一种两点式调制发射机的频偏校准系统的制作方法

1.本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种两点式调制发射机的频偏校准系统。


背景技术：

2.在无线通信领域，通过锁相环电路实现对无线电发射频率的自动控制是较为常用的频率稳定方法，在多个应用场景中都具有广泛应用。通过设置锁相环电路能够对输出信号的频率进行采集，并通过鉴频鉴相器对输出信号和参考频率加以比较，并根据比较结果对压控振荡器进行控制，以此来实现无线通信过程中对信号频率的自动控制。
3.现有技术中，在对锁相环电路的校准过程中，往往需要设置两条通路来分别对锁相环的两条支路进行频偏调整，而对频偏的校准通常是通过对可编程 dac设备的调节来实现的。如图1所示，锁相环电路由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器组成。当需要对锁相环电路进行频偏校准时，断开开关 s2，闭合开关s1，通过发射电路连续发送数据1或数据0，数字校准模块在固定时间内对发射频率进行计数，并将数据记录在寄存器中。然后断开开关s1，闭合开关s2，通过发射电路向另一支路连续发送数据1或数据0，由数字校准模块在同样的固定时间对此时的发射频率进行计数，并与前一支路记录在寄存器中的数据进行比较。如果一样，校准结束，即两条支路的频偏一致；如果不一样，数字校准模块进行二叉树算法比较，输出下一个可控比特位，去改变可编程dac的电压输出值，如此反复进行，最终直到两者计数相等，频率一致为止，完成两条支路频偏的校准。校准结束以后，闭合开关s1和开关s2，同时开始发射数据，再由功率放大器将两路共同作用的调频信号由天线发射出去，完成两点式无线发射机的发射功能。
4.上述频偏校准方案存在的问题包括：数字校准模块的计数器需要较高的时钟频率，导致数字校准模块整体的功耗偏大；同时两条支路在计数时需要分别断开或接续开关s1或开关s2，耗费时间较长。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种两点式调制发射机的频偏校准系统。
6.具体技术方案如下：
7.一种两点式调制发射机的频偏校准系统，包括锁相环电路和发射电路；所述锁相环电路包括：
8.多模分频器，连接所述发射电路；
9.压控振荡器，所述压控振荡器的输出端连接所述多模分频器；
10.所述发射电路包括：
11.带内高斯滤波器，所述带内高斯滤波器的输入端可控地连接发射信号；
12.所述带内高斯滤波器通过控制端接收第一增益参数；
13.调制器，对所述带内高斯滤波器的输出信号加以调制并输入所述多模分频器；
14.数字校准器，连接所述带内高斯滤波器和所述多模分频器；
15.带外高斯滤波器，可控制地连接所述数字校准器和所述发射信号，并接收所述数字校准器发出的第二增益参数；
16.数模转换器，连接所述带外高斯滤波器和所述压控振荡器，并根据所述带外高斯滤波器的输出信号改变所述数模转换器的输出电压。
17.优选地，所述发射电路还包括：
18.第一开关，设置在外部输入电路和所述带内高斯滤波器之间；
19.第二开关，设置在所述外部输入电路与所述带外高斯滤波器之间；
20.第三开关，设置在所述数字校准器输出端与所述带内高斯滤波器的输入端之间；
21.第四开关，设置在所述数字校准器输出端与所述带外高斯滤波器的输入端之间。
22.优选地，所述锁相环电路还包括：
23.鉴频鉴相器，连接所述多模分频器并接收所示多模分频器输出的反馈频率；
24.所述鉴频鉴相器还接收外部参考频率；
25.所述鉴频鉴相器对所述反馈频率和所述外部参考频率进行比较并控制所述压控振荡器的输出频率；
26.电荷泵，连接所述鉴频鉴相器的输出端；
27.环路滤波器，连接所述电荷泵和所述压控振荡器；
28.功率放大器，连接所述压控振荡器的输出端，并连接外部输出电路。
29.优选地，所述数字校准器经所述带外高斯滤波器、所述数模转换器向所述压控振荡器以第一时间长度发送第一数据，再以所述第一时间长度发送第二数据，用于获得所述带外高斯滤波器的带外频偏参数；
30.所述数字校准器同时还向所述带内高斯滤波器以第一时间长度发送第一数据，再以所述第一时间长度发送第二数据，用于获得所述带内高斯滤波器的带内频偏参数。
31.优选地，所述压降振荡器根据所述第一数据或所述第二数据向所述多模分频器输出第一信号；
32.所述多模分频器对所述第一信号分频后向所述数字校准器输出第二信号；
33.所述数字校准器对根据所述第一数据生成的第二信号和根据所述第二数据生成的第二信号分别进行计数相减并处理获得所述带外频偏参数。
34.优选地，所述带内高斯滤波器接收所述第一数据和所述第二数据并转发至所述数字校准器；
35.所述数字校准器根据所述带内高斯滤波器转发的所述第一数据和所述第二数据计算得到所述带内频偏参数。
36.优选地，所述数字校准器对所述带外频偏参数和所述带内频偏参数进行比较；
37.当所述带外频偏参数和所述带内频偏参数相等时校准结束，将第二增益参数保存至寄存器中；
38.当所述带外频偏参数和所述带内频偏参数不相等时，使用二叉树算法进行比较并向带外高斯滤波器输出另一个第二增益参数，再一次进行校准。
39.优选地，所述多模分频器对所述压控振荡器的输出信号分频后还向所述数字校准
器输出时钟信号。
40.优选地，所述数字校准器还包括从所述寄存器中提取所述第二增益参数，用于在数字校准器不工作时调节所述带外高斯滤波器。
41.上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置数字校准器对带内高斯滤波器和带外高斯滤波器同时进行校准操作，解决了现有技术中两点式发射机需要分别对两个支路进行校准导致的校准时间长的缺陷，降低了校准操作需要的时间，提高了整体系统的工作效率。
附图说明
42.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
43.图1为现有技术的整体示意图；
44.图2为本发明实施例的整体示意图；
45.图3为本发明实施例的带内增益信号示意图；
46.图4为本发明实施例的带外增益信号示意图；
47.图5为本发明实施例的总体增益信号示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
51.本发明公开一种两点式调制发射机的频偏校准系统，如图2所示，包括锁相环电路1和发射电路2；
52.锁相环电路1包括：
53.多模分频器11，连接发射电路2，用于对压控振荡器15输出的信号进行分频，并输入鉴频鉴相器12和数字校准器23，通过设置多模分频器11可以为鉴频鉴相器12提供反馈频率，并由鉴频鉴相器12完成发射信号频率与参考频率的比较，通过设置鉴频鉴相器12对发射信号频率与参考频率进行比较并对压控振荡器15的发射电压进行调节能够实现负反馈控制，取得较为稳定的反射频率和发射效果。
54.进一步地，通过多模分频器11对压控振荡器15的输出频率进行分频，可以向数字校准器23输出一路时钟信号，以替代现有技术中的时钟电路，简化电路设计。
55.鉴频鉴相器12，连接多模分频器11和外部参考电路，并接收外部参考电路输入的参考频率，通过参考频率和经过多模分频器11输入的反馈频率进行相位比较生成用于对压控振荡器15进行调节的调节信号，由于参考频率自外部参考电路输入，不会受到信号发射过程中的相加干扰，因此可以准确地对反馈频率进行比较以实现频率的自动锁定；
56.环路滤波器14，连接鉴频鉴相器12，用于滤除鉴频鉴相器12输出信号中由于误差电压产生的高频分量，提高输出信号的稳定性；
57.压控振荡器15，压控振荡器15的输入端连接环路滤波器14，压控振荡器15 的输出端连接多模分频器11，通过输入端接收环路滤波器14输入的信号电压变化调整发射频率，并将发射频率输入多模分频器11以此向鉴频鉴相器12提供反馈频率，形成闭环控制系统。
58.具体地，上述技术特征作为一个整体，可以实现对发射信号的频率自动控制，通过压控振荡器15输出频率信号并由多模分频器11进行分频，为鉴频鉴相器 12提供了反馈频率，并由鉴频鉴相器12对参考频率和反馈频率进行比较，进而实现对压控振荡器的自动控制。
59.发射电路2包括：
60.带内高斯滤波器22，连接外部控制电路并接收第一增益参数，根据第一增益参数调节输出信号的电压大小；
61.数字校准器23，连接带内高斯滤波器22和多模分频器11，用于产生第二增益信号对带外高斯滤波器24的增益进行调节；
62.带外高斯滤波器24，连接数字校准器23并接收数字校准器23发出的第二增益参数，根据第二增益参数调整输出电压以达到带内高斯滤波器22的输出增益与带外高斯滤波器24的输出增益相同。
63.具体地，通过设置带内高斯滤波器22和带外高斯滤波器24可以有效地对发射信号进行处理，在全频率范围内取得较好的发射效果。
64.在一种较优的实施例中，发射电路2还包括：
65.调制器21，连接带内高斯滤波器22和多模分频器11，在本实施例中，调制器21优选为delta
‑
sigma型调制器，通过将调制器21设置为delta
‑
sigma型调制器有助于将分布在信号频带中的噪声滤除。并通过噪声整型技术进一步压缩带内噪声，将噪声推向高频并通过低通滤波器滤除带外噪声；
66.数模转换器25，连接带外高斯滤波器24和压控振荡器15，通过调整数模转换器25的输出电压能够有效调整该支路输入压控振荡器15的增益值；
67.第一开关s1，设置在外部输入电路和带内高斯滤波器22之间；
68.第二开关s2，设置在外部输入电路与带外高斯滤波器24之间；
69.第三开关s3，设置在数字校准器23输出端与带内高斯滤波器22的输入端之间；
70.第四开关s4，设置在数字校准器23输出端与带外高斯滤波器24的输入端之间。
71.具体地，通过设置多个开关能够有效选择输入信号的支路，便于数字校准器 23对带内高斯滤波器22和带外高斯滤波器24的增益值进行校准，使得两路的信号频偏相等，取得较好的发射效果。
72.其中：第一开关s1和第二开关s2用于控制外部输入电路与发射电路2之间的连接，通过断开第一开关s1和第二开关s2可以在发射电路2进行校准时避免外部输入电路对发射电路2的干扰，取得更好的校准效果；
73.第三开关s3用于控制数字校准器23与带内高斯滤波器22的连接，第四开关 s4则用于控制数字校准器23与带外高斯滤波器24的连接，当发射电路2完成对第二增益参数的调节后，可断开第三开关s3和第四开关s4，避免数字校准器 23在发射过程中造成的分压、
串扰。
74.在一种较优的实施例中，锁相环电路1还包括：
75.电荷泵13，设置在鉴频鉴相器12与环路滤波器14之间，对鉴频鉴相器12 的输出信号进行电压放大；
76.功率放大器16，连接压控振荡器15的输出端，并连接外部输出电路，通过对压控振荡器15输出的发射信号进行不失真的功率放大能够有效提高无线通信系统的发射功率，取得较高的传输信噪比和较远的传输距离。
77.在一种较优的实施例中，数字校准器23经带外高斯滤波器24、数模转换器 25向压控振荡器15以第一时间长度t1发送第一数据，再以第一时间长度t1发送第二数据，用于获得带外高斯滤波器24的带外频偏参数；
78.数字校准器23同时还向带内高斯滤波器22以第一时间长度t1发送第一数据，再以第一时间长度t1发送第二数据，用于获得带内高斯滤波器22的带内频偏参数。
79.在一种较优的实施例中，压降振荡器15根据第一数据或第二数据向多模分频器11输出第一信号；
80.多模分频器11对第一信号分频后向数字校准器23输出第二信号；
81.数字校准器23对根据第一数据生成的第二信号和根据第二数据生成的第二信号分别进行计数相减并处理获得带外频偏参数。
82.具体地，数字校准器23以第一时间长度t1发送第一数据，带外高斯滤波器 24对第一数据进行处理后，发送至数模转换器25，数模转换器25对信号处理后转发至压控振荡器15，压控振荡器15的频率输出端输出频率信号fvco至多模分频器11，多模分频器11对fvco进行分频得到fcmp
‑
1信号并发送至数字校准器23。重复上述流程后，数字校准器可获得根据第二数据处理、分频生成的 fcmp
‑
2信号，通过对fcmp
‑
1信号和fcmp
‑
2信号进行计数相减即可获得带外频偏参数。
83.在一种较优的实施例中，带内高斯滤波器22接收第一数据和第二数据并转发至数字校准器23；
84.数字校准器23根据带内高斯滤波器22转发的第一数据和第二数据计算得到带内频偏参数。
85.具体地，闭合开关s3，断开开关s1以排除外部输入电路对带内高斯滤波器 22的干扰，带内高斯滤波器22被设置在第一增益参数下工作，数字校准器先向带内高斯滤波器22发送第一时间长度t1的第一数据，再以第一时间长度t1发送第二数据至带内高斯滤波器22，带内高斯滤波器22接收到第一时间长度t1 的第一数据后对第一数据进行处理并转发回数字校准器23，带内高斯滤波器22 接收到第一时间长度t1的第二数据后对第二数据进行处理并转发回数字校准器 23，数字校准器通过计算可得到带内频偏参数。
86.在一种较优的实施例中，数字校准器23对带外频偏参数和带内频偏参数进行比较，通过比较带外频偏参数和带内频偏参数能够获得带内发射支路和带外发射支路的实际输出电压，便于后续对带内发射支路和带外发射支路的实际输出电压进行平衡调节；
87.当带外频偏参数和带内频偏参数相等时校准结束，将第二增益参数保存至寄存器中；
88.当带外频偏参数和带内频偏参数不相等时，使用二叉树算法进行比较并向带外高
斯滤波器输出另一个第二增益参数，再一次进行校准。
89.具体地，带内增益如图3所示，带外增益如图4所示，最终取得的总增益如图5所示，通过数字校准器23对带外频偏参数和带内频偏参数进行比较以确定带外发射支路与带内发射支路发送至锁相环电路1的两路发射信号的增益是否相同，当两路发射信号的增益不同时，需要对高斯滤波器的增益参数加以调整以平衡两路发射信号的增益。
90.进一步地，在本技术方案中，带内发射支路具有低通特性，而带外发射支路具有高通特性，经过上述频偏校准过程后，带内发射支路和带外发射支路同时发送信号，可以实现系统总体的传输曲线在较大的频率范围内平坦，有效支持多种通信速率。
91.在一种较优的实施例中，通过设置带内高斯滤波器22的第一增益参数为固定值，对带外高斯滤波器24的第二增益参数进行调整能够取得较好的增益平衡效果。
92.在一种较优的实施例中，通过二叉树算法生成用于校准的第二增益参数能够取得较快的查找速度。
93.在一种较优的实施例中，多模分频器11对压控振荡器15的输出信号分频后还向数字校准器23输出时钟信号，用于数字校准器23进行计时并对接收到的信号进行计数。
94.具体地，通过设置多模分频器11对压控振荡器15的输出信号进行分频产生时钟信号，能够有效避免现有技术中数字校准器23需要使用较高频率的时钟电路的缺陷。
95.在一种较优的实施例中，数字校准器23还包括从寄存器中提取第二增益参数，用于在数字校准器23不工作时调节带外高斯滤波器22。
96.具体地，通过在数字校准器23中设置寄存器，能够记录当前的发射频率与对应的第二增益参数，当下一次发射时，如发射频率与本次发射的频率一致，从寄存器中提取第二增益参数可有效缩短对带内发射支路和带外发射支路的校准时间。
97.本发明的有益效果在于：通过设置数字校准器对带内高斯滤波器和带外高斯滤波器同时进行校准操作，解决了现有技术中两点式发射机需要分别对两个支路进行校准导致的校准时间长的缺陷，降低了校准操作需要的时间，提高了整体系统的工作效率。
98.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。