出模擬基帶信號至正交模擬調(diào)制器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，還包括調(diào)制放大器，連接在所述正交模擬調(diào)制器的輸出端，用以進(jìn)行調(diào)制放大并溫度補(bǔ)償。本發(fā)明還提供一種Ka波段射頻調(diào)制方法，包括以下步驟：S1：對接收的數(shù)字基帶信號根據(jù)對應(yīng)調(diào)制方式進(jìn)行星座圖映射，并對生成的星座圖映射符號進(jìn)行成形濾波后輸出；S2：將成形濾波后的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波，輸出模擬基帶信號；S3：生成并輸出調(diào)制用的載波信號；S4：根據(jù)載波信號對模擬基帶信號進(jìn)行正交模擬調(diào)制，輸出調(diào)制后的射頻信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟S1中，星座圖映射和成形濾波共用一個查找表，通過查表法完成星座映射和成形濾波，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列按組作為存儲表的地址，送入查找表映射為濾波后的符號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個符號分解映射產(chǎn)生一組長度為K的映射數(shù)據(jù)值序列，其中，K為濾波器抽頭系數(shù)個數(shù)，也為濾波器長度；每個符號映射為K個映射數(shù)據(jù)值，K＝(N-1)×4+1，其中系數(shù)4即為符號速率的倍數(shù)，映射結(jié)果根據(jù)成形濾波公式(1)進(jìn)行計算：H(z)=Σi=0K-1h(i)z-i---(1)]]>其中，i為整數(shù)且1≤i≤K，h(i)為單個成形濾波抽頭系數(shù)；通過式(1)依次求出每個符號經(jīng)映射得到的映射數(shù)據(jù)值分別與該符號的成形濾波器的各單個成形系數(shù)的乘積，作為存儲模塊的存儲映射值，每個符號的該K個乘積值作為映射查找表的輸出數(shù)據(jù)存入存儲模塊中，每個符號的映射查找表地址即為該符號對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特序列。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在所述步驟S1和步驟S2之間還包括步驟S5：對可變碼率的成形濾波后的信號插值變換成固定采樣頻率的信號，以獲得信號在系統(tǒng)采樣率下的采樣值，輸出插值后的信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在所述步驟S5中，插值算法為3次多項(xiàng)式插值法；采用移位寄存器存儲成形濾波后輸出的信號，并行計算插值前后的采樣率的相位差，以確定3次多項(xiàng)式插值法的有效輸入信號值。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：基帶信號處理模塊對輸入的數(shù)字基帶信號進(jìn)行對應(yīng)調(diào)制方式的星座圖映射和數(shù)字成形濾波處理，其星座圖映射和基帶成形方法簡單，通用性強(qiáng)，硬件成本低，移植性強(qiáng)；成形濾波處理后的信號送入正交模擬調(diào)制器的I/Q基帶輸入端，且使正交模擬調(diào)制器工作在基帶輸入端的線性區(qū)，同步實(shí)現(xiàn)射頻調(diào)制和零中頻基帶信號上變頻的功能；低雜散、低相噪的載波源，確保模擬射頻調(diào)制的EVM和幅相不平衡度等指標(biāo)性能大幅提升；提升了常規(guī)直接射頻模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，并且可以靈活設(shè)置傳輸碼速率和調(diào)制方式；對模擬基帶信號進(jìn)行偏置電平的調(diào)整和載波源幅度相位的調(diào)整，可以有效改善輸出信號的載波泄漏，并增強(qiáng)已調(diào)信號的功率穩(wěn)定性；電路實(shí)現(xiàn)簡單方便，并且該調(diào)制系統(tǒng)可方便未來進(jìn)行平臺擴(kuò)展、參數(shù)修改和系統(tǒng)功能升級等應(yīng)用；成形濾波處理后的信號進(jìn)行內(nèi)插重建再送入正交模擬調(diào)制器，插值變換具有頻譜起伏小，采樣頻率固定，硬件平臺濾波器帶寬固定的通用化平臺設(shè)計特點(diǎn)；本振載波源具有小型、低雜散、低相噪的特點(diǎn)，提供功率強(qiáng)度適當(dāng)?shù)妮d波信號作為正交模擬調(diào)制器的本振輸入，且使正交模擬調(diào)制器工作在本振輸入端的飽和區(qū)；調(diào)制放大器具有調(diào)整基帶信號偏置電平的能力，并且具備功率放大和溫補(bǔ)補(bǔ)償?shù)墓δ?，以使調(diào)制器性能達(dá)到最優(yōu)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的采用16QAM調(diào)制方式時的星座接收性能指標(biāo)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的插值原理圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的插值效果對比圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的龍格現(xiàn)象的仿真圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的3次多項(xiàng)式插值實(shí)現(xiàn)示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。參看圖1，本發(fā)明實(shí)施例的Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)，包括：基帶信號處理模塊1、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊、載波源生成模塊和正交模擬調(diào)制器6。并行輸入數(shù)字基帶信號至基帶信號處理模塊1中，基帶信號處理模塊1對數(shù)字基帶信號根據(jù)對應(yīng)調(diào)制方式進(jìn)行星座圖映射，映射后輸出星座圖映射的符號。參看圖2，采用16QAM(正交幅度調(diào)制)調(diào)制方式時的星座接收性能指標(biāo)圖，但該調(diào)制方式不作為限制，還可以為各種MPSK(多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制)、MQAM(多進(jìn)制正交幅度調(diào)制)、MAPSK(多進(jìn)制幅度相移鍵控)等復(fù)雜調(diào)制方式，則進(jìn)行相應(yīng)的星座映射，最終調(diào)制后產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)制信號?；鶐盘柼幚砟K對生成的星座圖映射符號進(jìn)行成形濾波后，輸出經(jīng)星座圖映射和成形濾波后的數(shù)據(jù)信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊連接在基帶信號處理模塊后面，將成形濾波后的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波，輸出模擬基帶信號。載波源生成模塊生成并輸出調(diào)制用的載波信號。正交模擬調(diào)制器6連接數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊和載波源生成模塊，根據(jù)載波信號對模擬基帶信號進(jìn)行正交模擬調(diào)制，輸出調(diào)制后的射頻信號。經(jīng)數(shù)據(jù)處理(星座圖映射和成形濾波)的雙極性基帶數(shù)據(jù)信號，再經(jīng)數(shù)模變換后送給正交模擬調(diào)制器6的基帶輸入端口，控制基帶信號和本振信號的幅度，使調(diào)制器工作在線性區(qū)，此時正交模擬調(diào)制器輸出的已調(diào)信號非線性指標(biāo)較好，并且由于成形濾波增加了頻帶利用率，無需帶通濾波器濾除通帶外干擾。在一個實(shí)施例中，基帶信號處理模塊1包括星座圖映射器11和成形濾波器121、成形濾波器122。星座圖映射器11，用以對數(shù)字基帶信號進(jìn)行相應(yīng)調(diào)制方式下的星座圖映射，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列映射為符號序列，并分為I路和Q路兩路信號輸出。成形濾波器121、成形濾波器122，分別接收I路信號和Q路信號，并分別進(jìn)行成形濾波后輸出，成形濾波器121、成形濾波器122可以采用平方根升余弦濾波器。成形濾波后的信號再經(jīng)DA變換器311進(jìn)行數(shù)模變換，和LC濾波器321、322(無源濾波器)進(jìn)行低通濾波后，送給正交模擬調(diào)制器6的I/Q基帶輸入端進(jìn)行直接射頻調(diào)制。Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)還可以包括插值器21、22，對濾波處理后的I路和Q路信號根據(jù)對應(yīng)碼速率和時鐘頻率進(jìn)行插值處理。插值器21、22前端連接成形濾波器121、122，后端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊的DA變換器311、312，用以對可變碼率的成形濾波后的信號插值變換成固定采樣頻率的信號，以獲得信號在系統(tǒng)采樣率下的采樣值，插值器21、22輸出信號至數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊?；鶐盘柼幚砟K1及插值器21、22可以在FPGA或DSP等數(shù)字處理芯片中完成，以下以MPSK調(diào)制為例進(jìn)行描述，但不作為限制。首先，外部輸入數(shù)字基帶信號通過星座映射器11進(jìn)行MPSK映射。將輸入MPSK(M＝2N，N為正整數(shù))星座映射器11的數(shù)據(jù)分為N比特一組，每組數(shù)據(jù)按照對應(yīng)的星座圖位置映射為該星座圖上的一個符號，若干組數(shù)據(jù)即映射為若干個符號。星座圖映射和成形濾波映射在一個ROM中進(jìn)行映射處理，星座圖映射和成形濾波共用一個ROM存儲表作為查找表，直接通過查表法完成星座映射和成形濾波功能，以減小邏輯資源占用，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列按組作為存儲表的地址，送入查找表映射為濾波后的符號。映射具體過程為：每個符號分解映射產(chǎn)生一組長度為K的映射符號序列，其中，K為濾波器抽頭系數(shù)個數(shù)，也為濾波器長度；映射查找表根據(jù)MPSK星座圖的符號映射和單符號成形濾波器映射的關(guān)系進(jìn)行計算。成形濾波時，每個符號映射為K個映射數(shù)據(jù)值，K＝(N-1)×4+1，其中系數(shù)4即為符號速率的倍數(shù)，N為符號數(shù)，映射結(jié)果根據(jù)成形濾波公式(1)進(jìn)行計算：H(z)=Σi=0K-1h(i)z-i---(1)]]>其中，i為整數(shù)且1≤i≤K，h(i)為單個成形濾波抽頭系數(shù)。成形濾波器抽頭系數(shù)的時域表達(dá)式如式(2)：h(t)=4RT/πT2-16R2t2cos[πT(1+R)T]+T2/πTT2-16R2t2cos[πT(1-R)T]---(2)]]>其中R為滾降因子，一般取值范圍0.2～0.6，T為符號周期。通過式(1)依次求出每個符號經(jīng)過MPSK映射后的幅度級數(shù)值分別與該符號的各單個成形系數(shù)h(1)、h(2)、……、h((N-1)×4+1)的乘積作為存儲模塊ROM的存儲映射值，每個符號的該K個乘積值作為映射查找表的輸出數(shù)據(jù)存入ROM中，每個符號的映射查找表地址即為該符號對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特序列。采用此種星座圖映射和成形濾波方法，可以把成形濾波中的乘法運(yùn)算直接轉(zhuǎn)換為ROM中的離散序列映射，大大減少了普通數(shù)字成形濾波中乘法器的資源占用。在一個實(shí)施例中，以上可變碼速率成形濾波后的信號經(jīng)過插值變換形成一固定采樣頻率的輸出信號，這樣在DA變換器311、312輸出的頻譜上，鏡像帶的中心位置固定，方便后端的LC濾波器321、322處理，以達(dá)到硬件通用化平臺設(shè)計。插值濾波的方法如下：信號在經(jīng)過成形濾波后，速率變?yōu)閒0＝4fcode，fcode為符號速率，而系統(tǒng)的采樣率為fs，為了獲得信號在fs采樣率下的采樣值，需要進(jìn)行信號的插值重建。信號x(t)經(jīng)過抽樣后的信號為：xδ(t)=Σn=-∞∞x(nT0)δ(t-nT0)---(3)]]>抽樣以后信號的頻譜為：Xδ(w)=1T0Σn=-∞∞x0(w-nw0)---(4)]]>抽樣后的信號在頻譜上以nf0為間隔延拓，此時經(jīng)過低通濾波器可以恢復(fù)原信號，恢復(fù)的原信號為：x′(t)=1T0*(sinw0tw0t)*Σn=-∞∞x(nT0)δ(t-n=1T0Σn=-∞∞x(nT0)(sinw0(t-nT0)w0(t-nT0))---(5)]]>而fs采樣率下的采樣值則為：x′(mTs)=1T0Σn=-∞∞x(nT0)(sinw0(mTs-nT0)w0(mTs-nT0))δ(t-n---(6)]]>插值過程實(shí)質(zhì)上是利用對信號進(jìn)行內(nèi)插重建的過程。圖3是信號插值示意圖，其中信號插值前采樣率是f0，插值后采樣率是fs，由圖3可知，理想插值的過程是無窮多個sinc函數(shù)在擬插值點(diǎn)的作用總和，但是由于理想插值在實(shí)際中較難實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選采用多項(xiàng)式插值方法。插值函數(shù)L(xi)滿足L(xi)＝f(xi)，其中f(xi)是已知的信號采樣點(diǎn)的值，插值后信號與原信號在采樣點(diǎn)上的數(shù)值保持一致。最通用的插值函數(shù)是多項(xiàng)式插值函數(shù)，即用n次多項(xiàng)式來逼近原函數(shù)。最簡單的插值方法為鄰近點(diǎn)插值法，即擬插值點(diǎn)的取值與其最相鄰的信號一致，該方法實(shí)現(xiàn)簡單，但是誤差比較大。線性插值是比較常用的插值方式，其中插值函數(shù)L(xi)的表達(dá)式如下：L1(x)=x-x1x0-x1f(x0)+x-x0x1-x0f(x1)---(7)]]>拋物線插值函數(shù)的表達(dá)式如下：L2(x)=(x-x1)(x-x2)(x0-x1)(x0-x2)f(x0)+(x-x0)(x-x2)(x1-x0)(x1-x2)f(x1)+(x-x0)(x-x1)(x2-x0)(x2-x1)f(x2)---8)]]>三次多項(xiàng)式插值函數(shù)的表達(dá)式如下：L3(x)=(x-x1)(x-x2)(x-x3)(x0-x1)(x0-x2)(x0-x3)f(x0)+(x-x0)(x-x2)(x-x3)(x1-x0)(x1-x2)(x1-x3)f(x1)+(x-x0)(x-x1)(x-x3)(x2-x0)(x2-x1)(x2-x3)f(x2)+(x-x0)(x-x1)(x-x2)(x3-x0)(x3-x1)(x3-x2)f(x3)---(9)]]>以上公式中，x是插值后的新采樣位置，x0、x1、x2、x3是原相鄰采樣點(diǎn)位置，f(x0)、f(x1)、f(x2)、f(x3)是對應(yīng)原相鄰采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)幅度值。這幾種方法的插值效果比較，如附圖4。這幾種方法的插值誤差如下表1所示(計算了50000個點(diǎn))：插值法均方差最鄰近插值法0.1310線性插值法0.0470拋物線插值法0.0410三次多項(xiàng)式插值法0.0321表1插值誤差表根據(jù)圖4和上表1，我們看到三次多項(xiàng)式插值的結(jié)果和理想插值結(jié)果比較相近，拋物線插值性能次之，線性插值也能比較好的反映原信號特性，最鄰近插值法誤差比較大。提高插值多項(xiàng)式的階數(shù)可以更好的逼近原多項(xiàng)式，但是隨著階數(shù)n的增大，會出現(xiàn)龍格現(xiàn)象：如圖5，是函數(shù)1/(1+x2)在[-5，5]區(qū)間用20次多項(xiàng)式逼近的結(jié)果，可以看到，靠近區(qū)間端點(diǎn)處，出現(xiàn)了較大起伏，誤差很大，因此，為了避免龍格現(xiàn)象的發(fā)生，又要使插值有效易行，在確定多項(xiàng)式階數(shù)時，需要考慮各方面因素進(jìn)行折中。由圖4與表1，我們得出3次多項(xiàng)式插值法的性能和理想插值相差較小，并且實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)較為簡單；同時線性插值只需要用到前后兩個碼元，非常有利于硬件實(shí)現(xiàn)且性能良好，因此，可考慮使用3次多項(xiàng)式插值或者線性插值兩種方法。而從頻譜上分析，線性插值會在數(shù)據(jù)帶寬的鄰帶產(chǎn)生較大的頻譜起伏，此范圍LC濾波器321、322無法濾除；3次多項(xiàng)式插值不會產(chǎn)生頻譜起伏，更接近理想頻譜，帶外抑制效果更好，所以本發(fā)明優(yōu)選3次多項(xiàng)式插值方法。根據(jù)上面的3次多項(xiàng)式插值公式，由于3次多項(xiàng)式插值時點(diǎn)y′m的值與其最相近的前后4個信號值yn-1,yn,,yn+1,yn+2有關(guān)，而進(jìn)入插值器21、22進(jìn)行計算的4個信號值，需要通過信號前后采樣率的相位關(guān)系來確定。為了降低處理速度，本設(shè)計利用多位的移位寄存器存儲成形濾波后輸出的信號值，采用相位計算器并行運(yùn)算的方法來計算相位關(guān)系，并行計算插值前后的采樣率的相位差，進(jìn)而確定插值器的有效輸入信號值以及λ值，λ為信號插值點(diǎn)與其前一個最相鄰信號點(diǎn)之間的歸一化距離。3次多項(xiàng)式插值在FPGA內(nèi)的硬件實(shí)現(xiàn)的電路連接結(jié)構(gòu)如圖6。對正交模擬調(diào)制器6內(nèi)載波相位噪聲對已調(diào)輸出信號信噪比的影響進(jìn)行分析。下面以MPSK信號為例，當(dāng)載波含有相噪時，MPSK信號的功率譜密度發(fā)生畸變，基帶信號的功率譜被擴(kuò)展了。解調(diào)時通過帶寬為2Bsym的帶通濾波器時，MPSK信號的功率將隨著載波相噪的惡化而發(fā)生嚴(yán)重的泄漏，從而降低了信噪比；如果為了保證主瓣的功率全部通過而增加帶通濾波器的帶寬至2B′，則由此增加的噪聲功率ΔN＝n0×2(B′-B)同樣會降低信噪比。并且這種損失依靠增加發(fā)射機(jī)功率來改善效果是不明顯的，且改善程度受噪聲基底限制。參看圖1中的本振產(chǎn)生部分，載波源生成模塊包括晶振41、鎖相環(huán)42和取樣振蕩電路(圖中未示出)。鎖相環(huán)42連接晶振41，取樣振蕩電路取樣鎖相環(huán)42的頻率源，以提供正交本振信號作為載波信號。采用取樣鎖相頻率源提供本振源，其輸出低相噪點(diǎn)頻載波信號，有效地改善了相位噪聲對已調(diào)輸出信號信噪比的影響。取樣振蕩電路可以采用GaAS襯底的MMIC(壓控振蕩器)負(fù)阻單片，遠(yuǎn)端相噪好；內(nèi)部電源處理，優(yōu)化環(huán)路設(shè)計，近端相噪接近晶振倍頻理論值；參考晶振采用溫補(bǔ)晶振，體積和功耗小，無需長期加電，且提供接近恒溫晶振的相噪指標(biāo)。直接正交變頻技術(shù)對基帶信號和本振信號的幅相平衡性要求很高，幅相的不平衡將會導(dǎo)致變頻器的鏡頻干擾抑制能力下降。同時，因?yàn)殡娐分胁豢杀苊獾卮嬖诖當(dāng)_、輻射、直流偏移調(diào)制等多種問題引起本振泄漏，且由于有用信號和泄漏的本振信號在頻譜上靠的很近，無法利用濾除器濾除。本振泄漏信號一方面會降低發(fā)射機(jī)的效率，另一方面會導(dǎo)致接收機(jī)直流工作點(diǎn)偏移，容易引起非線性失真,甚至出現(xiàn)飽和阻塞現(xiàn)象。參看圖1中的調(diào)制放大處理部分，實(shí)現(xiàn)射頻正交調(diào)制、功率放大、不同溫度下輸出功率補(bǔ)償以及基帶I路信號和Q路信號數(shù)據(jù)電平偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償功能。解決直接正交上變頻調(diào)制器本振泄漏信號對消技術(shù)。直接正交上變頻調(diào)制器6在理想情況下，基帶信號I(t),Q(t)和本振信號fLO-I(t),fLO-Q(t)的幅度和相位完全平衡，輸出信號fRF(t)是一個理想的單邊帶信號。由于正交本振信號是由集成電路內(nèi)部產(chǎn)生，其幅度和相位的平衡性由半導(dǎo)體工藝決定，且隨著近年來半導(dǎo)體工藝技術(shù)進(jìn)步，已經(jīng)能很好地滿足幅度和相位要求。因此，實(shí)際情況下，盡管基帶信號或本振信號都分別存在著一定的幅度或相位不平衡性，但通?；鶐盘柕牟黄胶鈫栴}更為突出。為便于討論,假設(shè)本振信號fLO-I(t),fLO-Q(t)的幅度和相位是完全平衡的，基帶I(t)，Q(t)信號中存在一定的不平衡問題，表示為：Q(t)＝sinωt(10)fLO-I(t)＝cosωctfLO-Q(t)＝sinωct(11)式中，A，φ，D分別為I(t)，Q(t)信號之間的幅度比、正交相位誤差和直流偏置誤差。直接正交上變頻調(diào)制器6的輸出信號fRF(t)為：式中，fRF(t)包含上邊帶已調(diào)信號fRF-U(t)、下邊帶鏡頻干擾信號fRF-L(t)和本振泄漏信號fRF-LO(t),且分別為:fRF-LO(t)＝Dcos(ωct)+Ecos(ωct+θ)＝ALcos(ωct+Δθ)(13)式中，Ecos(ωct+θ)是電路中由于輻射、串?dāng)_引起因素引起的等效的本振泄漏信號。直接正交上變頻的本振泄漏抑制比RLO-L為：式中，AL2＝D2+E2。式(14)表示了直接正交上變頻調(diào)制器6由正交基帶信號的直流偏置誤差、電路中的輻射和串?dāng)_引起的本振泄漏。本振泄漏信號對消措施如下：由于直接正交模擬調(diào)制器6的本振信號很容易通過電路串?dāng)_、輻射或基帶信號的直流偏置誤差等多種因素引起泄漏，且很難濾除。泄漏的本振信號一方面降低發(fā)射機(jī)的發(fā)射效率，另一方面在接收端可能會引起下變頻器輸出較大直流偏移，導(dǎo)致接收機(jī)出現(xiàn)飽和阻塞現(xiàn)象。為了消除本振泄漏信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊還包括偏置電平調(diào)整模塊，用以提供直流偏置信號，將直流偏置信號與數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波后的信號疊加之后，輸出模擬基帶信號至正交模擬調(diào)制器6。該輸出的模擬基帶信號為校正后的信號,然后利用該信號分別與正交本振信號調(diào)整生成射頻信號。優(yōu)化了I、Q正交特性，并采取溫度補(bǔ)償措施，使基帶數(shù)據(jù)信號的直流電平偏置在全溫范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。因此，射頻信號fRF(t)中除了有用的單邊帶信號外，還有原來的本振泄漏信號，以及由于調(diào)制本振信號而引起的本振泄漏的對消信號。為提高電路工作性能指標(biāo),直流電平偏置信號的產(chǎn)生是由高穩(wěn)直流參考電源51提供一個紋波非常小的直流電壓,該電壓經(jīng)過直流偏置電壓設(shè)置電路52，輸出基帶直流偏置電壓信號，然后，經(jīng)過偏置補(bǔ)償調(diào)整電路53實(shí)現(xiàn)偏置的細(xì)調(diào)，達(dá)到更為精準(zhǔn)地對消本振泄漏信號的設(shè)計要求。另外，Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)還可以包括調(diào)制放大器7，連接在正交模擬調(diào)制器6的輸出端，用以進(jìn)行調(diào)制放大并溫度補(bǔ)償。在電路設(shè)計時采用了溫度特性和正交模擬調(diào)制器6溫度特性接近的穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)溫補(bǔ)功能，能夠在較大溫度變換范圍內(nèi)，仍能很好地滿足本振泄漏對消的目的。本發(fā)明還提供一種Ka波段射頻調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)Ka波段小型化、高性能直接射頻調(diào)制，包括以下步驟：S1：對接收的并行數(shù)字基帶信號根據(jù)對應(yīng)調(diào)制方式進(jìn)行星座圖映射，并對生成的星座圖映射符號進(jìn)行成形濾波后輸出；并行輸入數(shù)字基帶信號進(jìn)行對應(yīng)調(diào)制方式的星座圖映射，映射后輸出星座圖映射的符號，再對星座圖映射的符號進(jìn)行成形濾波，輸出星座圖映射和成形濾波后的數(shù)據(jù)信號；為了增加通用性，適應(yīng)靈活的調(diào)制符號速率需求，適應(yīng)后端的模擬濾波器固定帶寬，對不同符號速率進(jìn)行插值處理，以保持輸出固定采樣率和帶寬相對位置；S2：將成形濾波后的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并濾波，輸出模擬基帶信號；成形濾波后的數(shù)據(jù)信號，經(jīng)DA變換和LC濾波輸出；為了進(jìn)一步優(yōu)化正交調(diào)制器I、Q輸入端信號的匹配性，進(jìn)行偏置電平調(diào)整后送正交調(diào)制器；S3：生成并輸出調(diào)制用的載波信號；載波源提供調(diào)制器的本振，由溫度補(bǔ)償電路和振蕩電路組成參考輸入信號，通過直接溫度補(bǔ)償以滿足頻率穩(wěn)定度要求；用脈沖取樣鎖相技術(shù)將介質(zhì)振蕩器的振蕩頻率鎖定在參考輸入信號的諧波上形成載波點(diǎn)頻源，完成倍頻功能，實(shí)現(xiàn)方式簡單，調(diào)試難度低，功耗、體積、相位噪聲由于傳統(tǒng)倍頻鏈；S4：根據(jù)載波信號對模擬基帶信號進(jìn)行正交模擬調(diào)制，輸出調(diào)制后的射頻信號；采用GaAs單片調(diào)制器裸片，與MEMS濾波器、溫度補(bǔ)償電路和單片放大器組合為多芯片集成調(diào)制放大模塊，在基帶數(shù)據(jù)信號和載波源輸入下，進(jìn)行正交載波模擬調(diào)制和放大后輸出已調(diào)射頻信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟S1中，星座圖映射和成形濾波共用一個查找表，通過查表法完成星座映射和成形濾波，將輸入的數(shù)據(jù)比特序列按組作為存儲表的地址，送入查找表映射為濾波后的符號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個符號分解映射產(chǎn)生一組長度為K的映射數(shù)據(jù)值序列，其中，K為濾波器抽頭系數(shù)個數(shù)，也為濾波器長度；每個符號映射為K個映射數(shù)據(jù)值，K＝(N-1)×4+1，其中系數(shù)4即為符號速率的倍數(shù)，映射結(jié)果根據(jù)成形濾波公式(1)進(jìn)行計算：H(z)=Σi=0K-1h(i)z-i---(1)]]>其中，i為整數(shù)且1≤i≤K，h(i)為單個成形濾波抽頭系數(shù)；通過式(1)依次求出每個符號經(jīng)映射得到的映射數(shù)據(jù)值分別與該符號的成形濾波器的各單個成形系數(shù)的乘積，作為存儲模塊的存儲映射值，每個符號的該K個乘積值作為映射查找表的輸出數(shù)據(jù)存入存儲模塊中，每個符號的映射查找表地址即為該符號對應(yīng)的數(shù)據(jù)比特序列。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在所述步驟S1和步驟S2之間還包括步驟S5：對可變碼率的成形濾波后的信號插值變換成固定采樣頻率的信號，以獲得信號在系統(tǒng)采樣率下的采樣值，輸出插值后的信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在所述步驟S5中，插值算法為3次多項(xiàng)式插值法；采用移位寄存器存儲成形濾波后輸出的信號，并行計算插值前后的采樣率的相位差，以確定3次多項(xiàng)式插值法的有效輸入信號值。關(guān)于本發(fā)明Ka波段射頻調(diào)制方法的具體內(nèi)容可以參看前述Ka波段射頻調(diào)制系統(tǒng)部分的描述內(nèi)容，在此不再贅述。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3