数字射频调制理论及实现
Theory and Implementation of Digital Radio Frequency Modulation
随着通信技术产业的高速发展,互联网产业与多媒体产业得到了巨大的发展空间.比如:互联网游戏、移动终端设备、社交网络、视频会议、远程控制等都得到了广泛的运用.在无线通信系统中,为了满足和适应越来越多用户的需求,要求数据传输速率越来越快,这就需要提高功率放大器的性能,使其在更高的频率带宽内,得到更高的输出功率.因此对高效的数字射频功率放大器的研究成为了研究者的必然选择.调制器作为数字射频功率放大器的核心,起着模/数转换的重要作用.然而基于Sigma-Delta数字调制技术所设计的调制器具有失真小、效率高并且不易受到电磁干扰等优点.本文主要采用Sigma-Delta数字调制技术针对驱动数字功率放大器设计了一种数字调制结构.论文首先分析了Sigma-Delta调制器的工作原理,在此基础上通过分析不同结构的Sigma-Delta调制器的设计理论,建立本设计的调制器结构模型.根据所设计的调制器结构推导出系统传输函数与噪声传输函数,确定调制器的阶数及形态(级联或单环)、稳定性等相应的性能指标.然后通过Matlab Simulink软件对所设计的调制器结构进行建模及仿真,通过分析不同非理想因素对调制器性能的影响,得到了调制器的输出波形及不同非理想因素下调制器系统结构频谱输出结果.最后运用Verilog语言对所设计的调制器系统结构进行描述,得到可综合的RTL代码,在解决系统亚稳态、数据同步问题的基础上,利用Modelsim、SignalTap等工具软件对调制器系统进行仿真、验证,完成原理图的布局布线.搭建FPGA实现平台,使用示波器、频谱仪等测试工具对调制器系统进行物理测试.经过对使用不同结构模型设计的调制器进行测试比较,结果表明,本文所设计的六阶单环1位带通Sigma-Delta调制器能够达到很好的效果.对输入带宽为195KHz,频率为12.5MHz的正弦信号进行仿真,在非理想条件信噪比达到123.9dB,数据有效位数可达20.29bits.通过FPGA实现后,在频谱仪中观察其非理想条件信噪比可达78dB,可以满足本设计性能要求.
- 作者：
- 郝卜
- 学位授予单位：
- 宁波大学
- 专业名称：
- 工程硕士(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 叶焱；刘太君
- 中图分类号：
- TN761
- 关键词：
- Sigma-Delta调制器；功率放大器；Simulink；FPGA
- Sigma-Delta modulator; Power amplifier; Simulink; FPGA;