基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统及方法，涉及通信技术领域；系统包括FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块；方法包括FPGA数据处理单元对相位φ进行cos函数计算，FPGA数据处理单元对相位φ进行sin函数计算，FPGA数据处理单元将幅度A和cosφ的数值做乘法计算获得A*cosφ的值，将幅度A和sinφ的数值做乘法计算获得A*sinφ的值；其通过FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块等，实现了调制信号幅度和相位的精度高。

【技术实现步骤摘要】
基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统及方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统及方法。
技术介绍
如图7所示，传统的模拟控制系统需要复杂的控制系统来实现对相位和幅度的控制。通常是通过移相器和衰减器来分别实现相位和幅度的控制。移相器和衰减器的本身精度限制了调节精度。通常衰减器，如RFSA3715，其步进精度最小可实现0.25dB的衰减控制；移相器，如HMC936A，其步进精度最小可实现5.625°的调节精度。控制单元对移相器和衰减器的控制，需要较长时间的数字转换，且切换状态有间断，对微波信号的相位和幅度带来不确定因素。移相器和衰减器是两个相互独立的单元。但控制移相器，会对输出信号的幅度产生变大或变小的影响。或控制衰减器，会对输出信号的相位产生细微的变化。这一变动，是器件本身会携带的变动，无法避免。因此会增加系统的不稳定特性，对系统的相位和幅度测量带来不确定性，无法判断是系统本身传输过程的相位和幅度变化，还是因为衰减器和移相器本身的不稳定带来的相位和幅度变化，对整个系统的相位和幅度测量带来无法估计的传输损失。在一些需要直接对载波进行调制的系统中，经常采用价格昂贵的数控衰减器和数控移相器。而矢量调制器可以同时调制信号的幅度和相位，与衰减器和移相器有着本质的区别。成本上，比移相器和衰减器便宜。因此，传统的模拟控制系统，无法满足更高精度、更快速的控制调节，会对高能粒子加速器直线功率源产生无法估计的不确定损坏。矢量调制器，通常有三类输入信号类型。分别为静态输入信号、非矢量正弦输入信号、矢量正弦输入信号。通常应用较为广泛的矢量正弦输入信号的工作类型，将基带信号调制到射频载波上的一种最直接和最简单的调制方式。现有技术问题及思考：如何解决调制信号幅度和相位精度差的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统及方法，其通过FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块等，实现了调制信号幅度和相位的精度高。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统包括FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块，所述FPGA数据处理单元通过DAC数模转换单元与矢量调制单元依次连接并通信，余弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得cosφ的数值并发送至乘法计算模块；正弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得sinφ的数值并发送至乘法计算模块；乘法计算模块，用于FPGA数据处理单元接收幅度A的信息、余弦函数计算模块发来的cosφ的数值和正弦函数计算模块发来的sinφ的数值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与cosφ的数值做乘法计算并获得A*cosφ的值，即I的值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与sinφ的数值做乘法计算并获得A*sinφ的值，即Q的值，FPGA数据处理单元将I值和Q值发送至DAC数模转化单元。进一步的技术方案在于：还包括DAC数模转化模块，用于DAC数模转化单元接收FPGA数据处理器单元发来的I值和Q值，将I值转换成相应的模拟信号I，将Q值转换成相应的模拟信号Q，将模拟信号I和模拟信号Q发送至矢量调制单元。进一步的技术方案在于：还包括矢量调制模块，用于矢量调制单元接收DAC数模转化单元发来的模拟信号I和模拟信号Q，将模拟信号I和模拟信号Q分别与输入信号的正交信号进行调制混频和累加。进一步的技术方案在于：还包括PC终端和网口通信单元，所述PC终端通过网口通信单元与FPGA数据处理单元连接并通信。进一步的技术方案在于：所述FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元依次单向通信，所述乘法计算模块，还用于FPGA数据处理单元将I值和Q值存储于FPGA数据处理单元中。一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的方法，基于FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元，包括如下步骤：S201余弦函数计算，FPGA数据处理单元对相位φ进行cos函数计算，当FPGA数据处理单元接收到相位φ的值后，计算出cosφ的数值；S202正弦函数计算，FPGA数据处理单元对相位φ进行sin函数计算，当FPGA数据处理单元接收到相位φ的值后，计算出sinφ的数值；S3乘法计算，FPGA数据处理单元将幅度A和步骤S201余弦函数计算获得的cosφ的数值做乘法计算，计算出A*cosφ的值，即为I的值；将幅度A和步骤S202正弦函数计算获得的sinφ的数值做乘法计算，计算出A*sinφ的值，即为Q的值。进一步的技术方案在于：还包括在步骤S201余弦函数计算之前的如下步骤，S101输入相位φ，将相位φ的信号通过网口通信单元接入FPGA数据处理单元；S102输入幅度A，将幅度A的信号通过网口通信单元接入FPGA数据处理单元。进一步的技术方案在于：还包括在步骤S3乘法计算之后的如下步骤，S401输出I，FPGA数据处理单元将I值储存在FPGA数据处理器单元并发送至DAC数模转化单元；S402输出Q，FPGA数据处理单元将Q值储存在FPGA数据处理器单元并发送至DAC数模转化单元。进一步的技术方案在于：还包括在步骤S402输出Q之后的如下步骤，S5数模转化，DAC数模转化单元接收FPGA数据处理器单元发来的I值和Q值，将I值转换成相应的模拟信号I，将Q值转换成相应的模拟信号Q，将模拟信号I和模拟信号Q发送至矢量调制单元。进一步的技术方案在于：还包括在步骤S5数模转化之后的如下步骤，S6矢量调制，矢量调制单元接收DAC数模转化单元发来的模拟信号I和模拟信号Q，模拟信号I经矢量调制单元的I端口进入矢量调制单元，模拟信号Q经矢量调制单元的Q端口进入矢量调制单元，在矢量调制单元内部，模拟信号I和模拟信号Q分别与输入信号的正交信号进行调制混频和累加。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统包括FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块，所述FPGA数据处理单元通过DAC数模转换单元与矢量调制单元依次连接并通信，余弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得cosφ的数值并发送至乘法计算模块；正弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得sinφ的数值并发送至乘法计算模块；乘法计算模块，用于FPGA数据处理单元接收幅度A的信息、余弦函数计算模块发来的cosφ的数值和正弦函数计算模块发来的sinφ的数值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与cosφ的数值做乘法计算并获得A*cosφ的值，即I的值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与sinφ的数值做乘法计算并获得A*sinφ的值，即Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：包括FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块，所述FPGA数据处理单元通过DAC数模转换单元与矢量调制单元依次连接并通信，余弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得cosφ的数值并发送至乘法计算模块；正弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得sinφ的数值并发送至乘法计算模块；乘法计算模块，用于FPGA数据处理单元接收幅度A的信息、余弦函数计算模块发来的cosφ的数值和正弦函数计算模块发来的sinφ的数值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与cosφ的数值做乘法计算并获得A*cosφ的值，即I的值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与sinφ的数值做乘法计算并获得A*sinφ的值，即Q的值，FPGA数据处理单元将I值和Q值发送至DAC数模转化单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：包括FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元以及正弦函数计算模块、余弦函数计算模块和乘法计算模块，所述FPGA数据处理单元通过DAC数模转换单元与矢量调制单元依次连接并通信，余弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得cosφ的数值并发送至乘法计算模块；正弦函数计算模块，用于FPGA数据处理单元接收相位φ的信息，计算获得sinφ的数值并发送至乘法计算模块；乘法计算模块，用于FPGA数据处理单元接收幅度A的信息、余弦函数计算模块发来的cosφ的数值和正弦函数计算模块发来的sinφ的数值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与cosφ的数值做乘法计算并获得A*cosφ的值，即I的值，FPGA数据处理单元将幅度A的信息与sinφ的数值做乘法计算并获得A*sinφ的值，即Q的值，FPGA数据处理单元将I值和Q值发送至DAC数模转化单元。


2.根据权利要求1所述的基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：还包括DAC数模转化模块，用于DAC数模转化单元接收FPGA数据处理器单元发来的I值和Q值，将I值转换成相应的模拟信号I，将Q值转换成相应的模拟信号Q，将模拟信号I和模拟信号Q发送至矢量调制单元。


3.根据权利要求2所述的基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：还包括矢量调制模块，用于矢量调制单元接收DAC数模转化单元发来的模拟信号I和模拟信号Q，将模拟信号I和模拟信号Q分别与输入信号的正交信号进行调制混频和累加。


4.根据权利要求1所述的基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：还包括PC终端和网口通信单元，所述PC终端通过网口通信单元与FPGA数据处理单元连接并通信。


5.根据权利要求1所述的基于数字矢量调制信号幅度和相位的系统，其特征在于：所述FPGA数据处理单元、DAC数模转换单元和矢量调制单元依次单向通信，所述乘法计算模块，还用于FPGA数据处理单元将I值和Q值存储于FPGA数据处理单元中。


6.一种基于数字矢量调制信号幅度和相位的方法，其特征在于：基于FPGA数...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖诚成，
申请(专利权)人：河北时光射频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13