一种基于FPGA的数字射频发射机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的数字射频发射机，包括变频及编码模块、射频数模转换模块、合路滤波模块以及电调滤波模块。所述基于FPGA的数字射频发射机主要工作流程如下：数字基带信号经过LUT映射模块的变频和编码处理后得到为特定频段的1比特数字信号，通过射频数模转换模块转变为模拟射频信号，通过合路滤波模块以及电调滤波模块滤除模拟射频信号中噪声成分。本发明专利技术除了合路滤波模块和电调滤波模块，其他处理模块都是基于FPGA的数字模块；可定义特定频率和带宽的信号，调频范围宽，集成度高，以满足现代无线通信发射机的需求。

A digital RF transmitter based on FPGA

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的数字射频发射机
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于FPGA的数字射频发射机。
技术介绍
随着无线通信系统的发展，出现了对于不同的频段、速率、制式标准的信号进行不同的编码和调制等处理的需求，传统的模拟发射机集成度低，灵活性、扩展性都比较差，难以满足不同场合的需求。基于数字电路的数字发射机，基带信号处理、信号编码以及搬频操作等在数字域中处理，且输出信号的中心频率灵活可控。数字发射机的软件开放性打破硬件对传统发射机的限制，具有更高的灵活性、可重构性以及效率。传统的无线电发射机通常由数模转换器、本地振荡器、搬频器、模拟滤波器等多级模拟器件联合产生模拟中射频信号，这些器件和电路约束了信号的带宽，限制了传输速率，而且难以实现在不同场景、不同频段的灵活变频。为了提高灵活性，模拟发射机需要增加更多的硬件电路模块，但导致产品成本增加，设计复杂度提高。目前，数字发射机按照常用调制方式分为基于△Σ调制的数字发射机和基于PWM调制的数字发射机。基于带通△Σ调制的数字发射机只需要调整△Σ调制参数可以实现跳频，但缺点在于△Σ调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，包括变频及编码模块、射频数模转换模块、合路滤波模块以及电调滤波模块；/n所述变频及编码模块，用于将数字基带信号通过基于查找表的编码方法转换成数字射频信号，同时实现将多比特数字信号压缩为1比特数字信号的转换；/n所述数模转换模块，用于将数字信号转变为模拟信号，实现模拟射频信号的输出；/n所述合路滤波模块，用于将所述射频数模转换模块的多路模拟射频信号合路输出，实现对模拟射频信号的近端噪声的抑制；/n所述电调滤波模块，用于对电调滤波器的通带调节，滤除模拟射频信号的远端噪声。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，包括变频及编码模块、射频数模转换模块、合路滤波模块以及电调滤波模块；
所述变频及编码模块，用于将数字基带信号通过基于查找表的编码方法转换成数字射频信号，同时实现将多比特数字信号压缩为1比特数字信号的转换；
所述数模转换模块，用于将数字信号转变为模拟信号，实现模拟射频信号的输出；
所述合路滤波模块，用于将所述射频数模转换模块的多路模拟射频信号合路输出，实现对模拟射频信号的近端噪声的抑制；
所述电调滤波模块，用于对电调滤波器的通带调节，滤除模拟射频信号的远端噪声。


2.根据权利要求1所述基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，所述变频及编码模块包括插值滤波模块、数字搬频模块、极坐标转换模块、LUT映射模块和频率切换模块，其中，
所述插值滤波模块，用于将数字基带信号通过插值以及滤波处理变为采样率较高的数字信号，实现信号的上采样处理；
所述数字搬频模块，利用数字搬频信号与提高采样率后的数字信号进行乘积运算，实现基带信号的搬频处理；
所述极坐标转换模块，利用CORDIC算法将直角坐标系下的信号转换为极坐标系下的信号，转换得到信号的幅度信息与相位信息用于所述LUT映射模块查找地址；
所述LUT映射模块，用于对极坐标系下的信号进行编码转换，通过查找表方法，将信号的每一个复数数据变换为对应的N时间分段1比特数字脉冲信号，而且输出信号可在宽带宽范围内灵活跳频，实现数字射频信号的输出；
所述频率切换模块，用于控制影响载波频率的数字搬频模块和LUT映射模块中与频率相关的变量参数，实现对数字搬频频率和输出信号中心频率的切换。


3.根据权利要求2所述基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，所述插值滤波模块中，所述数字基带信号原始采样率为Fbb，插值滤波器的插值倍数为K，则插值滤波后信号采样率提高为Fupsample＝Fbb*K；
若上采样后采样频率达到GHz以上，为了降低FPGA中的时钟工作频率，则将插值滤波过程进行多相处理，多相处理路数为M时，单路插值滤波的工作频率为Fupsample/M。


4.根据权利要求2所述基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，所述数字搬频模块中，搬频的位置与输出信号的中心频率Fc相关，搬频因子表达式为：
ej*(n-1)*mod(k，1)*2π
其中n为数字信号的时间序号，k是搬频系数，mod()为求余函数，则有中心频率Fc＝k*Fupsamp1；
若需进行多相处理，所述数字搬频模块对多相插值滤波得到的M路上采样信号分别进行搬频。


5.根据权利要求2所述基于FPGA的数字射频发射机，其特征在于，所述极坐标转换模块中，极坐标转换后信号的幅度值和相位值分别为B1和B2，查找表地址与信号幅度和相位之间满足一定逻辑转换关系，可通过二维转换函数LUT(B1，B2)求得，本质上是每个量...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建平，曹韬，张祺，章秀银，梁嘉辉，杨俊，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51