专利名称：实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路及方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路及方法。
背景技术：
对全球数字对讲技术与市场的跟踪调查表明，2008年到2013年是模拟转为数字的变更期。在这一阶段大部分市场将会转向低成本的数字对讲，而DPMR是当今公认的商业对讲最佳解决方案。DPMR采用了 4FSK数字调制解调来取代传统的FM调制解调。目前，实现 DPMR (Data Private Mobile Radio，个人数字对讲机)的 4FSK (4-Frequency Shift Keying，4级频移键控)数字调制解调基本的方法是采用FM调制解调的单点调制VCO (压控振荡器)、和分别调制VCO和锁相环晶体的两点调制。单点调制VCO 将基带产生的4FSK信号通过低通滤波电路滤波后，调制到VCO的变容二极管，4FSK信号的电压变化使变容二极管的电容值发生变化，从而改变VCO的振荡频率，实现对4FSK信号的调制。单点调制VCO的缺点VC0调制特性曲线为高通特性，VCO调制特性曲线截止频率主要受到环路带宽及锁相环参考频率的影响。环路带宽越窄，锁相环参考频率越小，则VCO 调制特性曲线截止频率越低，造成低于IOOHz的低频调制信号基本上无法调制到载波频率上。在音频范围(300Hz 3KHz)，VCO调制特性曲线也不够平稳，相差有;T4dB，会造成调制特性曲线不平整，也就是说，信号单点调制VCO时，会造成调制失真。分别调制VCO和锁相环晶体的两点调制将基带产生的4FSK信号调制VCO的同时，也将4FSK信号通过低通滤波器滤波，调制锁相环晶体，由于锁相环晶体为压控温补晶体，当4FSK信号的电压发生变化时，锁相环晶体的输出频率也同样发生变化，同时锁相环输出频率也相应变化。两点调制共同作用，从而实现对4FSK信号的调制。分别调制VCO和锁相环晶体的两点调制的缺点一方面，单点调制VCO有高通特性；另外一方面，单点调制锁相环晶体有低通特性，如果合理的结合两者的特性，就有可能得到平稳的调制特性曲线。但在调试中，两条调制特性曲线合成后，得到一条平稳的调制特性曲线比较困难，而且由于是两条调制特性曲线合成为一条调制特性曲线，合成的结果很难保证同设计和仿真中一致。虽然比单点调试VCO有所改善，但调制特性曲线还是很难达到平稳。在无线通信系统中，信号调制过程的频率响应曲线直接影响信号在传输过程中的失真度，从而影响通信的质量。如果调制过程中频率特性曲线平稳，也就是信号在调制过程中，信号不会因为信号频率的不同产生衰减，这样信号就如同无失真的传输，也就是保证的通信的质量。同时在模拟对讲机方案中，频率特性曲线不平稳，只会造成音频的失真，但在 DPMR的数字对讲机方案中，频率特性曲线的不平稳，会造成解码错误，导致整个通信的错误甚至终止。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何得到性能更优的DPMR的4FSK信号调制特性曲线。为了解决上述问题，本发明提供了一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路，包括
锁相环电路，用于产生一个载波输出；所述载波输出用于承载4级频移键控信号，得到载频输出；所述锁相环电路采用小数分频。
进一步地，所述锁相环电路包括 压控振荡器，用于产生振荡频率并输出；
分频器，采用小数分频，对压控振荡器产生的振荡频率进行分频后输出； 参考晶体，用于根据4级频移键控信号，改变参考时钟的频率； 鉴相器，用于比较所述参考时钟和所述分频器输出的频率的相位差，根据该相位差产生泵电流电压；
环路低通滤波器，用于对所述泵电流电压进行低通滤波后发送给所述压控振荡器。进一步地，所述参考晶体为压控温补晶体。进一步地，所述环路低通滤波器还用于使环路带宽达到11kHz。本发明还提供了一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制方法，包括 将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出；
所述锁相环电路采用小数分频。进一步地，将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出的步骤包括
根据从调制信号源接收的4级频移键控信号，改变锁相环电路中参考时钟的频率； 根据参考时钟和小数分频后的振荡频率之间的相位差产生泵电流电压； 对所述泵电流电压进行低通滤波后输入给锁相环电路中的压控振荡器； 输出所述压控振荡器产生的振荡频率，并对该振荡频率进行小数分频。本发明的技术方案通过单点调试锁相环中的参考晶体，可以有效的保证DPMR的 4FSK信号所要求的调制特性曲线，不但保证了低频部分的有效调制，同时保证在所有DPMR 的4FSK信号要求的频率范围内调制特性曲线几乎为水平。本发明简化了电路形式，同时能得到性能更优的DPMR的4FSK信号调制特性曲线，提高DPMR的4FSK信号的调制特性，使其在调制过程中减少信号调制失真。
图1是实施例一的4级频移键控信号调制电路的示意框图； 图2是实施例一中仿真得到的特性曲线图。
具体实施例方式下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
实施例一，一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路，包括
锁相环电路，用于产生一个载波输出；所述载波输出用于承载4级频移键控信号，得到载频输出；所述锁相环电路采用小数分频。
本实施例中，所述锁相环电路具体可以包括
压控振荡器，指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路，用于产生振荡频率并输出；
分频器，采用小数分频，对压控振荡器产生的振荡频率进行分频后输出； 参考晶体，用于根据4级频移键控信号，改变参考时钟的频率； 鉴相器，用于比较所述参考时钟和所述分频器输出的频率的相位差，根据该相位差产生泵电流电压；
环路低通滤波器，用于对所述泵电流电压进行低通滤波后发送给所述压控振荡器。本实施例中，所述参考晶体可以但不限于采用压控温补晶体。所述环路低通滤波器除了有低通滤波作用外，还可借助于合理地选择各元件参数来校正环路；可按照现有技术选择环路低通滤波器中的元件参数，使环路带宽达到预定目标。本实施例中，所述环路低通滤波器还用于使环路带宽达到11kHz。本实施例中，所述锁相环电路的工作原理为首先设定参考晶体频率为&，当压控振荡器产生的频率经过分频器后与预先设定频率&进行比较，两者之间产生相位差，这时频率合成器中的鉴相器同样产生相应的泵电流电压，泵电流电压经过环路低通滤波器改变压控振荡器产生的振荡频率，从而形成反馈回路，直到&稳定到需要的频率上。所以4FSK 信号可通过改变参考晶体的频率，最终将4FSK信号调制到压控振荡器输出的本地频率上。本实施例中，所述锁相环电路并不限于上述形式，还可以采用其它实现形式的锁相环电路，只要能保证环路带宽提高即可。本实施例单独调制锁相环中的参考晶体，完成DPMR的4FSK信号的调制；DPMR的 4FSK信号的主要频谱范围分布在OHz到1. 2KHz，单独调制锁相环晶体调制特性曲线为低通特性，所以必须保证调制特性曲线的低通截止点高于1. 2KHz ；同时调制特性曲线截止频率主要受到环路带宽及锁相环参考频率的影响。环路带宽越窄，锁相环参考频率越小，调制特性曲线截止频率越低。在固定锁相环晶体频率下，要提高调制特性曲线的截止频率，须提高环路带宽的宽度。本实施例采用小数分频后，分频数N大大减小(整数分频分频数一般数量级为万，小数分频N值一般数量级为十)，在保证N值减小的前提下，加上改变环路低通滤波器的参数，使之得到性能较好的曲线。当环路带宽为IlkHz时，使用Matlab仿真得到单点调制参考晶体的调制特性图如图2所示，当调制信号的频率为OHz 1. 2KHz时，调制幅度变化为_3dB -2. 85dB,也就是在DPMR的4FSK调制信号频率范围内，幅频特性基本无变化。影响环路带宽的因素很多，本实施例通过小数N分频频率合成器和改变环路低通滤波器的传递函数，从而提高环路带宽，最终提高单点调制锁相环晶体的频率特性曲线的低通截止点，得到一条几乎水平的4FSK信号调制的频率特性曲线。采用本发明，可以通过单独调制锁相环晶体，完成对DPMR的4FSK信号的调制。同单点调制VCO相比0Hz到300Hz频率响应特性基本平滑，没有明显衰减，使300Hz以下低
5频的DPMR的4FSK信号可以有效的调制到载波。同时提高了 300Hz到1. 2KHz频率特性曲线的平稳度，使300Hz到1.2KHz的DPMR的4FSK信号在调制过程中调制失真更小。同分别调制VCO和锁相环晶体相比简化了电路形式，降低了电路调试的复杂性。而且在DPMR的 4FSK信号要求的频率范围内，频率特性曲线更加平稳，调制失真度更低。实施例二、一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制方法，包括 将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出； 所述锁相环电路采用小数分频。本实施例中，将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出的步骤具体可以包括
根据从调制信号源接收的4级频移键控信号，改变锁相环电路中参考时钟的频率； 根据参考时钟和小数分频后的振荡频率之间的相位差产生泵电流电压； 对所述泵电流电压进行低通滤波后输入给锁相环电路中的压控振荡器； 输出所述压控振荡器产生的振荡频率，并对该振荡频率进行小数分频。其它实现细节可参见实施例一。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路，其特征在于，包括锁相环电路，用于产生一个载波输出；所述载波输出用于承载4级频移键控信号，得到载频输出；所述锁相环电路采用小数分频。
2.如权利要求1所述的调制电路，其特征在于，所述锁相环电路包括 压控振荡器，用于产生振荡频率并输出；分频器，采用小数分频，对压控振荡器产生的振荡频率进行分频后输出； 参考晶体，用于根据4级频移键控信号，改变参考时钟的频率； 鉴相器，用于比较所述参考时钟和所述分频器输出的频率的相位差，根据该相位差产生泵电流电压；环路低通滤波器，用于对所述泵电流电压进行低通滤波后发送给所述压控振荡器。
3.如权利要求2所述的调制电路，其特征在于 所述参考晶体为压控温补晶体。
4.如权利要求2所述的调制电路，其特征在于所述环路低通滤波器还用于使环路带宽达到11kHz。
5.一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制方法，包括将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出； 所述锁相环电路采用小数分频。
6.如权利要求5所述的调制方法，其特征在于，将4级频移键控信号调制到锁相环电路产生的载波输出上，得到载频输出的步骤包括根据从调制信号源接收的4级频移键控信号，改变锁相环电路中参考时钟的频率； 根据参考时钟和小数分频后的振荡频率之间的相位差产生泵电流电压； 对所述泵电流电压进行低通滤波后输入给锁相环电路中的压控振荡器； 输出所述压控振荡器产生的振荡频率，并对该振荡频率进行小数分频。
全文摘要
本发明公开了一种实现个人数字对讲机的4级频移键控信号调制电路及方法；方法包括接收4级频移键控信号；采用锁相环电路对所述4级频移键控信号进行射频输出；所述锁相环电路采用小数分频。本发明能够得到性能更优的DPMR的4FSK信号调制特性曲线。
文档编号H04L27/12GK102523183SQ20111044558
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者杨亮, 江雄杰 申请人:大唐微电子技术有限公司