CN105281764B - 基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决遥测信号直流调制和多点频一体化的处理方法，该方法主要涉及的器件包括负责FSK调制的DDS调制芯片、负责和DDS状态控制的CPU、完成上变频的混频器、负责滤除杂散的滤波器，功率放大器和隔离器等。本发明通过CPU的可编程处理，从而达到预存频点并现场可自由切换频点的目的。本发明电路设计简单，易于实现，并具有一定的通用性，可广泛应用于遥测系统弹上设备的遥测发射机中。

Description

基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于解决遥测信号能直流调制并可硬件和软件一体化设计多点频的处理方法。

背景技术

调频技术是遥测通信技术中的关键技术之一。目前，调频源的构成主要有三种：第一种是模拟方式调频，在频率源前端的振荡器进行调频，经过混频、滤波和放大等环节获得要求的已调信号。第二种是由锁相调频方式构成的调频源，其工作原理为在锁相环基础上利用压控振荡器的特性实现频率调制。第三种是数字方式调频，调频源由DDS构成，经混频、滤波和放大等环节获得要求的已调信号。

第一种模拟方式调频方案缺点是调频源结构复杂、调试工作量大，频率稳定度差，且容易产生难以抑制的杂散分量，对于不同的点频需要针对性进行调试，无法实现多点频一体化设计。

第二种锁相调频方式缺点是不能实现直流调制，即微波锁相调频方式对于多位连续的常0和常1码元调制，会出现中心频率偏移Δf，导致地面站接收机的AFC再跟踪原来的中心频率而无法正常解调。

第三种数字方式调频是基于直接数字频率合成(DDS)技术，利用DDS所具有的这些优点来实现FSK调制可以克服基于锁相调频方式无法实现直流调制的缺点，可由CPU等控制器预置频点，并结合外部频率选择信号现场更换频点。数字技术的一致性非常高，有利于增强系统的稳定性和灵活性，大大缩短了调试周期，降低了人力成本。

发明内容

本发明的目的在于为现场可切换点频的遥测系统提出一种解决遥测信号多点频软硬件一体化的处理方法。它不但电路简单、易于集成，而且解决了传统调频体制无法直流调制的问题。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种基于多点频一体化的遥测信号直流调制方法，包括以下步骤：

S1、控制单元根据预设的频点信息筛选出与调制单元相匹配的频率控制信号，并发送给调制单元；

S2、调制单元根据频率控制信号调制来自通信主机的通信信号，得到经过调制的信号；

S3、混频单元将经过调制的信号进行变频，得到预设频段的信号；

S4、滤波器和放大器将预设频段的信号进行滤波放大，通过隔离器隔离无用频段的信号后发射出信号。

作为优选的，步骤S1中，筛选与调制单元相匹配的频率控制信号的过程进一步为：

上电后，控制单元先判断外部输入信号的电平，根据输入信号的电平设计工作频点；

根据外部输入信号设置调制单元的控制信号；

选择晶振的预存频点。

进一步的，控制单元在上电稳定后只判断一次外部输入信号的电平。

进一步的，设置调制单元的控制信号的过程进一步为：

S2.1、设置控制单元中的CFR1寄存器，并选择信号的输出模式；

S2.2、设置控制单元中的CFR3寄存器，并连接参考时钟输入旁路；

S2.3、根据射频信号的正负偏平率设置单频调制模式对应的控制输出信号，得到频率控制信号。

作为优选的，在步骤S2中，经过调制的信号f₀＝(FTW)(f_s)/2³²。

本发明还提供了一种基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，包括调制单元、控制单元、混频单元、滤波单元和放大隔离单元；

控制单元与调制单元相连接，调制单元与混频单元相连接，混频单元与滤波单元相连接，滤波单元与放大隔离单元相连接；

控制单元用于：

预存调制单元的频点控制信息；

筛选外部电平选择信号中与调制单元相匹配的频点信息，并将其中的控制信号发送给调制单元；

调制单元用于控制信号的直流调制；

混频单元用于将调制的信号变频至预设的频段；

滤波单元用于多个频点的同时滤波；

放大隔离单元用于发射信号的放大和反射隔离。

作为优选的，调制单元包括DDS调制芯片。

进一步的，DDS调制芯片的输出端连接有信号放大组件。

作为优选的，混频单元为上变频器。

作为优选的，滤波单元为宽带滤波器。

本发明相比现有的遥测信号调制装置和方法，具有以下优点：

1、利用CPU来存储DDS调制芯片的工作频点，使得在接收到外部信号的时候可以对外部信号的频点进行筛选，同时实现了直流调制。

2、本发明中采用的滤波器、放大器以及均能够实现多频段同时滤波放大，隔离器能够隔离不必要频段的信号，使最终输出的信号精确稳定。

附图说明

图1为本发明实施方式的结构框图。

图2为本发明实施方式的CPU连接示意图。

图3为本发明实施方式的DDS芯片连接示意图。

图4为本发明实施方式中DDS芯片设置FSK调制模式的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

如图1所示，在本发明的实施例中，设备加电后，外部信号传输到控制单元(CPU)上，经过筛选后得到与调制单元(DDS芯片)相匹配的频率控制信号并发送到DDS芯片，此时来自通信主机的PCM信号送到DDS芯片，对DDS芯片进行FSK调制，得到标准FSK信号，与本振信号通过混频器进行上变频后得到需要频段的FSK信号，再经放大滤波后通过隔离器发射出去。实现该功能的装置主要包括DDS调制芯片、微控制器CPU、混频器、滤波器，放大器和隔离器，其中利用CPU可判读的特性，预存DDS芯片所需要的频点控制信号，根据外部频率选择信号选择DDS芯片的状态信号，达到软件实现多点频设计的目的；利用宽带器件带内响应平坦的特性，达到硬件实现多点频设计的目的；利用DDS芯片固有的可直流调制特性，可达到直流调制的目的。

图2和图3分别为本发明中CPU部分以及DDS芯片部分的电路图。其中晶振输出的信号频率可根据发射信号的频率预先配置好，可用电平状态进行选择。外部SEL选择信号接入单片机，上电后单片机判断电平状态，为保证软件可靠性，仅在上电稳定后判读一次，通过单片机软件设计相应工作频点，频点输出取决于DDS输出频率和晶振输出频率，单片机根据外部SEL选择信号设置DDS控制字和选择晶振的预存频点，即可输出满足需求的发射信号。

图4是配置DDS芯片设置为FSK调制模式流程图。

单片机根据SEL电平状态控制输出点频，通过控制DDS芯片管脚PROFILE<2:0>来实现FSK调制信号。

在CFR1控制寄存器中，选择DDS正弦输出，其他为默认值。

在CFR3控制寄存器中，选择REFCLK输入分频器旁路，REFCLK PLL旁路。

根据公式f₀＝(FTW)(f_s)/2³²，根据射频信号的正负频偏平率设置单频调制模式Profile1和Profile2对应的频率控制字。

其中，f₀为DDS芯片输出信号，f_s为DDS芯片参考信号，FTW是设置的频率控制信号，且0≤FTW≤2³¹。

设置完成后，外部PCM调制信号即对DDS芯片进行调制，实现FSK调制模式。

硬件设计上，滤波器的选择很重要，既要满足多点频共有的带宽需求，又要保证带外的杂波抑制性良好，从而要求滤波器具有带内平坦和矩形系数均良好的特性，保证多点频输出信号的功率一致性好。

本领域的普通技术人员可以理解，上述实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，例如将本实施例中的以左眼相机作为基准替换为以右眼相机作为基准替换等有效替换均属于本发明的保护范围，不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于多点频一体化的遥测信号直流调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、控制单元根据预设的频点信息筛选出与调制单元相匹配的频率控制信号，并发送给所述调制单元；

S2、所述调制单元根据所述频率控制信号调制来自通信主机的通信信号，得到经过调制的信号；

S3、混频单元将经过调制的信号进行变频，得到预设频段的信号；

S4、滤波器和放大器将预设频段的信号进行滤波放大，通过隔离器隔离无用频段的信号后发射出信号；

其中，所述步骤S1中，筛选与调制单元相匹配的频率控制信号的过程为：

上电后，所述控制单元先判断外部输入信号的电平，根据所述输入信号的电平设计工作频点；

根据外部输入信号设置所述调制单元的控制信号；

选择晶振的预存频点。

2.根据权利要求1所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制方法，其特征在于，所述控制单元在上电稳定后只判断一次外部输入信号的电平。

3.根据权利要求1所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制方法，其特征在于，设置所述调制单元的控制信号的过程进一步为：

S2.1、设置控制单元中的CFR1寄存器，并选择信号的输出模式；

S2.2、设置控制单元中的CFR3寄存器，并连接参考时钟输入旁路；

S2.3、根据射频信号的正负偏平率设置单频调制模式对应的控制输出信号，得到频率控制信号。

4.根据权利要求1所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制方法，其特征在于，在步骤S2中，所述经过调制的信号f₀＝(FTW)(f_s)/2³²；

其中，f_s为所述调制单元的参考信号，FTW为所述频率控制信号，且0≤FTW≤2³¹。

5.一种基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，其特征在于，包括调制单元、控制单元、混频单元、滤波单元和放大隔离单元；

所述控制单元与所述调制单元相连接，所述调制单元与所述混频单元相连接，所述混频单元与所述滤波单元相连接，所述滤波单元与所述放大隔离单元相连接；

所述控制单元用于：

预存所述调制单元的频点控制信息；

筛选外部电平选择信号中与所述调制单元相匹配的频点信息，并将其中的控制信号发送给所述调制单元；

所述调制单元用于所述控制信号的直流调制；

所述混频单元用于将调制的信号变频至预设的频段；

所述滤波单元用于多个频点的同时滤波；

所述放大隔离单元用于发射信号的放大和反射隔离。

6.根据权利要求5所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，其特征在于，所述调制单元包括DDS调制芯片。

7.根据权利要求6所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，其特征在于，所述DDS调制芯片的输出端连接有信号放大组件。

8.根据权利要求5所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，其特征在于，所述混频单元为上变频器。

9.根据权利要求5所述的基于多点频一体化的遥测信号直流调制装置，其特征在于，所述滤波单元为宽带滤波器。