一种用于语音信号调制的全数字短波激励器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种短波激励器，尤其涉及一种用于语音信号调制的全数字短波激励 器，用于实现对输入语音信号的调制，该发明属于短波通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着无线和有线通信技术的进步，卫星通信和光纤通信以其通信质量好， 通信速率高等优点，成为通信市场的主流。但卫星通信和光纤通信需要建设大量的基础设 施，如基站、卫星地面站、中继站、通信线缆等。这导致投入成本高，不能灵活机动、战时抗摧 毁性不好。相反，短波通信依靠电离层通信，通信成本低，广泛用于海事、渔业、军事等领域。 特别是在军事领域，短波通信作为军事通信的最后通信保障具有抗摧毁性好、机动性强等 优点，一直受到国内外短波通信研宄领域的重视，一些新技术新方法也应用于短波电台中， 提高了短波通信的自动化水平、增强了可靠性。
[0003] 然而传统短波电台中信号的传输多采用单一的调制模式，这已不能满足现代短波 电台的需求。利用有限的资源实现系统可靠性高且调制模式多样的调制系统成为了现代短 波电台的研宄重点。
[0004] 针对以上特点设计一种能够实现多种调制方式的全数字短波激励器具有重要意 义。
【发明内容】
[0005] 1、目的：本发明的目的是提供一种用于语音信号调制的全数字短波激励器，该 激励器基于维弗法进行优化，摒除了现代短波电台的薄弱环节，构建了一种集多种调制方 式于一体的通用性结构，该结构通过模式选择能够对输入语音信号完成常规双边带调幅 (AM, Amplitude Modulation)、上边带调制（USB, Upper-sideband Modulation)、下边带 调制（LSB, Lower-sideband Modulation)和独立边带调制（ISB, Independent-sideband Modulation)四种调制并且可以实现等幅报的传送，该结构通过配置系数可以实现输入信 号带宽可选及调制参数软件可设。在算法实现上，采用软件无线电的思想对信号进行全数 字化处理，以适应现代短波电台的新要求。
[0006] 2、技术方案：
[0007] 如图1所示，本发明一种用于语音信号调制的全数字短波激励器，该激励器由四 部分组成，包括：前端模数转换A/D (序号01)、数字信号处理单元（序号02)、数字上变频 模块（序号03)和硬件模块（序号07)，它们之间的位置连接关系及信号走向是：前端模数 转换A/D的输出连接到数字信号处理单元，数字信号处理单元的输出连接到数字上变频模 块；信号走向是输入信号首先进入前端模数转换A/D，经前端模数转换A/D采样后的信号进 入数字信号处理单元进行预处理，经过数字信号处理单元处理后的信号进入数字上变频模 块进行上变频处理，经过数字上变频模块处理后的输出信号进入硬件模块进行滤波放大处 理，硬件模块处理后的输出信号即为激励器的输出。其中，前端模数转换A/D使用现成的 产品；数字信号处理单元在现场可编程门阵列（FPGA)中实现；数字上变频模块使用AD9788 的部分功能实现；硬件模块使用现成的产品。
[0008] 所述的前端模数转换A/D包括：一支路A/D (序号10)和二支路A/D (序号20)。两 者之间的关系是并列的，一支路信号输入一支路A/D实现前端模数转换，二支路信号输入 二支路A/D实现前端模数转换。前端模数转换A/D以恒定的采样率将输入的模拟语音信号 变换为数字信号，前端模数转换A/D使用现成的产品即可。
[0009] 所述的数字信号处理单元包括一支路单路调制模块（序号04)、二支路单路调制 模块（序号05)、频率调整模块（序号06)、数字信号处理单元同相支路加法器（序号57) 和数字信号处理单元正交支路加法器（序号58)。它们之间的位置连接关系及信号走向是： 一支路单路调制模块的输出同相支路连接到数字信号处理单元同相支路加法器作为一路 输入，输出的正交支路连接到数字信号处理单元正交支路加法器作为一路输入；二支路单 路调制模块的输出连接到频率调整模块，频率调整模块的输出同相支路连接到数字信号处 理单元同相支路加法器作为另一路输入，输出正交支路连接到数字信号处理单元正交支路 加法器作为另一路输入。数字信号处理单元主要完成对输入信号的一级调制和采样率的提 升，利用一支路单路调制模块可以实现常规双边带调幅和单边带调制，利用一支路单路调 制模块和二支路单路调制模块分别生成下边带和上边带调制信号后相加，即可实现独立边 带调制。
[0010] 该一支路单路调制模块包括一支路幅度调节AGC(序号11)、一支路基带滤波器 (序号12)、一支路功率调节AGC (序号13)、一支路直流分量加法器（序号30)、一支路直流 分量DC1 (序号31)、一支路一级调制同相支路乘法器（序号32)、一支路同相支路低通滤波 器（序号33)、一支路同相支路内插滤波器（序号34)、一支路一级调制载波NCO (序号35)、 一支路一级调制正交支路乘法器（序号36)、一支路正交支路低通滤波器（序号37)、一支 路正交支路内插滤波器（序号38)。它们之间的位置连接关系是：一支路幅度调节AGC的 输出连接到一支路基带滤波器，一支路基带滤波器的输出连接到一支路功率调节AGC ; - 支路功率调节AGC的输出分成两路一方面和一支路直流分量DC1共同连接到一支路直流分 量加法器作为输入，一支路直流分量加法器的输出与一支路一级调制载波NCO的余弦输出 共同连接到一支路一级调制同相支路乘法器作为输入，另一方面一支路功率调节AGC的输 出与一支路一级调制载波NCO的正弦输出共同连接到一支路一级调制正交支路乘法器作 为输入；一支路一级调制同相支路乘法器的输出连接到一支路同相支路低通滤波器，一支 路同相支路低通滤波器的输出连接到一支路同相支路内插滤波器；一支路一级调制正交支 路乘法器的输出连接到一支路正交支路低通滤波器，一支路正交支路低通滤波器的输出连 接到一支路正交支路内插滤波器。它们之间的信号走向是：由一支路A/D输出的数字信号 进入一支路单路调制模块，首先经过一支路幅度调节AGC，一支路幅度调节AGC使用查找表 算法实现，对输入信号幅度进行检测并调节，稳定环路增益，使得输出信号幅度基本稳定在 恒定值；一支路幅度调节AGC的输出信号经过一支路基带滤波器滤除带外噪声，一支路基 带滤波器使用FIR滤波器，利用FPGA中的IP核实现；经过一支路基带滤波器滤波后的信号 在不同频率分量功率会有所波动，再通过一支路功率调节AGC，一支路功率调节AGC使用查 找表算法实现，调节不同频率分量的信号功率差在较小的范围内，从而调节独立边带调制 时两路调制信号的功率达到平衡；经一支路功率调节AGC后的输出分为两路：同相支路和 正交支路，同相支路信号与一支路直流分量DC1共同作为一支路直流分量加法器的输入，在 AM调制时，一支路直流分量DC^根据需要配置的可设常数值，单边带调制时，一支路直流 分量DC1S O ;-支路一级调制载波NCO使用直接频率合成算法（DDS)实现，负责产生和标 称载波频率相同的两路固定本地载波，两路载波相位相差90° ;-支路直流分量加法器的 输出和一支路一级调制载波NCO的余弦输出共同作为一支路一级调制同相支路乘法器的 输入，正交支路和一支路一级调制载波NCO的正弦输出共同作为一级调制正交支路乘法器 的输入，一支路一级调制同相支路乘法器和一支路一级调制正交支路乘法器作为一级上变 频器使用，利用FPGA中的IP核实现，计算同相及正交支路信号和本地载波相乘的结果，将 输入信号上变频到一级载波频率上；一支路一级调制同相支路乘法器和一支路一级调制正 交支路乘法器的输出结果分别进入一支路同相支路低通滤波器和一支路正交支路低通滤 波器，滤波器利用FPGA中的IP核实现，用于滤除一级调制后信号中的和频分量；一支路同 相支路低通滤波器和一支路正交支路低通滤波器的输出分别作为一支路同相支路内插滤 波器和一支路正交支路内插滤波器的输入，一支路同相支路内插滤波器和一支路正交支路 内插滤波器均由一级半带滤波器和三级级联积分梳状滤波器级联而成，其中级联积分梳状