CN110830075B - 一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，包括以下步骤：S1.设TR为收发切换控制信号，TR=1时表示切换到发射状态；TR=0时表示切换到接收状态；AM为发射电源开关控制信号，AM=1时打开发射电源开关，AM=0时关闭发射电源开关；S2.先令TR=1,切换到发射状态，再令控制信号AM=1,打开发射电源开关,开始进行信号发射；S3.发射结束后进入延时状态，令AM=0关闭发射电源开关，在这段时间内，由模数转换器采样N个点的信号，并计算平均值；S4.延时状态结束后，令TR=0,并保持AM=0，进入接收状态，利用模数转换器输出的采样信号减去计算得到的平均值，得到去除了直流的基带信号。本发明无需计算选取不同的电阻值和电容值，也不需要进行参数调节，整个去直流过程简单方便。

Description

一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法。

背景技术

零中频方案的接收机与中频方案的接收机相比，具有以下几方面的特点：1、降低成本—中频方案的接收机需要中频滤波器，零中频方案则可以直接将射频信号下变频到基带I、Q信号，省去了中频滤波器的成本。2、体积小。3、重量轻。特别是军品，对重量和体积都有严格的要求。但是，零中频方案会不可避免地引入直流，该直流在进入模数转换器之前就已产生，模数转换器并不会消除这部分直流信号，直流信号会影响波束合成并最终影响到译码灵敏度，因此必须消去这部分直流。

目前消除模数转换器带来的直流的方法大致有两种：第一种是通过模拟电路（R-C）实现的，这种方式需要计算并选取不同的电阻值和电容值，过程较繁琐。另一种是数字化（DSP或者FPGA）的解决方案，使用IP核，例化类似于R-C模拟电路的DSP（IP核）实现的。该方法的缺点是需要仔细调节相应的参数K。并且对高速信号的处理效率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，包括以下步骤：

S1.设收发组件的收发功能由控制信号TR和AM控制：

TR为收发切换控制信号，TR=1时表示切换到发射状态；TR=0时表示切换到接收状态；

AM为发射电源开关控制信号，AM=1时打开发射电源开关，AM=0时关闭发射电源开关；

S2.在进行信号发射之前，先令TR=1,切换到发射状态，再令控制信号AM=1,打开发射电源开关,开始进行信号发射；

S3.在发射结束后进入延时状态，令AM=0关闭发射电源开关，并保持TR=1一段时间，在这段时间内，由模数转换器采样N个点的信号，并计算平均值；

S4.在延时状态结束后，令TR=0,并保持AM=0，进入接收状态，利用模数转换器输出的采样信号减去计算得到的平均值，得到去除了直流的基带信号。

本发明的有益效果是：本发明只需要在模数转换器（ADC）后增加一个FPGA芯片，在TR=1且AM=0的时间内，进行待消除信号平均值的获取，并在下一个周期中利用实时的采集信号减去待消除信号的平均值，得到去除了直流的基带信号；无需计算选取不同的电阻值和电容值，也不需要进行参数调节，整个去直流过程简单方便。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明对的ADC输出信号进行处理的原理示意图；

图3为本发明的实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.设收发组件的收发功能由控制信号TR和AM控制：

TR为收发切换控制信号，TR=1时表示切换到发射状态；TR=0时表示切换到接收状态；

AM为发射电源开关控制信号，AM=1时打开发射电源开关，AM=0时关闭发射电源开关；

S2.在进行信号发射之前，先令TR=1,切换到发射状态，再令控制信号AM=1,打开发射电源开关,开始进行信号发射；

S3.在发射结束后进入延时状态，令AM=0关闭发射电源开关，并保持TR=1一段时间，在这段时间内，由模数转换器采样N个点的信号，并计算平均值；

在本申请的实施例中，如果发射电源处于打开状态（AM=1) 并且切换到到了接收状态（TR=0），这种情况下，发射信号就会在发射通道中徘徊，最终会烧毁器件，所以必须避免这种情况；因此，在接收状态下（TR=0），必须提前一段时间（在本申请的实施例中为1 us）关闭发射电源开关（AM=0）。

接收状态下，从ADC转换出来的数据本身就已经带有直流偏置信号，因此不能在此时间段内（TR=0且AM=0）获取去直流依据；否则会将信号本身处理变形，影响后续的波束合成和译码等功能，这也是必须要避免的。

因此，我们选择在发射电源开关已经关闭（AM=0）且收/发状态为发射（TR=1）这段时间内（实施例中的这段时间长度为 1 us）获取去直流依据（具体是利用AM的下降沿，也就是AM=0,TR=1时作为控制信号），一方面，此时仍然为发射状态，不会对接收的信号本身有影响；另一方面，此时发射电源已经关闭，对发射信号也不会产生影响（发射的信号是在发射电源打开期间（AM=1）送出去的，具体地：

S4.在延时状态结束后，令TR=0,并保持AM=0，进入接收状态，利用模数转换器输出的采样信号减去计算得到的平均值，得到去除了直流的基带信号。

如图2所示，在本申请的实施例中，采用FPGA对模数转换器（ADC）输出的信号进行处理，完成接收状态下对模数转换器输出信号的去直流设计，具体地：

所述步骤S3包括：S301.在TR=1且AM=0的时间内，由模数转换器采样N个点的信号,传输给FPGA芯片；

S302.芯片计算N个点的信号平均值，并进行保存，作为去直流的依据；

所述步骤S4包括：S401.在TR=0且AR=0的时间内，模数转换器将实时采集到的信号传输给FPGA芯片；

S402.FPGA芯片将实时的采样信号减去计算得到的平均值，并对外输出，由此得到去除了直流的基带信号。

如图3所示，在本申请的实施例中，将FPGA设置于收发组件中ADC的输出端，对模数转换器（ADC）输出的信号进行处理，完成去直流，并将得到的信号输出给基带信号处理设备，在该实施例中TR和AM信号由基带处理设备或者外部设备产生；TR信号用于控制收发切换开关，TR=0时，收发切换开关切换到接收通道，连接接收通道与收发天线；TR=1时，收发切换开关切换到发射通道，连接发射通道与收发天线；整个实施例中，通过外置电源进行供电，除发射通道和DAC外，其他部分只要启动收发组件后，均一直进行供电；而外置电源对发射通道和DAC的供电需经过发射电源开关，发射电源开关的通断由AM信号进行控制；AM=1时打开发射电源开关，AM=0时关闭发射电源开关；该实施例中，基带信号处理设备或外部设备产生的TR、AM信号需要同时传输给FPGA，以便于按照步骤S301~S302、S401~S402实现去直流处理。

在本申请的实施例中，从ADC转换出来的带符号的数据（信号叠加在直流之上），FPGA在AM的下降沿到来之后，启动运算程序。假设信号速率为80 MHz，AM的下降沿到TR的下降沿信号之间的间隔（AM=0,TR=1的持续时间）为1 us。理论上可以采样800个点。但是运算模块的累加部分、除法部分和减法部分都需要在这段时间内完成，因此实际采样点会远远小于800。程序中，检测到AM的下降沿时，将ADC输出的数据进行累加并依次计数，当计数器达到一定点数时（也就是预设的点数N），停止累加。将将累加和做平均算法，得到所有样本数据的平均值。最后，在接收状态下（TR=0,AM=0）将ADC的输出数据与得到的平均值相减，就得到消去直流的信号。

本发明只需要在模数转换器（ADC）后增加一个FPGA芯片，在TR=1且AM=0的时间内，进行待消除信号平均值的获取，并在下一个周期中利用实时的采集信号减去待消除信号的平均值，得到去除了直流的基带信号；无需计算选取不同的电阻值和电容值，也不需要进行参数调节，整个去直流过程简单方便。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.设收发组件的收发功能由控制信号TR和AM控制：

TR为收发切换控制信号，TR=1时表示切换到发射状态；TR=0时表示切换到接收状态；

AM为发射电源开关控制信号，AM=1时打开发射电源开关，AM=0时关闭发射电源开关；

S2.在进行信号发射之前，先令TR=1,切换到发射状态，再令控制信号AM=1,打开发射电源开关,开始进行信号发射；

S3.在发射结束后进入延时状态，令AM=0关闭发射电源开关，并保持TR=1一段时间，在这段时间内，由模数转换器采样N个点的信号，并计算平均值；

S4.在延时状态结束后，令TR=0,并保持AM=0，进入接收状态，利用模数转换器输出的采样信号减去计算得到的平均值，得到去除了直流的基带信号。

2.根据权利要求1所述的一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.在TR=1且AM=0的时间内，由模数转换器采样N个点的信号,传输给FPGA芯片；

S302.FPGA芯片计算N个点的信号平均值，并进行保存，作为去直流的依据。

3.根据权利要求1所述的一种零中频的收发组件模数转换器去直流方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：

S401.在TR=0且AM =0的时间内，模数转换器将实时采集到的信号传输给FPGA芯片；

S402.FPGA芯片将实时的采样信号减去计算得到的平均值，并对外输出，由此得到去除了直流的基带信号。

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