一种高性能4FSK调制电路及实现方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能4FSK调制电路及实现方法，本发明专利技术通过频率设置过程产生锁定在工作频率的载波信号，经过幅频特性补偿和相位补偿后的调制信号I和调制信号II调制到载波信号上，进而产生承载4FSK调制信息的射频信号，完成4FSK调制，已调射频信号经缓冲放大器放大后作为发射射频激励信号输出到数字对讲设备的驱动放大和功率放大等电路进一步处理。本发明专利技术规避了现有两点调制方案中带调谐温补晶振元件性能对调制性能的影响，提高了4FSK调制指标性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能4FSK调制电路及实现方法


[0001]本专利技术涉及通信
，特别涉及一种高性能4FSK调制电路及实现方法。

技术介绍

[0002]目前无线对讲机已经全面采用了数字化技术，与传统的模拟无线对讲机相比，数字无线对讲机具有频谱资源利用率高、通话质量高、抗扰性强、数据传输业务更丰富等优点。数字对讲机与模拟对讲机相比的上述优势，主要是由于在调制解调方式上更先进。模拟对讲机采用的是FM（调频）模拟调制方式，而数字对讲机则采用的是4FSK（4相移频键控）、π/4DQPSK（正交相移键控）等数字调制方式。
[0003]其中4FSK是欧标DMR（数字移动无线电）、dPMR（数字专用移动无线电）和国标GB/T32659
‑
2016《专用数字对讲设备技术要求和测试方法》规定的调制方式。
[0004]4FSK调制解调技术是实现上述相关标准产品的核心技术，其中4FSK调制一般采用正交调制方式或两点调制方式，两点调制方式由于具有电路形式简单、成本低廉的特点，在数字对讲终端设备中得到广泛应用。现在广泛应用的两点调制方案为调制VCO（压控振荡器）加调制VCTCXO（压控温补振荡器），通过对VCO和VCTCXO的两点调制实现4FSK的调制特性。此方案的调制性能受到VCTCXO器件调谐端口的参数影响和限制很大，同一厂家的不同批次及不同厂家的VCTCXO调谐性能差异较大，导致4FSK调制性能有很大差异，4FSK的主要调制性能指标4FSKerror虽然能满足≤5%的技术要求，但是批量实现的实测典型值在2%至3%之间，但达不到小于1.5%的高性能；因此以此方案实现的数字对讲终端设备的发射调制性能一般且批量一致性差，基于此方案难实现到高性能设备。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术存在的受压控温补振荡器元件性能限制和调制性能指标较差的问题，本专利技术提出了一种高性能4FSK调制电路及实现方法，用于实现数字对讲终端设备的4FSK发射调制，可以有效避免VCTCXO元件调谐端口参数差异的影响，提高批量生产性能的一致性，同时实现4FSK调制性能指标4FSKerror达到小于1.5%，批量生产典型值1%的高性能。
[0006]本专利技术为实现上述目的采用如下技术方案：一种高性能4FSK调制电路，包括数字信号处理器、数模转换器、频率合成器、压控温补振荡器、压控振荡器、环路滤波器和缓冲放大器；所述数字信号处理器通过SPI接口I和SPI接口II分别与数模转换器和频率合成器双向连接，所述数模转换器通过两路模拟输出分别与压控振荡器和压控温补振荡器单向连接，所述频率合成器分别与压控温补振荡器、环路滤波器和缓冲放大器单向连接，所述压控振荡器分别与环路滤波器和缓冲放大器单向连接；所述数字信号处理器和数模转换器组成调制控制电路，所述压控振荡器、压控温补振荡器、频率合成器、环路滤波器和缓冲放大器组成锁相环电路，所述调制控制电路采用两点调制方式用于对锁相环电路进行4FSK调制，所述调制控制电路输出频率控制数据和直流偏置电平，用于实现锁相环工作频率设置以及
频率误差调整，所述锁相环电路实现工作频率的锁定输出，锁定的工作频率发射射频激励信号，用于数字对讲设备后级功放电路放大处理。
[0007]所述采用两点调制方式为，第一点调制是通过数字信号处理器经SPI接口I控制数模转换器输出的调制信号I对压控振荡器的模拟频率调制；第二点调制是通过数字信号处理器经SPI接口II输出的调制信号II对频率合成器进行的数据调制。
[0008]所述工作频率设置，是通过数字信号处理器通过SPI接口II输出频率控制数据到频率合成器来实现，所述频率误差调整，是通过数字信号处理器通过SPI接口I控制数模转换器输出直流偏置电平来调整压控温补振荡器的频率来实现的。
[0009]一种高性能4FSK调制电路实现方法，步骤如下：频率设置；数字信号处理器通过SPI接口II输出频率控制数据，用于设置频率合成器工作频率，从而得到锁定在工作频率的载波信号，并通过SPI接口I控制数模转换器输出直流偏置调整压控温补振荡器参考时钟频率，进而调整由频率合成器、压控振荡器、环路滤波器、缓冲放大器组成的锁相环电路的锁定频率，完成输出的发射射频激励信号的频率误差值校准；调制信号幅频特性补偿；完成上述频率设置后，对两点调制信号幅度调整实现幅频特性补偿，并保存满足幅频特性要求的调制信号I和调制信号II的幅度参数；调制信号相位补偿；完成上述调制信号幅频特性补偿后，对两点调制信号进行相位补偿，通过调整调制信号II相位输出起始时间，实现两点调制信号的相位补偿，保存满足相位特性的调制信号II输出时延参数；调制信号I的生成；完成上述调制信号相位补偿后，数字信号处理器通过SPI接口I控制数模转换器产生调制信号I，调制信号I为模拟信号表征的4FSK基带信号，其幅度为幅频特性补偿过程存储的幅度值，调制信号I对压控振荡器实现第一点调制；调制信号II的生成；生成上述调制信号I的同时，数字信号处理器通过SPI接口II输出承载调制信号II的调制数据，调制信号II为高速数据表征的4FSK基带信号，其幅度为幅频特性补偿过程的存储值，其相位输出时延参数为相位补偿过程中的时延参数存储值，调制信号II对频率合成器进行第二点调制；通过上述频率设置过程产生锁定在工作频率的载波信号，经过幅频特性补偿和相位补偿后的调制信号I和调制信号II调制到载波信号上，进而产生承载4FSK调制信息的射频信号，完成4FSK调制。
[0010]所述频率设置中设置频率合成器工作频率为UHF频段400MHz~430MHz的工作频率，频率最小步进12.5kHz。
[0011]所述调制信号幅频特性补偿中幅频特性补偿的方法为:首先将调制信号I的幅度设置为0，数字信号处理器产生100Hz频率单音的调制信号II进行调制，并调整调制信号II的幅度，通过信号分析仪测试发射射频激励信号100Hz的调制频偏，直到频偏值达到1944Hz
±
10%，设此时的频偏相对值为0dB；然后数字信号处理器产生3kHz频率的单音信号输出至调制信号I，调整调制信号I的幅度，通过信号分析仪测试发射射频激励信号3kHz的调制频偏，直到3kHz的调制频偏相对于100Hz调制频偏的相对值差值小于1dB，幅频补偿满足要求后，分别存储调制信号I和调制信号II的幅度参数值，用于4FSK两点调制时调用。
[0012]所述的一种高性能4FSK调制电路实现方法，其特征在于，所述调制信号相位补偿中对两点调制信号的相位补偿的方法为：数字信号处理电路生成调制信号I，并保持调制信
号I的相位输出起始时间T0不变，数字信号处理电路生成调制信号II，调制信号II的相位输出起始时间设为t0，时延参数t以T0为基准以ΔT为步进进行增减调整，公式为t=T0
±
n
✕
ΔT，其中n为正整数、ΔT为时延调整步进增量，通过上述公式实现两路调制信号的相位补偿，在相位补偿的过程中，通过4FSK综合测试仪观测4FSKerror测试值，以得到补偿结果；调制信号I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能4FSK调制电路，其特征在于：包括数字信号处理器、数模转换器、频率合成器、压控温补振荡器、压控振荡器、环路滤波器和缓冲放大器；所述数字信号处理器通过SPI接口I和SPI接口II分别与数模转换器和频率合成器双向连接，所述数模转换器通过两路模拟输出分别与压控振荡器和压控温补振荡器单向连接，所述频率合成器分别与压控温补振荡器、环路滤波器和缓冲放大器单向连接，所述压控振荡器分别与环路滤波器和缓冲放大器单向连接；所述数字信号处理器和数模转换器组成调制控制电路，所述压控振荡器、压控温补振荡器、频率合成器、环路滤波器和缓冲放大器组成锁相环电路，所述调制控制电路采用两点调制方式用于对锁相环电路进行4FSK调制，所述调制控制电路输出频率控制数据和直流偏置电平，用于实现锁相环工作频率设置以及频率误差调整，所述锁相环电路实现工作频率的锁定输出，锁定的工作频率发射射频激励信号，用于数字对讲设备后级功放电路放大处理。2.根据权利要求1所述的一种高性能4FSK调制电路，其特征在于：所述采用两点调制方式为，第一点调制是通过数字信号处理器经SPI接口I控制数模转换器输出的调制信号I对压控振荡器的模拟频率调制；第二点调制是通过数字信号处理器经SPI接口II输出的调制信号II对频率合成器进行的数据调制。3.根据权利要求1所述的一种高性能4FSK调制电路，其特征在于：所述工作频率设置，是通过数字信号处理器通过SPI接口II输出频率控制数据到频率合成器来实现，所述频率误差调整，是通过数字信号处理器通过SPI接口I控制数模转换器输出直流偏置电平来调整压控温补振荡器的频率来实现的。4.一种采用权利要求1所述的高性能4FSK调制电路实现方法，其特征在于，步骤如下：频率设置：数字信号处理器通过SPI接口II输出频率控制数据，用于设置频率合成器工作频率，从而得到锁定在工作频率的载波信号，并通过SPI接口I控制数模转换器输出直流偏置调整压控温补振荡器参考时钟频率，进而调整由频率合成器、压控振荡器、环路滤波器、缓冲放大器组成的锁相环电路的锁定频率，完成输出的发射射频激励信号的频率误差值校准；调制信号幅频特性补偿：完成上述频率设置后，对两点调制信号幅度调整实现幅频特性补偿，并保存满足幅频特性要求的调制信号I和调制信号II的幅度参数；调制信号相位补偿：完成上述调制信号幅频特性补偿后，对两点调制信号进行相位补偿，通过调整调制信号II相位输出起始时间，实现两点调制信号的相位补偿，保存满足相位特性的调制信号II输出时延参数；调制信号I的生成：完成上述调制信号相位补偿后，数字信号处理器通过SPI接口I控制数模转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远，张财元，刘冰炎，尚梦瑶，张海超，秦嗣波，
申请(专利权)人：天津七一二移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：