一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，包括：恒温晶振器、锁相环、环路滤波器、低通滤波器、射频信号输出单元、AD9957正交调制电路和FPGA电路；所述恒温晶振器控制锁相环，所述锁相环同时控制和响应于环路滤波器，所述低通滤波器控制AD9957正交调制电路，所述低通滤波器响应于锁相环，所述AD9957正交调制电路同时控制和响应于FPGA电路；设计的发射链路提高了射频端输出频谱带外抑制、邻道抑制比和谐波抑制等性能，在满足小型化的技术要求下，能够达到较高的频谱输出特性。

【技术实现步骤摘要】
一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统
本技术涉及数字广播发射机领域，具体涉及一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统。
技术介绍
在我国，DAB(DigitalAudioBroadcast，数字音频广播)以及其升级版的DMB(DigitalMultimediaBroadcasting)是取代FM(FrequencyModulation，调频)、AM(AmplitudeModulation，调幅)等传统模拟广播的新一代数字化广播系统。在调制技术方面，DAB采用了OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)技术，可良好地解决移动接收环境中的多路径干扰问题，并且具有比FM高得多的音质和频谱利用率。能够同时传输多路高质量的音频、视频、文字和图片等多媒体业务。和传统的广播体系相比，DAB/DMB具有更加优秀的收听音质和抗干扰能力，还具备发射功率小、覆盖面积大、频谱利用率高和可移动接收等一系列优点，由于这些突出优势，全球已经有36个国家和地区采用了DAB标准。我国于上世纪九十年代开始引入DAB，并于2006年正式颁布了广电标准。截止目前，全球DAB商用电台已接近2000个，覆盖人口超过4亿。因此，DAB/DMB具有巨大的市场前景。随着市场的发展，对数字多媒体广播又提出了多种新的应用场景。如校园广播、公园广场等公共场所的信息预警、社区的信息发布。这类应用场景对广播发射机的小型化及高集成度提出了更高的要求。同时对广播发射机的射频输出频谱的带外抑制等性能指标也有更为严格的要求，即在有邻道业务的情况下(同一区域内存在多个信息发布场所)，各发射台之间的信号不能出现相互干扰，又彼此独立。传统的数字广播发射机前端设计中，常采用超外差发射架构。即基带I\Q数据经过DAC后调制至中频，后混频至目的发射频段。此类发射架构作为为解决5G等高频信号发射机前端部分更为合适。但难以在保持良好的输出频谱特性的情况下，做到小型化，对于常用数字广播发射频段(170Mhz～240Mhz)，射频发射前端存在更好的解决方案。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是传统数字广播发射机体积庞大和成本高昂的问题，目的在于提供一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，针对数字广播发射机射频前端部分提出一种小型化和低成本的解决方案。本技术通过下述技术方案实现：一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，包括：恒温晶振器、锁相环、环路滤波器、低通滤波器、AD9957正交调制电路和FPGA电路；所述恒温晶振器输出频率至锁相环，所述锁相环同时控制和响应于环路滤波器，低通滤波器响应于锁相环，所述锁相环输出频率经滤波器至AD9957。所述AD9957正交调制电路同时控制和响应于FPGA电路；所述FPGA电路发送I/Q数据至AD9957正交调制电路；基带I/Q数据以时序交错的形式通过并行同步时钟送入AD9957正交调制电路；其中，锁相环输出频率经过HMC1044滤波器后进入AD9957，通过系统时钟控制器作为整个电路的系统时钟，支持AD9957芯片上DAC、DDS、数据端口等模块的工作。并行I、Q数据输入时，AD9957在同步时钟引脚产生一个时钟信号，该信号频率等于并行时钟端口的采样速率，器件通过同步时钟来捕捉并行数据。完成对I、Q数据的锁存；所述射频信号输出单元包括阻抗变换器、滤波器1、滤波器2、放大器；所述阻抗变换器的输入端连接AD9957正交调制电路中的数模转换器，所述阻抗变换器的输出端连接滤波器1的输入端，所述滤波器1的输出端连接放大器输入端，所述放大器的输出端连接滤波器2的输入端，所述滤波器2的输出端连接射频输出端。进一步，所述滤波器1采用7阶椭圆低通滤波器，所述滤波器2采用巴特沃斯带通滤波器。进一步，所述AD9957正交调制电路包括解复用器、半带滤波器、CCI滤波器、系统时钟控制器、时钟分频器、数字调制器1、数字调制器2、数字控制振荡器、反Sinc滤波器、数字幅度调节电路和数模转换器。进一步，所述解复用器的输入端接收I/Q数据，所述解复用器的输出端连接半带滤波器的输入端，所述半带滤波器的输出端连接CCI滤波器的输入端，所述CCI滤波器输出端1的I波输出数据和数字控制振荡器的余弦本振信号数据由数字调制器1调制后输出载波数据A；所述CCI滤波器输出端2的Q波输出数据和数字控制振荡器的正弦本振信号数据由数字调制器2调制后输出载波数据B；所述载波数据A和载波数据B相加后产生正交调制数据流，所述数据流通过反Sinc滤波器处理后输出数字调制信号，所述数字调制信号经过数字调节电路的数字增益控制后输出IF数字信号，所述IF数字信号经数模转换器处理后输出模拟IF信号。所述数模转换器的型号为14位电流型数模转换器。进一步，所述AD9957正交调制器中，I和Q数据字以时序交错形式递送，在正交调制器中，一串半带插值滤波器及后置的CCI滤波器对此数字基带数据进行向上采样，经过向上采样之后，数字基带信号接着馈入数字正交调制器；数字调制器的本振输入信号来自NCO(NumericallyControlledOscillator，数字控制振荡器)且带有32位频率调谐字。进一步，所述锁相环包括控制寄存器、K分频器、压控振荡器、使能控制器、N分频、R分频、鉴相器和电荷泵。进一步，所述控制寄存器控制N分频器，所述使能控制器的输出端连接N分频的输入端，所述R分频的输入端连接恒温晶振；所述N分频器输出端和R分频器的输出端连接鉴相器的输入端，所述鉴相器的输出端连接电荷泵的输入端，所述电荷泵的输出端连接环路滤波器的输入端，所述环路滤波器的输出端连接压控振荡器的输入端，所述压控振荡器的输出端连接使能控制器的输入端和K分频的输入端，所述K分频的输出端连接低通滤波器。进一步，所述低通滤波器的型号为HMC1044，所述恒温晶振器的频率为50MHz，本设计的射频前端有效的弥补了传统发射机链路中产生的本振泄漏和I/Q不平衡等问题；由于本设计完全在数字域内实现正交调制功能；因此可以实现I/Q数据的精准匹配，且本振信号或载波泄漏极低，此外NCO精确的调谐分辨率使得发射机可以实现非常精确的频率和相位控制以及快速跳频。进一步，所述系统时钟控制器接收低通滤波器滤波后的本振频率，所述系统时钟控制器同时发出时钟信号和本振信号，所述时钟分频器接系统时钟控制器所发出的时钟信号，所述数字控制振荡器接系统时钟控制器所发出的本振信号；所述时钟分频器在接到时钟信号后向FPGA电路发送同步时钟信号。本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本技术一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其射频电路能够完成频率调制、滤波和放大功能；相较于传统数字多媒体广播发射机射频前端，集成度提高，体积、成本降低。所支持发射频段(174Mhz～240Mhz)符合数字多媒体广播认证标准；且在此基础上针对本振频率源进行优化；相较于传统基于AD9957的采用直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其特征在于，包括：恒温晶振、锁相环、环路滤波器、射频信号输出单元、AD9957正交调制电路和FPGA电路；所述恒温晶振输出频率至锁相环，所述锁相环同时控制和响应于环路滤波器，低通滤波器响应于锁相环，所述AD9957正交调制电路同时控制和响应于FPGA电路；所述FPGA电路发送I/Q数据至AD9957正交调制电路；基带I/Q数据以时序交错的形式通过并行同步时钟送入AD9957正交调制电路；/n其中，所述射频信号输出单元包括阻抗变换器、滤波器1、滤波器2和放大器；所述阻抗变换器的输入端连接AD9957正交调制电路中的数模转换器，所述阻抗变换器的输出端连接滤波器1的输入端，所述滤波器1的输出端连接放大器的输入端，所述放大器的输出端连接滤波器2的输入端，所述滤波器2的输出端连接射频输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其特征在于，包括：恒温晶振、锁相环、环路滤波器、射频信号输出单元、AD9957正交调制电路和FPGA电路；所述恒温晶振输出频率至锁相环，所述锁相环同时控制和响应于环路滤波器，低通滤波器响应于锁相环，所述AD9957正交调制电路同时控制和响应于FPGA电路；所述FPGA电路发送I/Q数据至AD9957正交调制电路；基带I/Q数据以时序交错的形式通过并行同步时钟送入AD9957正交调制电路；
其中，所述射频信号输出单元包括阻抗变换器、滤波器1、滤波器2和放大器；所述阻抗变换器的输入端连接AD9957正交调制电路中的数模转换器，所述阻抗变换器的输出端连接滤波器1的输入端，所述滤波器1的输出端连接放大器的输入端，所述放大器的输出端连接滤波器2的输入端，所述滤波器2的输出端连接射频输出端。


2.根据权利要求1所述的一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其特征在于，所述滤波器1采用7阶椭圆低通滤波器，所述滤波器2采用巴特沃斯带通滤波器。


3.根据权利要求1所述的一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其特征在于，所述AD9957正交调制电路包括解复用器、半带滤波器、CCI滤波器、系统时钟控制器、时钟分频器、数字调制器1、数字调制器2、数字控制振荡器、反Sinc滤波器、数字幅度调节电路和数模转换器。


4.根据权利要求3所述的一种数字广播发射机的小型化上变频及射频前端系统，其特征在于，所述解复用器的输入端接收I/Q数据，所述解复用器的输出端连接半带滤波器的输入端，所述半带滤波器的输出端连接CCI滤波器的输入端，所述CCI滤波器输出端1的I波输出数据和数字控制振荡器的余弦本振信号数据经数字调制器1调制后输出载波数据A；所述CCI滤波器输出端2的Q波输出数据和数字控制振荡器的正弦本振信号数据经数字调制器2调制后输出载波数据B；所述载波数据A和载波数据B...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红升，焦石，张国栋，朱金晨，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50