本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制裝置；還涉及一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

fm是一種廣泛使用的遙測體制，目前主要采用模擬鎖相調(diào)頻電路實(shí)現(xiàn)和數(shù)字化軟件無線電實(shí)現(xiàn)兩種方式。模擬鎖相調(diào)頻電路以模擬方式合成波形的幅度、頻率和相位，但是控制比較困難，系統(tǒng)不夠靈活。隨著大規(guī)模集成電路、數(shù)字信號處理技術(shù)及軟件無線電技術(shù)的快速發(fā)展，fm調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)字化趨勢已成為必然。

但是遙測設(shè)備需要應(yīng)對各種不同碼速率的pcm數(shù)據(jù)碼流，在現(xiàn)有技術(shù)上，一般是修改底層調(diào)制程序，給項(xiàng)目研制和代碼移植帶來了不小的工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制裝置，基于fpga平臺，通過改進(jìn)的自適應(yīng)碼速率自適應(yīng)碼速率硬件體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各種碼速率的fm正交調(diào)制。

本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制方法，基于fpga平臺以改變碼速率參數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)各種碼速率的fm正交調(diào)制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制裝置，包括預(yù)濾波模塊，預(yù)濾波模塊獲取pcm數(shù)據(jù)流并對其進(jìn)行濾波；自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊接收預(yù)濾波后數(shù)據(jù)和pcm數(shù)據(jù)流的碼速率，通過相位累加之后經(jīng)過dds模塊輸出i、q正交信號；數(shù)字上變頻模塊對i、q正交信號進(jìn)行cic內(nèi)插和上變頻，產(chǎn)生調(diào)頻信號；da芯片將調(diào)頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后以無線的形式發(fā)射出去。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

其中預(yù)濾波模塊為升余弦滾降濾波器。

其中自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊中使用相位累加器進(jìn)行預(yù)濾波后數(shù)據(jù)和pcm數(shù)據(jù)流的碼速率的累加。

其中數(shù)字上變頻模塊中i信號采用余弦上變頻，q信號采用正弦上變頻。

其中預(yù)濾波模塊、自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊和數(shù)字上變頻模塊采用xc7a200t芯片。

其中xc7a200t芯片與io模塊連接，io模塊接收pcm數(shù)據(jù)流并發(fā)送給xc7a200t芯片。

其中xc7a200t芯片與da芯片連接，da芯片為da3162。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制方法，包括以下步驟：

步驟1，對pcm數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波，得到預(yù)濾波后數(shù)據(jù)；具體的使用預(yù)調(diào)制升余弦滾降濾波器限制pcm數(shù)據(jù)流的帶寬；

步驟2，將預(yù)濾波后數(shù)據(jù)進(jìn)行相位累加，累加溢出值控制dds模塊輸出基帶調(diào)制后的i、q正交信號；

步驟3，將i、q正交信號經(jīng)過cic內(nèi)插和上變頻，得到調(diào)頻信號；

步驟4，對調(diào)頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，并通過無線的信號形式發(fā)射出去。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

其中步驟2中包括計(jì)算基帶調(diào)制中載波的頻率控制字：fcf＝2ⁿfc/fclk，其中n為量化位數(shù)，fc為預(yù)濾波后數(shù)據(jù)的頻率，fclk為工作頻率；計(jì)算pcm碼速率控制字：f(j)＝2ⁿkff(j)/fclk，其中n為量化位數(shù)，kf為調(diào)制頻偏，f(j)為pcm數(shù)據(jù)流的碼速率，fclk為工作頻率。

其中步驟2中每一個時鐘脈沖累加一次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：基于fpga平臺為硬件外殼，通過一個改進(jìn)的自適應(yīng)碼速率計(jì)算結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了各種碼速率的fm正交調(diào)制。pcm數(shù)據(jù)流為二進(jìn)制數(shù)字碼元，通過預(yù)濾波模塊限制其帶寬，有利于信道的使用；另外可以設(shè)定預(yù)濾波模塊的階數(shù)、采用頻率、截止頻率等參數(shù)。

更進(jìn)一步的，通過升余弦滾降濾波器實(shí)現(xiàn)對pcm數(shù)據(jù)流的濾波。

更進(jìn)一步的，自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊將離散的豎直經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到階梯波，最終得到具有頻率的連續(xù)波形，即i、q正交信號。

更進(jìn)一步的，采用基于fpga平臺的xc7a200t芯片實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能，并且通過da芯片完成數(shù)模轉(zhuǎn)化，以無線的信號形式發(fā)射出去。

本發(fā)明的有益效果還在于：該方法解決了不同碼速率的fm正交調(diào)制問題，減少了底層調(diào)制程序的工作量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明基于fpga平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中預(yù)濾波模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中數(shù)字上變頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制裝置，如圖1所示，包括預(yù)濾波模塊、自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊、數(shù)字上變頻模塊和da芯片，其中預(yù)濾波模塊為升余弦滾降濾波器，da芯片為da3162芯片。其中如圖2所示，通過使用基于fpga平臺的xc7a200t芯片即可實(shí)現(xiàn)預(yù)濾波模塊、自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊和數(shù)字上變頻模塊的功能，并且通過xc7a200t芯片連接io模塊和da3162芯片實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案。

具體的本發(fā)明的工作原理是：如圖3所示，預(yù)濾波模塊接收pcm數(shù)據(jù)流，經(jīng)過濾波之后得到預(yù)濾波后數(shù)據(jù)，由于pcm數(shù)據(jù)流是二進(jìn)制數(shù)字碼元，即矩形脈沖信號，在調(diào)頻以前要先對基帶碼元進(jìn)行脈沖成形，由于在時域上有限的信號，對應(yīng)頻域上的信號就是無限的，因此二進(jìn)制數(shù)字信號的絕對帶寬是無限的，從而不利于信道的使用，因此需要限制其帶寬，即對脈沖信號進(jìn)行濾波。

如圖4所示，自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊獲取到預(yù)濾波后數(shù)據(jù)時，首先計(jì)算基帶調(diào)制中載波的頻率控制字：fcf＝2ⁿfc/fclk，其中n為量化位數(shù)，fc為預(yù)濾波后數(shù)據(jù)的頻率，fclk為工作頻率；計(jì)算pcm碼速率控制字：f(j)＝2ⁿkff(j)/fclk，其中n為量化位數(shù)，kf為調(diào)制頻偏，f(j)為pcm數(shù)據(jù)流的碼速率，fclk為工作頻率；以預(yù)濾波后數(shù)據(jù)的幅值乘以pcm碼速率控制字得到相位遞增量，在每一個時鐘脈沖到來時，相位累加器就把頻率控制字進(jìn)行累加一次，相位累加器的輸出就是信號的相位碼，由于dds的相位范圍為-pi～pi，周期為2pi，所以不斷地累加會產(chǎn)生溢出，這個溢出值用來控制dds；然后利用相位地址查找波形存器，并輸出相應(yīng)的幅值，將這些離散的數(shù)值經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到階梯波，最終得到一個要求頻率的連續(xù)波形，即基帶調(diào)制后的i、q正交信號。

如圖5所示，數(shù)字上變頻模塊將基帶調(diào)制后的兩路同相的i、q正交信號，分別經(jīng)過cic內(nèi)插和上變頻之后實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號，即i正交信號經(jīng)過余弦上變頻，q正交信號經(jīng)過正弦上變頻；然后通過da芯片將調(diào)頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，再以無線的信號形式發(fā)射出去。

本發(fā)明還公開了一種自適應(yīng)碼速率遙測設(shè)備fm正交調(diào)制方法，包括以下步驟：

步驟1，對pcm數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波，具體的使用預(yù)調(diào)制升余弦滾降濾波器限制pcm數(shù)據(jù)流的帶寬，得到預(yù)濾波后的數(shù)據(jù)；其中濾波器的階數(shù)可設(shè)定，還需要設(shè)定采樣頻率、截止頻率、滾降因子和窗函數(shù)的類型。

步驟2，將濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位累加，具體的是首先計(jì)算基帶調(diào)制中載波的頻率控制字：fcf＝2ⁿfc/fclk，其中n為量化位數(shù)，fc為預(yù)濾波后數(shù)據(jù)的頻率，fclk為工作頻率；計(jì)算pcm碼速率控制字：f(j)＝2ⁿkff(j)/fclk，其中n為量化位數(shù)，kf為調(diào)制頻偏，f(j)為pcm數(shù)據(jù)流的碼速率，fclk為工作頻率；在工作時鐘的驅(qū)動下，每一個時鐘脈沖使相位累加器將頻率控制字累加一次，并且通過累加溢出值控制dds模塊，并得到的輸出值為相位碼，并且利用相位地址查找波形存器，輸出相應(yīng)幅值，將離散的豎直經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到階梯波，最終得到一個要求頻率的連續(xù)波形，即基帶調(diào)制后的i、q正交信號。

步驟3，通過數(shù)字上變頻模塊將基帶調(diào)制后產(chǎn)生兩路同相的i、q正交信號進(jìn)行cic內(nèi)插和上變頻之后，具體的i正交信號通過余弦上變頻，q正交信號通過正弦上變頻，得到調(diào)頻信號。

步驟4，使用da芯片將調(diào)頻信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，并將其以無線的信號形式發(fā)射出去。

在本方法中使用基于fpga平臺的xc7a200t芯片即可實(shí)現(xiàn)預(yù)濾波模塊、自適應(yīng)基帶調(diào)制模塊和數(shù)字上變頻模塊的功能，然后使用da3162芯片輸出無線形式的。