CN103746952B

CN103746952B - 一种调幅波基带信号产生方法及装置

Info

Publication number: CN103746952B
Application number: CN201310733201.8A
Authority: CN
Inventors: 吴远伍; 武卫平; 李文意; 任士卿; 韩蕊; 程春悦; 陈晋龙
Original assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Current assignee: Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: CN103746952A

Abstract

本发明涉及一种调幅波基带信号的产生方法，该方法包括利用数字载波信号源产生正交的第一副载波信号和第二副载波信号；将第一调制信号和第二调制信号分别与第一副载波信号和所述第二副载波信号混频，得到第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号；将所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号分别转换为模拟信号；利用模拟正交混频器将一射频载波信号分为第一射频载波信号和第二射频载波信号，并分别与模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号进行相乘相加运算，得到频率提高的调幅波基带信号。采用本发明所述技术方案可克服现有的微波频段幅度调制调幅深度准确度不高的问题，调幅深度示值误差优于±0.1%，提高了调幅的稳定性。

Description

一种调幅波基带信号产生方法及装置

技术领域

本发明涉及一种产生基带信号的方法，特别是一种调幅波基带信号产生方法及装置。

背景技术

目前，无线电信号调制技术已经广泛应用于各种通信系统中，其中幅度调制(又称标准幅度调制)是无线电信号调制技术中的一个重要方面。在无线电计量校准领域，幅度调制长期受其准确度问题困扰。衡量幅度调制准确性的参数调幅深度是调制信号的幅度与载波信号幅度的比值，因此若要测量调幅深度就必须首先测量调制信号的幅度与载波信号幅度两个参数。根据测量结果不确定度评定理论可知，调幅深度的测量不确定度决定于调制信号幅度的测量不确定度分量与载波信号幅度的测量不确定度分量，由于这两个分量的不相关性(即相互独立)导致调幅深度的测量不确定度是这两个分量的方和根，使得调幅深度的测量不确定度大大增加，也就是调幅深度的准确度大大降低。有些方案中采用测量幅度调制信号的频谱的方法，仍然无法摆脱两个分量测量的不相关性；有些方案中采用测量幅度调制信号的功率的方法，虽克服了两个分量测量的不相关性，但由于了功率测量自身的准确度就不高，调幅深度的测量结果准确度也不高；还有些方案中采用测量幅度调制信号的或时域波形等方案，和功率测量的方案具有类似问题。

因此长期以来虽然在低频段幅度调制的准确度较高，但随着频率的升高，特别是微波频段的幅度调制参数调幅深度的准确度都很难做到很高。这是因为在低频段调制信号的幅度与载波信号幅度两个参数的测量准确度较高，而在高频范围，特别是微波频段，载波信号幅度测量的准确度大幅度下降，导致在微波频段的调幅深度的测量准确度大幅度下降，这也使得产生的幅度调制信号的准确度受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种调幅波基带信号产生方法及装置，以解决无线电信号调制技术中幅度调制基带信号幅度准确度低，频偏量准确度低的问题。

为解决上述问题本发明提供一种调幅波基带信号产生方法，该方法包括

利用数字载波信号源产生正交的第一副载波信号和第二副载波信号；

将第一调制信号和第二调制信号分别与第一副载波信号和所述第二副载波信号混频，得到第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号；

将所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号分别转换为模拟信号；

利用模拟正交混频器将一射频载波信号分为第一射频载波信号和第二射频载波信号，并分别与模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号进行相乘相加运算，得到频率提高的调幅波基带信号。

优选的，所述数字载波源的激励信号频率为12.5MHz。

优选的，利用相位信号作为输入信号以调制信号发生器产生所述调制信号。

优选的，该方法进一步包括对所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号进行电平调节以保持所述调幅波基带信号和第二调幅波基带信号电平一致的步骤。

一种调幅波基带信号产生装置，该装置包括

激励信号输入端和相位信号输入端；

数字载波信号源，用所述激励信号产生正交的第一副载波信号和第二副载波信号；

用于产生调制信号的调制信号发生器；

数字正交混频器，用于将所述调制信号分别与所述第一副载波信号和第二副载波信号混频，输出第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号；

模数转换器，用于将所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号转换为模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号；

模拟正交混频器，用于对所述模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号与射频信号进行混频。

优选的，所述数模转换器为16bit线宽。

优选的，该装置还包括用于为模拟正交混频器提供射频载波信号的射频载波信号源。

优选的，用于对所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号进行电平调节的电平控制模块。

本发明通过利用波形合成的方法首先在低频段实现高准确度调幅深度的信号，又通过正交变频的方法实现将高准确度的调幅深度的信号变频到微波频段，从而实现微波频段高准确度幅度调制。克服现有的微波频段幅度调制调幅深度准确度不高的问题。根据本发明所述方法及装置调幅深度示值误差优于±0.1％，其稳定性能大幅改善，适应时间短，在开机后一分钟之内即可达到指标要求。

附图说明

图1示为一种产生高频的具有高准确度频偏量的基带信号的装置示意图。

1、数字载波信号源，2、调制信号发生器3、数字正交混频器，4、电平控制模块，5、数模转换器，6、模拟正交混频器，7、射频信号源。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步描述。

本发明提供一种产生高频的具有高精准度频偏量的基带信号的装置，该装置包括数字载波信号源1、调制信号发生器2、数字正交混频器3、电平控制模块4、数模转换器5、模拟正交混频器6和射频信号源7。所述数字载波信号源1和所述调制信号发生器2的输出端的输出端分别与数字正交混频器3的第一输入端和第二输入端连接，所述数字正交混频器3和模拟正交混频器6之间依次连有电平控制模块4和数模转换器5，所述正交混频器还与射频信号源7连接，所述数字载波信号源1的激励信号频率为12.5HMz。

结合上述装置对本发明所述调幅波基带信号产生方法作进一步描述：

本发明所述调幅波基带信号产生方法包括调幅波基带信号产生和正交频率变换。

调幅波基带信号产生过程：首先，给调制信号发生器产生输入相位信号，使其产生调制信号f_c(t)＝1+m*cos(Ωt)，m为调制度，即调幅深度，硬件上用16bit的寄存器数值表示；然后，向数字载波信号源输入频率为12.5MHz的激励信号，使其产生两路正交的12.5MHz副载波信号，分别表示为第一副载波信号Vcc(t)＝coswt和第二副载波信号Vcs(t)＝sinwt；利用数字正交混频器将所述调制信号分别与所述第一副载波信号和所述第二副载波信号与第二调制信号混频，经混频后，数字正交混频器输出为第一调幅波基带信号V_AMc(t)＝[1+m*cos(Ωt)]coswt和第二调幅波基带信号V_AMs(t)＝[1+m*cos(Ωt)]sinwt。这些的量值都是数字化的：调制信号f_s(t)＝sin(m*cos(Ωt))和f_c(t)＝cos(m*cos(Ωt))是一个数字形式的数据流；副载波信号Vcc(t)＝coswt和Vcs(t)＝sinwt也是数字形式的数据流；调制度m也是以一个数字化的比值形式确定下来的值；因此基带信号也为数字形式的数据流输出。这样就产生了一个以副载波频率为载波频率的高准确度频偏的频率调制信号的数据流，该数据流经D/A转换输出模拟形式的信号。影响模拟形式的信号的主要因素如：D/A转换的线性度、D/A转换的稳定度等因素由于只对载波项和调制项的幅度有可以忽略的影响，也就不能影响调制度m，从而使得模拟形式的信号也具有高准确度的频偏量。

正交频率变换过程：首先，对数字正交混频器输出的第一调幅波基带信号V_FMc(t)＝cos[wt+m*cos(Ωt)]和第二调幅波基带信号V_FMs(t)＝sin[wt+m*cos(Ωt)]进行电平调节，以使本发明所述调频波基带信号产生的过程中保持基带信号处于稳定的电平状态。将调整电平后的第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号经D/A变换后成为模拟信号。然后，利用模拟正交混频器将射频信号源提供的射频载波信号Vc＝coswct分为第一射频载波信号Vc(t)＝coswct和第二射频载波信号Vs(t)＝sinwct，并分别与所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号经数模转换后的模拟信号进行混频，经混频后，模拟正交混频器输出：Vo(t)＝V_AMc(t)*VC(t)+V_AMs(t)*V_S(t)＝[1+m*cos(Ωt)]cos(wct+wt)，至此完成最终的频率变换。影响模拟形式的信号的主要因素如：D/A转换的线性度、D/A转换的稳定度等因素由于对载波项和调制项的作用完全相同，也就不能影响两者的比值调制度m，从而使得模拟形式的信号也具有高准确度的调幅深度，最终将高准确度频偏参数带到射频频段，使其具有高精准度调幅深度的调幅波基带信号变为适合被调制装置的高频信号。

采用这样的形式有两方面优点：首先，调制度m也是以一个数字化的比值形式确定下来的值。这个值用一个16bits的二进制数来表示，其误差小于±1/2¹⁷(≈±0.00076％)；调幅波由数字波形合成，量值准确，且稳定；其次，后续的模拟变频处理等过程对调制信号的两项同时相乘，影响因素对载波项和调制项完全相同，几乎不能影响两者的比值调制度m。副载波运用数字混频方式与调制信号相乘，两者均采用16bits线宽，这在极大程度上副载波变频的非线性度。正是因为这个原因，使得该过程比其它形式有更好的线性度和稳定性。这样就产生了一个以副载波频率为中心频率的高准确度调幅信号的数据流，该数据流经D/A转换输出模拟形式的信号。影响模拟形式的信号的主要因素如：D/A转换的线性度、D/A转换的稳定度等因素由于对对载波项和调制项的作用完全相同，也就不能影响两者的比值调制度m，从而使得模拟形式的信号也具有高准确度的调幅度。

频率变换部分将高准确度的基带调幅信号变频到微波频段，特别需要要克服模拟正交调制器的并非理想乘法器带来的影响。理想的变频结果是变频输出信号幅度随基带信号的幅度变化而变化，两者应该是线性一致的。由于模拟正交调制器并非理想，变频输出信号幅度与基带信号的幅度并非线性一致。本发明根据调幅度值来控制基带信号电平，使基带信号电平在整个调幅度范围内均保持相同。而加到模拟正交调制器上的载波信号电平是不变的，这样一来模拟正交调制器就始终工作在一个电平工作点上，这样就克服了由于模拟正交调制器工作点电平变化引入的线性度偏差。

综上所述，本发明通过利用波形合成的方法首先在基带实现高准确度调幅深度的调幅信号，又通过矢量变频的方法实现将高准确度频偏量的调频信号变频到微波频段，从而实现微波频段高准确度幅度调制，克服现有幅度调制调幅深度准确度不高的问题。根据本发明所述的产生高频的具有高精度调幅深度的调幅波基带信号的调幅深度示值误差优于±0.1％，其稳定性能大幅改善，适应时间短，在开机后一分钟之内即可达到指标要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细描述说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所述技术领域的普通技术人员来说在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种调幅波基带信号产生方法，其特征在于：该方法包括

利用模拟正交混频器将一射频载波信号分为第一射频载波信号和第二射频载波信号，并分别与模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号进行混频计算，得到频率提高到微波频段的调幅波基带信号。

2.根据权利要求1所述的基带信号产生方法，其特征在于：所述数字载波源的激励信号频率为12.5MHz。

3.根据权利要求1所述的基带信号产生方法，其特征在于：利用相位信号作为输入信号以调制信号发生器产生所述调制信号。

4.根据权利要求1所述的基带信号产生方法，其特征在于：该方法进一步包括对所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号进行电平调节以保持所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号电平一致的步骤。

5.一种调幅波基带信号产生装置，其特征在于：该装置包括

激励信号输入端和相位信号输入端；

用于产生调制信号的调制信号发生器；

数模转换器，用于将所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号转换为模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号；

模拟正交混频器，用于对所述模拟第一调幅波基带信号和模拟第二调幅波基带信号与射频信号进行混频，得到频率提高到微波频段的调幅波基带信号。

6.根据权利要求5所述的一种调幅波基带信号产生装置，其特征在于：所述数模转换器为16bit线宽。

7.根据权利要求5所述的一种调幅波基带信号产生装置，其特征在于：该装置还包括用于为模拟正交混频器提供射频载波信号的射频载波信号源。

8.根据权利要求5所述的一种调幅波基带信号产生装置，其特征在于：用于对所述第一调幅波基带信号和第二调幅波基带信号进行电平调节的电平控制模块。