甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明是关于一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置，其中的方法包括：对发射机的模拟输入信号进行采样、模数转换以及量化处理，获得数字输入信号的量化值；将该数字输入信号的量化值与非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，将非等高阶梯高度表中与数字输入信号的量化值最接近的阶梯高度值确定为数字输入信号的阶梯高度值；根据数字输入信号的阶梯高度值产生相应功放单元的控制信号；其中在非等高阶梯高度表中的所有相邻的两个阶梯的阶梯高度值的差值中，至少有两个差值不相同。本发明可以使发射机输出信号的波形尽可能的接近正弦波，从而使发射机的谐波趋于最佳状态，有效降低了信号失真度，并提高了发射机的性能指标。
【专利说明】甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及甚低频长波发射机技术，特别是涉及一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置。
【背景技术】
[0002]甚低频长波发射机主要用于将输入的正弦波信号通过其内部的功放单元放大后发射出去，且发射出去的信号的波形越接近正弦波越好。
[0003]甚低频长波发射机的“核心部件”是阶梯波调制器。阶梯波调制器设置于信号源与大功率功放单元之间，其作用在于，通过对发射机中各功放单元进行控制，使发射机将输入的携带有复杂信息的正弦波信号尽可能不失真的“表达出来”。阶梯波调制器自身性能的优劣会直接影响到发射机整机性能指标。
[0004]目前，现有的阶梯波调制器通常都是基于分离元器件而搭建的模拟的阶梯波调制器，且均采用等高阶梯波信号处理技术，从而现有的甚低频长波发射机输出信号的阶梯波中的各阶梯是等高的(即每个台阶的量化高度相同)，且每个阶梯上开通的功放单元的数目相同。一个具体的例子，将发射机中的所有功放单元(如120个功放单元)平均分为12组，每组功放单元(如10个功放单元)同时开通或者关断，发射机输出信号的阶梯波为12阶梯波，即发射机输出信号的正半周或负半周的最大阶梯数为12 ;从而发射机输出信号的阶梯波如图1所示。
[0005]发明人在实现本发明过程中发现:将图1中的等高阶梯波和正弦波进行对比可以明显看出，等高阶梯波的实际“形状”更接近三角波，而并非更接近正弦波。这主要是由于实际的正弦波的波形在不同的相位处其斜率是不相同的，而现有的阶梯波调制器对发射机输入信号的正弦波进行了 “等高”处理造成的；最终会导致发射机整机谐波增加，信号失真较严重，对发射机整机性能指标产生了不良影响。
[0006]有鉴于现有的甚低频长波发射机存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实际经验以及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置，能够克服现有的甚低频长波发射机存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于，克服现有的甚低频长波发射机存在的技术问题，而提供一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置，所要解决的技术问题是，使甚低频长波发射机输出信号的波形尽可能的接近正弦波，从而使发射机的谐波趋于最佳状态，并有效降低信号失真度，提高发射机性能指标。
[0008]本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。
[0009]依据本发明提出的一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法，包括下述步骤:对甚低频长波发射机的模拟输入信号进行采样，并将采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号；对所述数字输入信号进行量化处理，以获得数字输入信号的量化值；将所述数字输入信号的量化值与预先设定的非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，以确定所述非等高阶梯高度表中与所述数字输入信号的量化值最接近的阶梯高度值，并将所述最接近的阶梯高度值确定为所述数字输入信号的阶梯高度值；根据所述数字输入信号的阶梯高度值产生甚低频长波发射机中相应功放单元的控制信号，并向所述相应功放单元输出所述控制信号；其中，在所述非等高阶梯高度表中的所有相邻的两个阶梯的阶梯高度值的差值中，至少有两个差值不相同。
[0010]较佳的，前述的方法，其中所述对所述数字输入信号进行量化处理包括:将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述数字输入信号进行量化处理。
[0011]较佳的，前述的方法，其中该非等高阶梯高度表的设置方式包括:对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样，并对采样结果进行量化，以获得该正弦波的真值量化表；根据所述正弦波的真值量化表设置所述非等高阶梯高度表；其中，所述对采样结果进行量化包括:将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述采样结果进行量化。
[0012]较佳的，前述的方法，其中所述对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样的采样点数量为:一个完整的阶梯波的正半周或负半周所包含的阶梯数量与4的乘积后，与2之和。
[0013]较佳的，前述的方法，其中在一个完整的所述阶梯波中，至少有两个阶梯所对应的功放单元的数量不相同。
[0014]依据本发明提出的一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理装置，包括下述模块:采样模块，用于对甚低频长波发射机的模拟输入信号进行采样，并将该采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号；量化模块，用于对所述数字输入信号进行量化处理，以获得数字输入信号的量化值；控制模块，用于将所述数字输入信号的量化值与预先设定的非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，以确定所述非等高阶梯高度表中与所述数字输入信号的量化值最接近的阶梯高度值，并将所述最接近的阶梯高度值确定为所述数字输入信号的阶梯高度值；执行模块，用于根据所述数字输入信号的阶梯高度值产生甚低频长波发射机中相应功放单元的控制信号，并向所述相应功放单元输出所述控制信号；其中，在所述非等高阶梯高度表中的所有相邻的两个阶梯的阶梯高度值的差值中，至少有两个差值不相同。
[0015]较佳的，前述的装置，其中所述装置为所述发射机中的数字阶梯波调制器，设置于信号源与各功放单元之间。
[0016]较佳的，前述的装置，其中所述量化模块将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述数字输入信号进行量化处理。
[0017]较佳的，前述的装置，其中所述采样模块由模数转换器实现，所述量化模块以及控制模块由数字信号处理器DSP实现，且所述执行模块由现场可编程门阵列FPGA实现。
[0018]较佳的，前述的装置，其中所述非等高阶梯高度表是根据下述方式设置的:所述DSP对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样，并对采样结果进行量化，以获得该正弦波的真值量化表；所述DSP根据所述正弦波的真值量化表设置所述非等高阶梯高度表；其中，所述对采样结果进行量化包括:所述DSP将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述采样结果进行量化。
[0019]借由上述技术方案，本发明的甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置至少具有下列优点以及有益效果:本发明通过对发射机的模拟输入信号进行采样、模数转换以及量化处理，并将获得的量化值与非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，可以确定出各数字输入信号的阶梯高度值；由于本发明的非等高阶梯高度表中的阶梯高度值是基于不等高原理而设置的，因此，非等高阶梯高度表中的各阶梯的阶梯高度值完全可以根据正弦波的波形在不同的相位处其斜率不相同这一特点来设置，使所有阶梯的阶梯高度存在差异，且针对每个阶梯所对应的功放单元的数量也可以不尽相同；这样，通过根据数字输入信号的阶梯高度值对各功放单元进行相应的控制，可以使发射机输出信号的波形尽可能的接近正弦波；从而本发明提供的技术方案可以使发射机的谐波趋于最佳状态，并可以有效避免发射机输出信号的失真现象，进而提高了发射机的整机性能指标。
[0020]综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。[0021]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术的等高阶梯波与正弦波的对比示意图；
[0023]图2为本发明的甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法的流程图；
[0024]图3为本发明的将量化值进行逐一描点，并用平滑的曲线将各描点连接获得的曲线.-^4 ，
[0025]图4为本发明的采样量化值与非等高阶梯波的部分阶梯示意图；
[0026]图5为本发明的发射机输出的非等高阶梯波与正弦波的对比示意图；
[0027]图6a为本发明的基于采样量化值获得的正弦波的示意图；
[0028]图6b为本发明的非等高阶梯波的示意图；
[0029]图7为本发明的甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0030]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法和装置的【具体实施方式】、流程、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0031]实施例一、甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法。该方法的流程如附图2所示。
[0032]图2中，S200、对甚低频长波发射机的模拟输入信号进行采样，并将采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号。
[0033]具体的，本发明可以由现有的高速AD (模数)转换器按照预定采样频率对发射机的模拟输入信号(正弦波)进行采样，并将采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号。
[0034]S210、对上述模数转换后的数字输入信号进行量化处理，以获得该数字输入信号的量化值。
[0035]具体的，本发明可以由DSP (数字信号处理器)对上述模数转换后的数字输入信号进行量化处理；所谓量化处理即同比例放缩，同比例放缩的幅度可以根据实际应用来确定；一个具体的例子，将甚低频长波发射机中的功放单元的总数量作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值，以这两个幅值对上述数字输入信号进行量化处理，从而模数转换后的数字输入信号在同比例放缩后，不会超过最大正幅值，且也不会小于最小负幅值。
[0036]为方便后续流程处理，如果数字输入信号在同比例放缩后，其结果包含有小数，则可以按照四舍五入的方式对放缩结果进行取整，以使数字输入信号的量化值为整数。
[0037]对模数转换后的数字输入信号进行量化的一个具体的例子，在发射机中包含有120个功放单元的情况下，将数字输入信号的量化处理的最大正幅值设定为+ 120，将最小负幅值设定为-120，则连续的多个模数转换后的数字输入信号进行量化后的量化值如表1所示:
[0038]表1模拟输入信号的米样量化表
[0039]
【权利要求】
1.一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理方法，其特征在于，所述方法包括: 对甚低频长波发射机的模拟输入信号进行采样，并将采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号； 对所述数字输入信号进行量化处理，以获得数字输入信号的量化值； 将所述数字输入信号的量化值与预先设定的非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，以确定所述非等高阶梯高度表中与所述数字输入信号的量化值最接近的阶梯高度值，并将所述最接近的阶梯高度值确定为所述数字输入信号的阶梯高度值； 根据所述数字输入信号的阶梯高度值产生甚低频长波发射机中相应功放单元的控制信号，并向所述相应功放单元输出所述控制信号； 其中，在所述非等高阶梯高度表中的所有相邻的两个阶梯的阶梯高度值的差值中，至少有两个差值不相同。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数字输入信号进行量化处理包括: 将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述数字输入信号进行量化处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非等高阶梯高度表的设置方式包括: 对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样，并对采样结果进行量化，以获得该正弦波的真值量化表； 根据所述正弦波的真值量化表设置所述非等高阶梯高度表； 其中，所述对采样结果进行量化包括:将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述采样结果进行量化。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样的采样点数量为:一个完整的阶梯波的正半周或负半周所包含的阶梯数量与4的乘积后，与2之和。
5.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，在一个完整的所述阶梯波中，至少有两个阶梯所对应的功放单元的数量不相同。
6.一种甚低频长波发射机非等高阶梯波信号处理装置，其特征在于，所述装置包括: 采样模块，用于对甚低频长波发射机的模拟输入信号进行采样，并将采样获得的模拟输入信号转换为数字输入信号； 量化模块，用于对所述数字输入信号进行量化处理，以获得数字输入信号的量化值； 控制模块，用于将所述数字输入信号的量化值与预先设定的非等高阶梯高度表中的阶梯高度值进行比较，以确定所述非等高阶梯高度表中与所述数字输入信号的量化值最接近的阶梯高度值，并将所述最接近的阶梯高度值确定为所述数字输入信号的阶梯高度值； 执行模块，用于根据所述数字输入信号的阶梯高度值产生甚低频长波发射机中相应功放单元的控制信号，并向所述相应功放单元输出所述控制信号； 其中，在所述非等高阶梯高度表中的所有相邻的两个阶梯的阶梯高度值的差值中，至少有两个差值不相同。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置为发射机中的数字阶梯波调制器，设置于信号源与各功放单元之间。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述量化模块将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述数字输入信号进行量化处理。
9.如权利要求6或7或8所述的装置，其特征在于，所述采样模块由模数转换器实现，所述量化模块以及控制模块由数字信号处理器DSP实现，且所述执行模块由现场可编程门阵列FPGA实现。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述非等高阶梯高度表是根据下述方式设置的: 所述DSP对任意频率的一个理想的完整正弦波进行采样，并对采样结果进行量化，以获得该正弦波的真值量化表； 所述DSP根据所述正弦波的真值量化表设置所述非等高阶梯高度表； 其中，所述对采样结果进行量化包括:所述DSP将所述甚低频长波发射机中的功放单元的数量分别作为量化处理的最大正幅值和最小负幅值对所述采样结果进行量化。
【文档编号】H04L25/03GK103916143SQ201310001944
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月5日 优先权日:2013年1月5日
【发明者】张守忠, 叶进, 郭春来, 付欣 申请人:北京北广科技股份有限公司