应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及幅度调制技术领域，尤其涉及大深度高精度的幅度调制技术领域，具 体是指一种应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法。
【背景技术】
[0002] 信息信号通过一定的传输介质在发射机和接收机之间进行传送，但信号的原始形 式一般不适合传输，因此，必须转换它们的形式，将低频信息信号加载到高频载波信号的过 程叫做调制。
[0003] 数字电路的发展给模拟调制功能带来了更多新思路。
[0004] 模拟调制在信号源系统中具有十分重要的作用，通过调制，可以进行频谱搬移，把 调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信 道多路复用的已调信号，这有助于提高系统传输的有效性和可靠性。高频载波的振幅随调 制信号瞬时值而改变的过程叫做调幅（AM)。
[0005] 信号源中最常用的幅度调制方式是用正弦波作为载波并将低频信息信号加载到 高频载波信号的过程。而自动电平控制（AutoLevelControl，简称为ALC)电路是实现信 号源的幅度调制（AM)功能，同时保证信号发生器的输出功率精度的核心单元。自动电平控 制一般通过对链路中可变衰减器（VVA)和射频放大器的控制和选择来实现幅度调制和电 平控制。
[0006] -般情况下，链路中的可变衰减器、放大器等射频功率器件的频率响应是非线性 的，这时调制信号的调制深度和调制失真的指标可能会随着载波频率和调制速率的变化而 变化，幅度调制的指标会随着载波频率的升高而变的准确性越来越差，受链路中放大器频 率响应的影响，随着频率的升高链路增益变小导致ALC的最大输出功率会逐渐减小。因此 长期以来在低频段幅度调制的准确度较高，但随着频率的升高，调幅的深度和准确度很难 做到很高。以上因素对自动电平控制链路提出了更高的要求，增大了研发的难度和成本。而 对于批量仪器，各个模块的性能因为频率响应的非线性会给仪器指标的校准带来额外的工 作量。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现利用校准数 据、采用一种数字化的幅度调制输出机制、实现超大的调制深度并实现精确控制、具有更广 泛应用范围的应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法具有 如下构成：
[0009] 该应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法，其主要特点是，所述的方法包 括以下步骤：
[0010] (1)根据射频微波信号源的校准数据建立关于频率和功率对应的查找表；
[0011] (2)将待调制信号转化为设定调制率条件下各个时刻的功率值；
[0012] (3)在所述的频率和功率对应的查找表中查找到对应的功率值并输出对应点的 值；
[0013] (4)将所得到的所有点的值进行处理输出完整包络曲线。
[0014] 较佳地，所述的步骤（1)，具体为：
[0015] 对射频微波信号进行校准后得到每个频率点在ALC环路动态范围内对应的从小 到大的功率值并根据每个频率点和对应的功率值得到查找表。
[0016] 较佳地，所述的步骤（2)，具体为：
[0017] 将所述的调制信号与载波信号合成并转化为设定调制率条件下各个时刻的功率 值。
[0018]更佳地，所述的步骤（3)，具体为：
[0019] 当调制波形为正弦波时，根据以下公式得到在不同调制率和调制深度下的调制信 号的功率值包络，
[0020]
[0021] P〇utmax= P c+Pgainmax (l_2)
[0022] P〇utmin= P c_Pgainmax
[0023] Pn=Poutnax ·sin(2 3i·fn ·t) (1-3)
[0024] Pout=PC+Pn=Pc+Poutnax ·sin(2π·fn ·t) (1-4)
[0025] 其中，Pgain_为调制信号的功率随调制深度变化的最大值，
[0026]depth为调制深度，
[0027] _为调制信号的最大输出功率，
[0028]Ρ。为载波的输出功率，
[0029]P"为调制信号的输出功率，
[0030] 为调制信号的输出功率，
[0031]圪为调制信号的调制率。
[0032] 公式（1-4)给出了最常用的正弦波调制的包络功率输出公式，其他调制波形如三 角波、锯齿波、方波等同理可得。
[0033] 较佳地，所述的步骤（3)和（4)之间，还包括以下步骤：
[0034] (3-1)对没有在所述的查找表中查找到的功率值计算对应点的值。
[0035] 更佳地，所述的步骤（3-1)，包括以下步骤：
[0036] (3-1-1)将没有在所述的查找表中查找到的功率值与理论取到的功率值进行对 比，如果在设定的容差范围之内，则继续步骤（3-1-3)，否则继续步骤（3-1-2);
[0037] (3-1-2)舍弃该功率值对应的点并采用最小二乘法在该点附近重新取点，然后继 续步骤（3-1-3);
[0038] (3-1-3)由距离该功率值最近的功率值所对应的点的值进行拟合得到该点的值。
[0039] 较佳地，所述的将所得到的所有点的值进行处理输出完整包络曲线，包括以下步 骤：
[0040] 将查表得到的所有对应点的值输出至数模转换器得到完整包络曲线。
[0041] 采用了该发明中的应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法，具有如下有益 效果：
[0042] 本发明中工作量最大的部分是功率查找数据库的建立，而在本发明中这个数据库 为仪器校准数据的一部分，直接调用即可，没有增加额外工作量；本发明最终输出的幅度值 是经过公式直接推导产生，生成的值精确到调制范围内几乎每一个具体的功率点，这些点 都是校准过后准确的点，最后生成的包络不像传统调制方式那样受到链路中关键器件频率 响应的影响，输出的调制信号的包络通过软件验证即可直接作为最后的输出信号；该调制 信号不用经过再校准，在保证了准确性的前提下，节省了大量了调试时间，具有更广泛的应 用范围。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明的应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法的流程图。
[0044] 图2为射频微波信号源的信号自动校准的流程图。
【具体实施方式】
[0045] 为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的 描述。
[0046] 为了解决以上问题，本发明提供了一种应用于射频微波信号源的数字化幅度调制 方法，将射频微波信号源的信号经过自动校准得到校准数据后，利用校准数据建立一个关 于频率和功率对应的查找表。进行幅度调制时，将调制信号进行预处理，通过专门推导的转 化公式将其与载波信号合成，直接转化为设定调制率条件下每个特定时刻的功率值，通过 查找已经建立的数据查找表，找到对应的功率值，直接输出该点的值，所有点的值均可通过 软件计算查找，然后批量生成，最后得到并输出完整的包络曲线。该发明可实现调幅功能的 精确控制，在不需要对AM进行单独校准的情况下，调制深度和调制率都可以得到保证。
[0047] 大动态自动电平控制模块包括：可变衰减器、放大器和检波器；为实现大动态范 围的要求，可变衰减器为多级可变衰减器级联，由DAC输出的信号来同时控制其衰减量。放 大器为固定增益放大器，可用于补偿链路中射频开关和可变衰减器的插入损耗，满足链路 最大输出功率要求。
[0048] 自动校准与数据查找表建立包括：自动校准是信号源精度输出的必要过程，本发 明充分利用了信号源校准的数据成果，将校准数据建立一个频率和功率对应的数据库，校 准数据库是本发明的基础，但是该数据库的建立并没有耗费大量精力。基于该数据库，本发 明通过一种全新的机制完成了幅度调试的功能与指标。本发明通过设定的调制率和调制深 度，经过软件的计算转换为其对应的功率值，软件不断自动找到数据库中对应的校准数据， 最后将调制信号发出，以上运算和控制由上位机和FPGA配合完成，运算速率和控制速率完 全满足调制率范围内的要求。形成的调制信号的包络由于采用了经过校准后的数据生成， 包络理论上绝对精准。即使算上硬件校准不可避免的误差，不需要经过常用幅度调制方式 的再校准，也可直接输出高精度的幅度调制信号；在大动态ALC电路的支持下，调制深度也 能达到极高的标准，在校准后ALC模块40dB动态的支持下，理论上可以实现99%的调制深 度。
[0049] 本发明的应用于射频微波信号源的数字化幅度调制方法包括以下步骤：
[0050] (1)根据射频微波信号源的校准数据建立关于频率和功率对应的查找表；
[0051] (2)将待调制信号转化为设定调制率条件下各个时刻的功率值；
[0052] (3)在所述的频率和功率对应的查找表中查找到对应的功率值并输出对应点的 值；
[0053] (4)将所得到的所有点的值进行处理输出完整包络曲线。
[0054] 较佳地，所述的步骤（1 )，具体为：
[0055] 对射频微波信号进行校准后得到每个频率点在ALC环路动态范围内对应的从小 到大的功率值并根据每个频率点和对应的功率值得到查找表。
[0056]较佳地，所述的步骤（2)，具体为：
[0057] 将所述的调制信号与载波信号合成并转化为设定调制率条件下各个时刻的功率 值。
[0058]更佳地，所述的步骤（3)，具体为：
[0059] 当调制波形为正弦波时，根据以下公式得到在不同调制率和调制深度下的调制信