CN107612562B - 一种并行结构射频信号生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种并行结构射频信号生成方法，所述方法包括：根据所要生成的射频信号的中心载波频率fc和信号双边带宽BW确定时钟频率fis和采样频率8×fis；根据所述中心载波频率fc和所述时钟频率fis计算载波频率fif；根据所述载波频率fif确定基带数据data的形式；根据所述载波频率fif和所述时钟频率fis生成8路并行载波信号；根据所述8路并行载波信号和所述基带数据data生成四路并行数据；对所述四路并行数据进行数模转换，生成所述射频信号。

Description

一种并行结构射频信号生成方法

技术领域

本发明涉及信号生成技术，特别涉及一种并行结构射频信号生成方法。

背景技术

射频发射信号经常位于L波段或者更高，可以使用高转换速率DAC(数模转换)以及在高奈奎斯特区域的镜像信号生成。但是这种方法采样率过高，往往FPGA端时序上很难支持直接生成。

发明内容

本发明结合射频信号生成的原理，提出一种并行结构的射频信号生成方法，以此解决通信、导航射频信号直接生成时钟频率过高的问题，为软件无线电提供解决思路。

根据本发明的实施例，提供一种并行结构射频信号生成方法，所述方法包括：

根据所要生成的射频信号的中心载波频率fc和信号双边带宽BW确定时钟频率fis和采样频率8×fis；

根据所述中心载波频率fc和所述时钟频率fis计算载波频率fif；

根据所述载波频率fif确定基带数据data的形式；

根据所述载波频率fif和所述时钟频率fis生成8路并行载波信号；

根据所述8路并行载波信号和所述基带数据data生成四路并行数据；

对所述四路并行数据进行数模转换，生成所述射频信号。

根据本发明的实施例，所述时钟频率fis是根据BW/2<|8×fis-fc|<4×fis来确定的。

根据本发明的实施例，所述载波频率fif是根据fif＝fc-8×fis来计算的。

根据本发明的实施例，所述基带数据data的形式是根据载波频率fif是否为正数来确定的，其中，

当所述载波频率fif为正数时，基带数据data＝I+jQ；

当所述载波频率fif为负数时，基带数据data＝I-jQ；

其中，I为基带数据data的实部，Q为基带数据data的虚部。

根据本发明的实施例，所述8路并行载波信号是根据以下步骤生成的：

根据k＝|fif|*2^P/(8×fis)计算所述8路并行载波信号的相位k；

使用向下取整后的相位k生成相位表，并根据相位表查询正弦查找表和余弦查找表获取8路并行载波信号波形，其中，P是大于或等于8的整数。

根据本发明的实施例，所述四路并行数据是根据以下步骤生成的：

使用|fif|到8×|fif|的变速率多相滤波方法对所述基带数据data进行滤波，并生成8路并行信号dat(0)、dat(1)、dat(2)、dat(3)、dat(4)、dat(5)、dat(6)、dat(7)；

使用所述8路并行载波信号对所述8路并行信号进行正交调制，并生成调制后的8路并行信号da(0)、da(1)、da(2)、da(3)、da(4)、da(5)、da(6)、da(7)；

对所述调制后的8路并行信号进行数据交织，形成偶数组四路并行数据和奇数组四路并行数据，其中，偶数组四路并行数据包括d(0)、d(2)、d(4)、d(6)，奇数组四路并行数据包括d(1)、d(3)、d(5)、d(7)；

将偶数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Even_data，并将奇数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Odd_data；

将所述数据Even_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为两路并行数据,并将数据Odd_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为另一两路并行数据，从而生成四路并行数据。

根据本发明的实施例，所述数模转换包括以下步骤：

将所述四路并行数据转换为一路串行数据；

将所述一路串行数据进行数模转换，形成所述射频信号。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

通过采用本发明的技术方案，可保证信号中载波与基带信号相位的绝对相干性，这在无线电精密测量等领域可以提高载波与基带信号的联合测量精度；同时该方案提高了数字化、软件化程度，使灵活性更高、兼容性更强，可以提高卫星、物联网等设备可重配置能力，使设备适应性更强。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的射频信号生成电路的示意图。

图2是根据本发明的实施例的射频信号生成电路生成射频信号的示意图。

图3是根据本发明的实施例的基带数据与载波信号的对应关系。

图4是根据本发明的实施例生成的射频信号的波形。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供了一种并行结构射频信号生成方法，所述方法包括：

根据所要生成的射频信号的中心载波频率fc和信号双边带宽BW确定时钟频率fis和采样频率8×fis，在本发明的实施例中，时钟频率fis是根据BW/2<|8×fis-fc|<4×fis来确定的。

根据中心载波频率fc和时钟频率fis计算载波频率fif，在本发明的实施例中，载波频率fif是根据fif＝fc-8×fis来计算的。

根据载波频率fif确定基带数据data的形式，在本发明的实施例中，基带数据data的形式是根据载波频率fif是否为正数来确定的，其中，当载波频率fif为正数时，基带数据data＝I+jQ；当载波频率fif为负数时，基带数据data＝I-jQ；其中，I为基带数据data的实部，Q为基带数据data的虚部。

根据所述载波频率fif和所述时钟频率fis生成8路并行载波信号，在本发明的实施例中，8路并行载波信号是根据以下步骤生成的：根据k＝|fif|*2^P/(8×fis)计算8路并行载波信号的相位k；使用向下取整后的相位k生成相位表，并根据相位表查询正弦查找表和余弦查找表获取8路并行载波信号波形，其中，P是根据硬件资源选取的大于或等于8的整数。在实例中，首先计算fis/|fif|的不可约分数M/N，表明M个fis周期的与N个fif周期的持续时间相等，即过M个fis周期，所有载波信号的参数开始重复，8路并行载波信号的原始相位表如下所示：

	相位0	相位1	相位2	…	M-1
						0	0	8*k	16*k	…	8*(M-1)*k
1	k	9*k	17*k	…	8*M*k
						2	2*k	10*k	18*k	…	(8*M+1)*k
3	3*k	11*k	19*k	…	(8*M+2)*k
						4	4*k	12*k	20*k	…	(8*M+3)*k
5	5*k	13*k	21*k	…	(8*M+4)*k
						6	6*k	14*k	22*k	…	(8*M+5)*k
7	7*k	15*k	23*k	…	(8*M+6)*k

根据8路并行载波信号和基带数据data生成四路并行数据，在本发明的实施例中，四路并行数据是根据以下步骤生成的：使用|fif|到8×|fif|的变速率多相滤波方法对基带数据data进行滤波，并生成8路并行信号dat(0)、dat(1)、dat(2)、dat(3)、dat(4)、dat(5)、dat(6)、dat(7)；使用所述8路并行载波信号对8路并行信号进行正交调制，并生成调制后的8路并行信号da(0)、da(1)、da(2)、da(3)、da(4)、da(5)、da(6)、da(7)；对调制后的8路并行信号进行数据交织，形成偶数组四路并行数据和奇数组四路并行数据，其中，偶数组四路并行数据包括d(0)、d(2)、d(4)、d(6)，奇数组四路并行数据包括d(1)、d(3)、d(5)、d(7)；将偶数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Even_data，并将奇数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Odd_data；将所述数据Even_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为两路并行数据,并将数据Odd_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为另一两路并行数据，从而生成四路并行数据。

对四路并行数据进行数模转换，生成所述射频信号，在本发明的实施例中，数模转换包括以下步骤：将四路并行数据转换为一路串行数据；将所述一路串行数据进行数模转换，形成所述射频信号。

在实施例中，如图1所示，在根据上述方法确定时钟频率fis、采样频率8×fis、载波频率fif、基带数据data的形式以及8路并行载波信号carr(0)～carr(7)之后，将基带数据data传输至FPGA中的多相滤波模块，经过滤波后，形成8路并行信号dat(0)、dat(1)、dat(2)、dat(3)、dat(4)、dat(5)、dat(6)、dat(7)，并将8路并行信号传输至调制模块中。

8路并行载波信号carr(0)～carr(7)也被传输至调制模块中，以对8路并行信号进行正交调制，并生成调制后的8路并行信号da(0)、da(1)、da(2)、da(3)、da(4)、da(5)、da(6)、da(7)。

调制后的8路并行信号被传输至交织模块中，以对8路并行信号进行数据交织，形成偶数组四路并行数据d(0)、d(2)、d(4)、d(6)和奇数组四路并行数据d(1)、d(3)、d(5)、d(7)。

偶数组四路并行数据和奇数组四路并行数据分别通过OSERDES(并串转换输出模块)进行转换，并分别通过DDR(双倍数据速率)方式形成数据数据Even_data和数据Odd_data，并由DAC电路中的DDR接收模块通过匹配的DDR方式接收数据Even_data和数据Odd_data，并将Even_data和数据Odd_data分别分解为两路并行数据，从而生成四路并行数据DA(1)、DA(2)、DA(3)、DA(4)。

四路并行数据被传输至4：1Mux并串转换输出模块，从而使四路并行数据被转换为一路串行数据D，并将该一路串行数据D传输至数模转换模块中进行数模转换，形成射频信号RF_signal。

在示例中，如图2所示，所要生成的射频信号的中心载波频率fc＝1268.52MHz，带宽BW＝20MHz。根据BW/2<|8×fis-fc|<4×fis的范围选取时钟频率fis为163.68MHz，采样频率为1309.44MHz，载波频率fif＝-40.92MHz。此时，基带data＝I-jQ。

fis/|fif|的不可约分数M/N＝4，取P＝8，则k＝8，设计的载波信号的相位表为：

	相位0	相位1	相位2	相位3
					0	0	64	128	192
1	8	72	136	200
					2	16	80	144	208
3	24	88	152	216
					4	32	96	160	224
5	40	104	168	232
					6	48	112	176	240
7	56	120	184	248

以此表作为相位查正弦和余弦表可获得载波信号。

输入基带数据并生成载波信号后，经过上述处理，可生成射频信号RF_signal。

图3是根据本发明的实施例的基带数据与载波波形对应关系，基带数据data在163.68MHz时钟下顺序进入，通过多项滤波形成dat(0)～dat(7)8路并行信号；与此同时，通过查表，将设计的串行载波波形并行化，成为8路并行载波信号。由此，载波波形与基带数据有严格的对应关系。图4是根据本发明的实施例生成的射频信号的频谱波形，频谱仪设置为Center(中心频率)1.26852GHz，Span(显示带宽)50MHz，Ref(参考电平)0.00dBm，可以看到Mkr1处频率为1.26852GHz，功率电平为-32.05dBm。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所要生成的射频信号的中心载波频率fc和信号双边带宽BW确定时钟频率fis和采样频率8×fis；

根据所述中心载波频率fc和所述时钟频率fis计算载波频率fif；

根据所述载波频率fif确定基带数据data的形式；

根据所述载波频率fif和所述时钟频率fis生成8路并行载波信号；

根据所述8路并行载波信号和所述基带数据data生成四路并行数据；

对所述四路并行数据进行数模转换，生成所述射频信号；

所述四路并行数据是根据以下步骤生成的：

使用|fif|到8×|fif|的变速率多相滤波方法对所述基带数据data进行滤波，并生成8路并行信号dat(0)、dat(1)、dat(2)、dat(3)、dat(4)、dat(5)、dat(6)、dat(7)；

使用所述8路并行载波信号对所述8路并行信号进行正交调制，并生成调制后的8路并行信号da(0)、da(1)、da(2)、da(3)、da(4)、da(5)、da(6)、da(7)；

对所述调制后的8路并行信号进行数据交织，形成偶数组四路并行数据和奇数组四路并行数据，其中，偶数组四路并行数据包括d(0)、d(2)、d(4)、d(6)，奇数组四路并行数据包括d(1)、d(3)、d(5)、d(7)；

将偶数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Even_data，并将奇数组四路并行数据通过双倍数据速率方式形成数据Odd_data；

将所述数据Even_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为两路并行数据,并将数据Odd_data使用匹配的双倍数据速率方式接收并分解为另一两路并行数据，从而生成四路并行数据。

2.根据权利要求1所述的并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述时钟频率fis是根据BW/2<|8×fis-fc|<4×fis来确定的。

3.根据权利要求1所述的并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述载波频率fif是根据fif＝fc-8×fis来计算的。

4.根据权利要求1或3所述的并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述基带数据data的形式是根据载波频率fif是否为正数来确定的，其中，

当所述载波频率fif为正数时，基带数据data＝I+jQ；

当所述载波频率fif为负数时，基带数据data＝I-jQ；

其中，I为基带数据data的实部，Q为基带数据data的虚部。

5.根据权利要求1所述的并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述8路并行载波信号是根据以下步骤生成的：

根据k＝|fif|*2^P/(8×fis)计算所述8路并行载波信号的相位k；

使用向下取整后的相位k生成相位表，并根据相位表查询正弦查找表和余弦查找表获取8路并行载波信号波形，其中，P是大于或等于8的整数。

6.根据权利要求1所述的并行结构射频信号生成方法，其特征在于，所述数模转换包括以下步骤：

将所述四路并行数据转换为一路串行数据；

将所述一路串行数据进行数模转换，形成所述射频信号。