CN110865256B - 一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，解决了现有技术高线性射频幅度调制器线性度差、成本高、调制深度窄的问题，本发明包括电调衰减器组、处理器、模数转换器、驱动电路和数模转换器；电调衰减器组对输入信号进行线性的幅度调制，并将该采集信号转换成数字信号，模数转换器采集该输入信号并转换成数字信号，数模转换器根据采样的数字信号和衰减曲线表的样本衰减曲线，得到样本衰减曲线对应的电压信号，驱动电路根据该样本电压信号和采样的输入信号去调制输入信号，从而得到高线性的输出信号。即采集载波信号的电压值转换成对应的数字信号，形成衰减曲线的数字信号，本发明具有成本低、调制深度可调、等优点。

Description

一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器

技术领域

本发明涉及电子测试技术领域，具体涉及一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器。

背景技术

射频调制器也称作邻频调制器或电视调制器是前端电视机房的主要设备之一，其功能是把信号源(可以是数字电视机顶盒、卫星数字电视接收机、DVD机、电脑、摄像机、电视解调器等AV信号源)所提供的视频信号(VIDEO)和音频信号(AUDIO)调制成稳定的高频射频振荡信号视频为调幅调制方式，音频为调频调制方式。

在现有技术中，高线性射频幅度调制器一般采用模拟电路来实现其技术实现难度大，线性度较差，设计和制作成本较高,受到功耗的限制不能被广泛的应用。本发明采用数模结合的方式，具有制作灵活、调试简单等特点。

发明内容

针对现有技术中的集成电路，高线性射频幅度调制器一般采用模拟电路来实现其技术实现难度大，线性度较差，设计和制作成本较高,受到功耗的限制不能被广泛的应用的问题，本发明提供了一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，通过多个普通电调衰减器级联，确定载波幅度调制深度，具体通过数模结合方式实现载波信号的调制，具有调制效果好，调制深度可调的优点。

一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，包括电调衰减器组、处理器、模数转换器、驱动电路和数模转换器；

载波输入信号接入所述电调衰减器组的输入端，所述模数转换器的输入引脚采集输入信号，所述模数转换器的输出引脚和所述处理器的输入引脚连接，所述处理器输出引脚接所述数模转换器的输入引脚，所述数模转换器的输出引脚接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述电调衰减器组的控制端，所述电调衰减器组的输出端接负载；

其中，所述电调衰减器组的电压衰减曲线存储在所述处理器内，得到电压衰减曲线表；电调衰减曲线表的制作是在使用前，测试阶段输入满足调制深度的载波信号，通过电调衰减器组得到不同输入信号的样条曲线，存入处理器形成电压衰减曲线表。

所述模数转换器对调制输入信号进行采样，并且将所述调制输入信号的采样结果转化为数字信号发送给所述处理器；

所述处理器根据所述电压衰减曲线表选择和所述调制输入信号匹配的匹配电压衰减曲线，同时所述处理器将所述调制输入信号的数字信号和所述匹配电压衰减曲线的线性数字信号并行发送给所述数模转换器；

所述数模转换器将所述调制输入信号的数字信号和所述匹配电压衰减曲线的线性数字信号转换成稳定的电压信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路根据所述稳定的电压信号调节所述电调衰减器内的输入载波信号。

进一步，所述电调衰减器组包括多个普通电调衰减器，多个所述普通电调衰减器级联；所述普通电调衰减器的调制深度为a，根据调制深度公式为:A＝a*N，得到所述电调衰减器组的调制深度为a*N，其中N为所述普通电调衰减器的个数，调制深度可以具体根据需要选择普通电调衰减器的个数，例如一个电调衰减器的20db的调制深度，如果需要调制输入功率为55db的载波信号，则需要电调衰减器组的调制深度大于55db，则需要普通电调衰减器的个数至少为三个。

进一步，所述普通电调衰减器包括，运算放大器，该运算放大器包括RF1引脚、RF2引脚、V2引脚、I引脚、V1引脚和接地引脚，RF1引脚外接电容C15，RF2引脚外接电容C16，V2引脚和所述驱动电路的输出引脚连接，I引脚和所述驱动电路的输入引脚连接，V1引脚接入所述数模转换器的输出引脚，接地引脚接地，具体的选用HMC346LP3芯片。

进一步，所述驱动电路包括电压反馈放大器，电压反馈放大器的IN-引脚、二极管D的负极、电阻R1的一端共端点接入所述普通电调衰减器的输入I引脚，电压反馈放大器的OUT引脚、二极管D的正极共端点接入所述普通电调衰减器的输出V2引脚，电压反馈放大器的IN+引脚、电阻R2一端共端点连接电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电压反馈放大器的VCC-引脚、电阻R3的另一端、电容C1的一端、电容C2的一端共端点接入输入电源的负极，电容C1的另一端、电容C2的另一端共端点接地，电压反馈放大器的VCC+引脚、电容C3的一端、电容C4的一端共端点接入输入电源的正极，电容C3的另一端、电容C4的另一端共端点接地，具体的选用THS40311D芯片。

进一步，所述模数转换器为AD9767AST芯片。

进一步，所述数模转换器包括：运算放大器B的反相输入端、电阻R6的一端、电阻R8的一端共接点，电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端共接点接入电容C5的一端，电阻R7的另一端接地，电容C5的另一端、电阻R11的一端、电阻R9的一端共接点接入所述模数转换器，电阻R5的另一端接入所述模数转换器，电R9的另一端、电阻R10的一端共接点接地，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端共接点接入运算放大器B的正相输入端，电阻R8的另一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端共接点接入运算放大器B的输出端，电容C6的一端、电容C7的一端、电阻R12的另一端、运算放大器A的正相输入端共接点接地，电阻R14的一端、电阻R13的一端共接点接入运算放大器A的反相输入端，电阻R13的另一端、电感L1的一端、电容C8的一端共接点接入运算放大器A的输出端，运算放大器A的正极电源引脚、电容C11的一端、电容C12的一端共接点接入+VCC，电容C11的另一端、电容C12的另一端共端点接地，运算放大器的负极电源引脚、电容C6的另一端、电容C7的另一端共端点接入-VCC，电感L1的另一端、电感L2的一端、电容C9的一端共接点，电感L2的另一端、电容C10的一端共端点接入所述普通电调衰减器，电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C10的另一端共接点接地，处理器将符合采样的电压信号对应的电压衰减曲线和采样的电压值并行传输给数模转换器，所述数模转换器将对应的电压衰减曲线转换成对应的电压值，经过放大发送给驱动电路，驱动电路根据采样的电压值和电压衰减曲线的电压值对输入的电压载波信号进行调制，得到需要的载波信号输出。

进一步，还包括接入所述电调衰减器组的信号输入电路，所述信号输入电路包括：电感L3的一端、电感L4的一端共接点接输入信号，电感L3的另一端、电感L5的一端、电容C13的一端共接点，电感L4的另一端、电感L5的另一端共接点接地，电容C13的另一端接入微波射频器的RFin引脚，微波射频器的RFout引脚接先容C15的一端，微波射频器的Ctr1引脚接电容C14的一端、电容C14的另一端接地，微波射频器的Ctr2引脚接电容C16的一端、电容C16的另一端接地，电容C15的另一端接所述电调衰减器组的输入端，所述微波射频器为KSWHA-1-20+芯片。

进一步，所述处理器为FPGA。

进一步，所述模数转换器对调制输入信号进行采样的频率大于调制输入信号的频率，优选采样频率大于调制输入信号频率100倍，采样频率越高调制后信号失真度越小。

发明原理：现有技术采用模拟电路和普通电调衰减器设计的幅度调制器，其因为普通的电调衰减器其本身电压的衰减曲线是非线性的，导致输出的载波信号的衰减规律是非线性的，导致输出信号不稳定，效果差，而本发明是通过多个普通电调衰减器级联，提高幅度调制的宽度，通过模数转换器采集测试输入满足调制深度不同频率的载波信号，得出样本的电压和衰减曲线，将所有样本电压和衰减曲线存入处理器，构成电压和衰减曲线表。

模数转换器采集输入载波信号的电压信号，采集频率大于输入信号的频率100倍以上，保证信号失真率小，并将该采集的电压信号转化成数字信号，可以得到这个样本的衰减曲线，因为采集频率大于输入信号的频率，从而得到的衰减曲线是线性的，在电压和衰减曲线表中找到和该采集信号相匹配的衰减曲线，将该样本衰减曲线和采样的电压值并行发送给数模转换器，数模转换器将该数字信号转化为模拟信号，发送给驱动电路，驱动电路根据样本衰减曲线和测试电压值调制输入电调衰减器组的载波信号，从而输出载波信号按线性衰减的输出信号。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明：通过多个普通电调衰减器级联，可以根据需要设置射频幅度调制的深度，应用面广，成本低、效益好。

2、本发明：通过对普通电调衰减器组级联进行使用前采样测试，形成样本电压和衰减曲线，并存储在处理器中，在使用时，通过模数转换器采样输入信号和衰减曲线表对比，得到采样信号的线性衰减去向样本，在通过线性衰减曲线样本和采样信号同时控制调节电调衰减器组的输入信号，得到高线性射频幅度调制的输出信号。

3.本发明：通过数字电路结合模拟电路的方式，使得输入信号克服了普通电调衰减器非线性衰减的缺陷，达到对输入信号进行线性衰减的幅度调制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的高线性度射频幅度调制器框图。

图2为本发明的电压与衰减量对应曲线图。

图3为本发明的输入调制波形图。

图4为本发明的输出调制波形图。

图5为本发明的普通电调衰减器电路图。

图6为本发明的单个普通电调衰减器的驱动电路图。

图7为本发明的数模转换器电路图。

图8为本发明的信号输入电路图。

图9为本发明的处理器FPGA电路图。

图10为本发明的电调衰减器组的驱动电路图。

图11为本发明的模数转换器电路图。

图12为本发明的电调衰减器组电路图。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器。

如图1、图2、图3、图4所示，包括电调衰减器组、处理器、模数转换器、驱动电路和数模转换器；

载波输入信号从电调衰减器组的输入端输入，同时模数转换器采集该输入信号，并将该采集信号转换成数字信号，即采集载波信号的电压值转换成对应的数字信号，形成衰减曲线的数字信号，将该数字信号发送给处理器，处理器将衰减曲线表中与该数字信号对应的衰减曲线同采样的电压数字信号并行发送给数模转换器，数模转换器将采样的电压数字信号和样本衰减曲线转换成对应的模拟电压信号，并行发送给驱动电路，驱动电路根据采样电压和样本衰减曲线对应的电压模拟信号去调制电调衰减器组的输入信号，得到经过线性衰减的输出信号。

具体的，普通电调衰减器其接收的输入信号由于其自身特性，其衰减是非线性的，经过模数转换器在大于输入信号频率100倍以上的采集频率下，采集的电压信号会呈线性规律衰减，根据处理器内存储的线性衰减规律对应的电调衰减曲线，将对应的电调衰减曲线经过数模转换器，得到模拟电压信号与采样的模拟电压信号一起控制电调衰减器组的衰减方式，从而得到线性衰减的输出信号。

具体的，输入的信号幅值在经过满足调幅深度的电调衰减器组的调制后，得到波形形状相同的满足幅度要求的输出信号。

如图5、图6、图7、图8所示，普通电调衰减器的电路为：HMC346LP3芯片的RF1引脚外接电容C15，RF2引脚外接电容C16，V2引脚和驱动电路的输出引脚连接，I引脚和所述驱动电路的输入引脚连接，V1引脚接入数模转换器的输出引脚，HMC346LP3芯片的其余引脚共点接地，该电路为普通电调衰减器电路中的一种，其余具有这种功能的电调衰减器电路均适用与本申请所记载的技术方案。

驱动电路为:THS40311D芯片的IN-引脚、二极管D的负极、电阻R1的一端共端点接入普通电调衰减器的输入I引脚，THS40311D芯片的OUT引脚、二极管D的正极共端点接入所述普通电调衰减器的输出V2引脚，THS40311D芯片的IN+引脚、电阻R2一端共端点连接电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，THS40311D芯片的VCC-引脚、电阻R3的另一端、电容C1的一端、电容C2的一端共端点接入输入电源的负极，电容C1的另一端、电容C2的另一端共端点接地，THS40311D芯片的VCC+引脚、电容C3的一端、电容C4的一端共端点接入输入电源的正极，电容C3的另一端、电容C4的另一端共端点接地，该电路为本申请设计的一种具体的驱动电路，其余具有这种功能的驱动电路均适用与本申请所记载的技术方案。

数模转换器的电路为：运算放大器B的反相输入端、电阻R6的一端、电阻R8的一端共接点，电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端共接点接入电容C5的一端，电阻R7的另一端接地，电容C5的另一端、电阻R11的一端、电阻R9的一端共接点接入AD9767AST芯片的Loutb1引脚，电阻R5的另一端接入AD9767AST芯片的Louta1引脚，电R9的另一端、电阻R10的一端共接点接地，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端共接点接入运算放大器B的正相输入端，电阻R8的另一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端共接点接入运算放大器B的输出端，电容C6的一端、电容C7的一端、电阻R12的另一端、运算放大器A的正相输入端共接点接地，电阻R14的一端、电阻R13的一端共接点接入运算放大器A的反相输入端，电阻R13的另一端、电感L1的一端、电容C8的一端共接点接入运算放大器A的输出端，运算放大器A的正极电源引脚、电容C11的一端、电容C12的一端共接点接入+VCC，电容C11的另一端、电容C12的另一端共端点接地，运算放大器的负极电源引脚、电容C6的另一端、电容C7的另一端共端点接入-VCC，电感L1的另一端、电感L2的一端、电容C9的一端共接点，电感L2的另一端、电容C10的一端共端点接入HMC346LP3芯片的V1引脚，电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C10的另一端共接点接地，该电路为本申请设计的一种具体的数模转换电路，其余具有这种功能的数模转换电路均适用与本申请所记载的技术方案。

还包括信号输入电路：电感L3的一端、电感L4的一端共接点接输入信号，电感L3的另一端、电感L5的一端、电容C13的一端共接点，电感L4的另一端、电感L5的另一端共接点接地，电容C13的另一端接入KSWHA-1-20+芯片的RFin引脚，KSWHA-1-20+芯片的RFout引脚接先容C15的一端，KSWHA-1-20+芯片的Ctr1引脚接电容C14的一端、电容C14的另一端接地，KSWHA-1-20+芯片的Ctr2引脚接电容C16的一端、电容C16的另一端接地，电容C15的另一端接HMC346LP3芯片的RF1引脚，该电路为本申请设计的一种具体的输入信号的电路，其余具有这种功能的输入信号电路均适用与本申请所记载的技术方案。

如图9、图10、图11、图12所示，为本发明提供了一种具体的电路图，包括多个普通电调衰减器级联电路，数模转换电路、FPGA处理器、采用AD9767AST芯片的模数转换电路、驱动电路组以及输入信号电路，本发明的核心技术是通过数模电路结合，将电调衰减器的衰减形式为非线性的调整为线性的衰减方式，实现线性的射频幅度调制，得到更加稳定的输出信号。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，包括电调衰减器组、处理器、模数转换器、驱动电路和数模转换器；

载波输入信号接入所述电调衰减器组的输入端，所述模数转换器的输入引脚采集输入信号，所述模数转换器的输出引脚和所述处理器的输入引脚连接，所述处理器输出引脚接所述数模转换器的输入引脚，所述数模转换器的输出引脚接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述电调衰减器组的控制端，所述电调衰减器组的输出端接负载；

其中，所述电调衰减器组的电压和衰减曲线存储在所述处理器内，得到电压和衰减曲线表；

所述模数转换器对调制输入信号进行采样，并且将所述调制输入信号的采样结果转化为数字信号发送给所述处理器；

所述处理器根据所述电压衰减曲线表选择和所述调制输入信号匹配的匹配电压衰减曲线，同时所述处理器将所述调制输入信号的数字信号和所述匹配电压衰减曲线的线性数字信号并行发送给所述数模转换器；

所述数模转换器将所述调制输入信号的数字信号和所述匹配电压衰减曲线的线性数字信号转换成稳定的电压信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路根据所述稳定的电压信号调节所述电调衰减器内的输入载波信号。

2.根据权利要求1所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述电调衰减器组包括多个普通电调衰减器，多个所述普通电调衰减器级联；所述普通电调衰减器的调制深度为a，根据调制深度公式:A＝a*N，得到所述电调衰减器组的调制深度为a*N，其中N为所述普通电调衰减器的个数。

3.根据权利要求2所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述普通电调衰减器包括，运算放大器，该运算放大器包括RF1引脚、RF2引脚、V2引脚、I引脚、V1引脚和接地引脚，RF1引脚外接电容C15，RF2引脚外接电容C16，V2引脚和所述驱动电路的输出引脚连接，I引脚和所述驱动电路的输入引脚连接，V1引脚接入所述数模转换器的输出引脚，接地引脚接地。

4.根据权利要求3所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述驱动电路包括电压反馈放大器，电压反馈放大器的IN-引脚、二极管D的负极、电阻R1的一端共端点接入所述普通电调衰减器的输出I引脚，电压反馈放大器的OUT引脚、二极管D的正极共端点接入所述普通电调衰减器的输入V2引脚，电压反馈放大器的IN+引脚、电阻R2一端共端点连接电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电压反馈放大器的VCC-引脚、电阻R3的另一端、电容C1的一端、电容C2的一端共端点接入输入电源的负极，电容C1的另一端、电容C2的另一端共端点接地，电压反馈放大器的VCC+引脚、电容C3的一端、电容C4的一端共端点接入输入电源的正极，电容C3的另一端、电容C4的另一端共端点接地。

5.根据权利要求4所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述模数转换器为AD9767AST芯片。

6.根据权利要求5所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述数模转换器的电路为：运算放大器B的反相输入端、电阻R6的一端、电阻R8的一端共接点，电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端共接点接入电容C5的一端，电阻R7的另一端接地，电容C5的另一端、电阻R11的一端、电阻R9的一端共接点接入所述模数转换器，电阻R5的另一端接入所述模数转换器，电R9的另一端、电阻R10的一端共接点接地，电阻R10的另一端、电阻R11的另一端共接点接入运算放大器B的正相输入端，电阻R8的另一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端共接点接入运算放大器B的输出端，电容C6的一端、电容C7的一端、电阻R12的另一端、运算放大器A的正相输入端共接点接地，电阻R14的一端、电阻R13的一端共接点接入运算放大器A的反相输入端，电阻R13的另一端、电感L1的一端、电容C8的一端共接点接入运算放大器A的输出端，运算放大器A的正极电源引脚、电容C11的一端、电容C12的一端共接点接入+VCC，电容C11的另一端、电容C12的另一端共端点接地，运算放大器的负极电源引脚、电容C6的另一端、电容C7的另一端共端点接入-VCC，电感L1的另一端、电感L2的一端、电容C9的一端共接点，电感L2的另一端、电容C10的一端共端点接入所述普通电调衰减器，电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C10的另一端共接点接地。

7.根据权利要求3所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，还包括接入所述电调衰减器组的信号输入电路，所述信号输入电路包括：电感L3的一端、电感L4的一端共接点接输入信号，电感L3的另一端、电感L5的一端、电容C13的一端共接点，电感L4的另一端、电感L5的另一端共接点接地，电容C13的另一端接入微波射频器的RFin引脚，微波射频器的RFout引脚接先容C15的一端，微波射频器的Ctr1引脚接电容C14的一端、电容C14的另一端接地，微波射频器的Ctr2引脚接电容C16的一端、电容C16的另一端接地，电容C15的另一端接所述电调衰减器组的输入端。

8.根据权利要求1所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述处理器为FPGA。

9.根据权利要求1所述的一种通过普通电调衰减器实现线性的射频幅度调制器，其特征在于，所述模数转换器对调制输入信号进行采样的频率大于调制输入信号的频率。

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