Hy2580超窄带通讯模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种通讯模块，尤其涉及一种HY2580超窄带通讯模块。
【背景技术】
[0002] 随着人们对信息传输速率要求的不断提升，通信系统的发展正朝着宽带化、高速 化的方向迈进。随着无线通信不断向高传输速率发展以及军事领域信息化战争的需要，人 们对通信的需求越来越高。然而通信频谱是有限的，有效使用有限的频谱就成为人们研究 的焦点。我们知道，传统的无线通信系统频谱利用率在5bit/s/Hz以下，QAM调制虽然可 以提供很高的频带利用率，但是却以功率的指数倍增长为代价。理论上如果要将带宽压缩 1/10,则需要付出10000倍的发射功率，这几乎是不可能实现的。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可以在25kHz的带宽内 实现2Mbit的传输速率，即可在传统的25kHz语音通信信道内实现视频图像传输的HY2580 超窄带通讯模块。
[0004] 本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
[0005] -种HY2580超窄带通讯模块，包括预选处理器、第一本振频率源、第二本振频率 源、ADC、FPGA、DAC和放大滤波器，所述预选处理器的输入端与所述通讯模块的输入端连接， 所述预选处理器的输出端和所述第一本振频率源的输出端均与所述ADC的输出端连接，所 述ADC的输出端与所述FPGA的输入端连接，所述FPGA的输出端与所述DAC的输入端连接， 所述DAC的输出端和所述第二本振频率源的输出端均与所述放大滤波器的输入端连接，所 述放大滤波器的输出端与所述通讯模块的信号输出端连接。
[0006] 具体地，所述FPGA包括超窄带解调器、基带解码器、通讯协议管理模块、DSP控制 管理模块、高速数据通信接口、基带编码器和超窄带调制器，所述超窄带解调器的输入端与 所述ADC的输出端连接，所述超窄带解调器的输出端与所述基带解码器的输入端连接，所 述基带解码器的输出端与所述高速数据通信接口的输入端连接，所述高速数据通信接口的 输出端与所述基带编码器的输入端连接，所述基带编码器的输出端与所述超窄带调制器的 输入端连接，所述超窄带调制器的输出端与所述DAC的输入端连接，所述通讯协议管理模 块和所述DSP控制管理模块均与所述高速数据通信接口双向连接。
[0007] 具体地，所述超窄带解调器包括冲击滤波器、包络检波器、多个积分判决器和多路 复用器，所述冲击滤波器的输入端与所述ADC的输出端连接，所述冲击滤波器的输出端与 所述包络检波器的输入端连接，所述包络检波器的输出端与多个所述积分判决器的输入端 连接，多个积分判决器的输出端均与所述多路复用器的输入端连接，所述多路复用器的输 出端与所述基带解码器的输入端连接。
[0008] 优选地，所述冲击滤波器为拥有1对共辄零点和3对共辄极点的数字冲击滤波器。
[0009] 具体地，所述超窄带调制器包括波形样本模块、伪随机序列发生器和时钟发生器， 所述波形样本模块的输入端与所述基带编码器的输出端连接，所述波形样本模块的输出端 与所述DAC的输入端连接，所述波形样本模块的调制端与所述伪随机序列发生器的输出端 和所述时钟发生器的输出端连接，所述伪随机序列发生器的时钟信号端和所述DAC的时钟 信号端均与所述时钟发生器的输出端连接。
[0010] 进一步，所述超窄带调节器还包括数字滤波器，所述数字滤波器设置在所述波形 样本模块与所述DAC之间，所述数字滤波器的时钟信号端与所述时钟发生器的输出端连 接。
[0011] 优选地，所述数字滤波器为单零点单极点滤波器，且其零点位于极点的左侧，载频 位于滤波器中心频率左侧。
[0012] 优选地，所述第一本振频率源采用数字频率合成技术与锁相频率合成技术的混合 技术，且其工作频率为1000MHz~200MHz，所述第二本振频率源采用锁相频率合成技术，且 其工作频率为900MHz。
[0013] 本实用新型的有益效果在于：
[0014] (1)采用超窄带调制调制技术，充分利用单个码元周期的相位跳变位置来携带多 进制信息，通过在相位调制时段随机选择相位极性去除线谱，并通过功率谱调节系数调整 频谱结构从而改善能量利用率，通过FPGA和DAC数字信号处理平台实现编码、调制、滤波数 模转换输出
[0015] (2)采用超窄带多路判决解调技术，通过数字冲击滤波器可利用通带内的极窄"陷 波-选频"特性将多元位置随机极性MCP-EBPSK调制信号中的微弱调相转化为对应位置的 寄生调幅，并辅以包络检波和自适应门限判决的方式进行解调，通过FPGA和ADC数字信号 处理平台实现模数转换、滤波、解码、高速数字接口输出。
[0016] (3)采用DDS和PLL频率合成技术，对DDS器件及PLL芯片进行组合控制，确保组 件的最优性能：极短的变频时间、极低的相位噪声、灵活快速的通信控制方式、极低的功耗。
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型所述HY2580超窄带通讯模块的结构框图；
[0018] 图2是本实用新型所述超窄带调制器的结构框图；
[0019] 图3是本实用新型所述超窄带解调器的结构框图；
[0020] 图4是本实用新型的调制输出波形图；
[0021] 图5是本实用新型的解调波形图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
[0023] 如图1所示，本实用新型HY2580超窄带通讯模块，包括预选处理器、第一本振频率 源、第二本振频率源、ADC、FPGA、DAC和放大滤波器，预选处理器的输入端与通讯模块的输 入端连接，预选处理器的输出端和第一本振频率源的输出端均与ADC的输出端连接，ADC的 输出端与FPGA的输入端连接，FPGA的输出端与DAC的输入端连接，DAC的输出端和第二本 振频率源的输出端均与放大滤波器的输入端连接，放大滤波器的输出端与通讯模块的信号 输出端连接，FPGA包括超窄带解调器、基带解码器、通讯协议管理模块、DSP控制管理模块、 高速数据通信接口、基带编码器和超窄带调制器，超窄带解调器的输入端与ADC的输出端 连接，超窄带解调器的输出端与基带解码器的输入端连接，基带解码器的输出端与高速数 据通信接口的输入端连接，高速数据通信接口的输出端与基带编码器的输入端连接，基带 编码器的输出端与超窄带调制器的输入端连接，超窄带调制器的输出端与DAC的输入端连 接，通讯协议管理模块和DSP控制管理模块均与高速数据通信接口双向连接。
[0024] 如图3所示，超窄带解调器包括冲击滤波器、包络检波器、多个积分判决器和多路 复用器，冲击滤波器的输入端与ADC的输出端连接，冲击滤波器的输出端与包络检波器的 输入端连接，包络检波器的输出端与多个积分判决器的输入端连接，多个积分判决器的输 出端均与多路复用器的输入端连接，多路复用器的输出端与基带解码器的输入端连接。
[0025] 根据冲击滤波包络幅度和位置的差异，M进制调制信号的冲击包络被分为A/-1路 分别进行积分判决，第W(ISSM-I)路判决器只负责区分符号"m"，即只在码元周期内符号 "m"可能出现的位置附近对冲击包络样本积分后依据"门限/W"进行判决，以区分符号"w" 与符号"0"。即该解调器利用冲击滤波包络的幅度区分符号"m"与符号"0"，利用符号"m" 在码元周期内出现的位置（相对于符号"1"的时延）来区分各个非"0"信息符号。然后，利 用多路复用器将A/-1路判决结果合并输出，即得到最终的M进制信息序列的解调结果（如 果AM路判决器的输入信号均未超过相应的门限值，则最后的解调结果就判决为符号"0"）。 由于在没有符号间干扰时，各路的判决输出结果在时间上互不重叠，因而多路复用器的输 出就是M-I路判决器输出结果的叠加。
[0026] 冲击滤波器为拥有1对共辄零点和3对共辄极点的数字冲击滤波器。
[0027] 数字冲击滤波器可利用通带内的极窄"陷波-选频"特性将多元位置随机极性 MCP-EBPSK调制信号中的微弱调相转化为对应位置的寄生调幅，并辅以包络检波和自适应 门限判决的方式进行解调，选用1对共辄零点和3对共辄极点的数字冲击滤波器，其系统的 传递函数表达式为：
[0029] 信号经过该冲击滤波器滤波并取包络，以消除信号相位随机极性的影响，波形如 解调图5所示（从上到下依次为信息符号，调制波形，冲击波形和冲击包络）。可以看出， "0"码元和非"0"码元的冲击包络在幅度上有差异，非"0"码元的冲击包络在位置上有差 异。依据冲击包络幅度和位置的差异，设计基于多路门限判决方式的解调器。
[0030] 如图2所示，超窄带调制器包括波形样本模块、数字滤波器、伪随机序列发生器和 时钟发生器，波形样本模块的输入端与基带编码器的输出端连接，波形样本模块的输出端 与DAC的输入端连接，波形样本模块的调制端与伪随机序列发生器的输出端和时钟发生器 的输出端连接，伪随机序列发生器的时钟信号端和DAC的时钟信号端均与时钟发生器的输 出端连接，数字滤波器设置在波形样本模块与DAC之间，数字滤波器的时钟信号端与时钟 发生器的输出端连接。
[0031] 超窄带调制器充分利用单个码元周期的相位跳变位置来携带多进制信息，通过在 相位调制时段随机选择相位极性去除线谱，并通过功率谱调节系数调整频谱结构从而改善 能量利用率，其在一个码元周期[0,AT]的波形表达式为：
[0034] 其中，k= 0、l……，M-1代表M进制符号，有M>2种不同的取值，Sk(t)为符号"k" 代表的调制波形，T。= 2 /co为载波周期，码元周期为NT。;持续了N>1个载波周期，非 "0"码元的相位调制时段KT。;持续了K〈N个载波周期，0frg〈l为符号保护间隔控制因子， Ie{-1，1}决定相位随机调制的极性，〇〈Af1为调相指数，n€ (0，1]为功率谱形状 调节系数，由M、K、N、A、n和&共同构成了改变信号带宽、传输码率和解调性能的"调制 指数"。