CN106533460A - 一种无线发射机及其控制方法 - Google Patents

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姜学平
叶天翔
张亚朋
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种无线发射机及其控制方法，所述无线发射机包括锁相模块和功率放大器；锁相模块，用于依据本地振荡信号对基带信号进行上变频；功率放大器，用于对锁相模块输出的变频后的基带信号进行放大。与现有技术相比，本发明提供的一种无线发射机及其控制方法，采用锁相模块对基带信号进行变频，省去了现有技术中乘法器和加法器等器件，简化了发射机结构并降低了硬件成本。

Description

一种无线发射机及其控制方法
技术领域
本发明涉及微功率无线通信技术领域，具体涉及一种无线发射机及其控制方法。
背景技术
微功率无线通信是一种广泛应于工业数据采集领域的通信技术，其具备绕射能力强和识别距离较远等优点。目前用于微功率无线通信的无线发射机主要为直接变频发射机，图1为直接变频发射机的结构示意图，如图所示，该发射机包括两个乘法器和一个加法器。直接变频发射机主要采用乘法器、加法器和滤波器等器件的组合可以直接对基带数据进行上变频，但这种电路结构不仅增加了发射机的硬件成本和设计复杂性，还降低其工作可靠性。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种无线发射机及其控制方法。
第一方面，本发明中一种无线发射机的技术方案是：
所述无线发射机包括锁相模块和功率放大器；
所述锁相模块，用于依据本地振荡信号对基带信号进行上变频；
所述功率放大器，用于对所述锁相模块输出的变频后的基带信号进行放大。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述锁相模块包括调制器和锁相环；所述调制器、锁相环和功率放大器顺次连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述调制器为高阶Sigma Delta调制器。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述锁相环包括顺次连接的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器；
所述鉴相器的一个输入端与本地振荡器连接并接收其输出的本地振荡信号，另一个输入端与所述分频器的输出端连接；
所述分频器的另一个输入端与所述调制器连接；
所述压控振荡器的另一个输出端与所述功率放大器连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述无线发射机还包括滤波器；
所述滤波器的输入端与信息源连接并接收其发出的基带信号，输出端与所述锁相模块连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述滤波器为高斯滤波器。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述无线发射机还包括天线模块，该天线模块与所述功率放大器的输出端连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述变频后的基带信号的频率为470MHz-510MHz。
第二方面，本发明中一种无线发射机的控制方法的技术方案是：
所述控制方法包括：调整所述锁相模块内分频器的分频比改变所述基带信号的频率。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述调整后的分频器分频比如下式(1)所示：
N2＝N1(1+γ) (1)
其中，γ为调整系数，-1＜γ＜1且γ≠0；N1和N2分别为调整前和调整后的分频器分频比。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：
所述分频器的分频比调整范围为(N1-No)～(N1+No)；
其中，N1为调整前的分频器分频比，No为锁相模块内调制器的阶数。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种无线发射机，采用锁相模块对基带信号进行变频，省去了现有技术中乘法器和加法器等器件，简化了发射机结构并降低了硬件成本；
2、本发明提供的一种无限发射机控制方法，通过调整锁相模块内分频器的分频比即可改变基带信号的频率，操作简单。
附图说明
图1：直接变频发射机的结构示意图；
图2：本发明实施例中一种无线发射机的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面分别结合附图，对本发明实施例提供的一种无线发射机进行说明。
图2为本发明实施例中无线发射机结构示意图，如图所示，本实施例中无线发射机包括锁相模块和功率放大器。其中，
锁相模块，用于依据本地振荡信号对基带信号进行上变频。
功率放大器，用于对锁相模块输出的变频后的基带信号进行放大。
本实施例中采用锁相模块对基带信号进行变频，省去了现有技术中乘法器和加法器等器件，简化了发射机结构并降低了硬件成本。
进一步地，本实施例中锁相模块可以包括下述结构。
本实施例中锁相模块包括调制器和锁相环，该调制器、锁相环和功率放大器顺次连接。其中，
1、调制器
本实施例中调制器可以向锁相环提供选择分频比的使能信号，即其输出信号为一个时变信号，锁相环可以依据该时变信号输出与该时变信号对应的分频比。其中，调制器可以采用高阶Sigma Delta调制器。
2、锁相环
如图所示，锁相环包括顺次连接的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器。鉴相器的一个输入端与本地振荡器连接并接收其输出的本地振荡信号，另一个输入端与分频器的输出端连接。其中，
分频器的另一个输入端与调制器连接，接收调制器输出的分频比的使能信号。
压控振荡器的另一个输出端与功率放大器连接，将变频后的基带信号发送至功率放大器进行放大。
进一步地，本实施例中无线发射机还可以包括下述结构。
本实施例中无线发射机还包括滤波器和天线模块。其中，
1、滤波器
本实施例中滤波器的输入端与信息源连接并接收其发出的基带信号，输出端与锁相模块连接。本实施例中滤波器可以采用高斯滤波器，该滤波器对基带信号滤波后使得基带信号的脉冲包络既没有陡峭边沿也没有拐点，因此基带信号的频谱特性较好，进而所需要的带宽较窄，提高了带宽的利用率。
2、天线模块
本实施例中天线模块与功率放大器的输出端连接，可以将经过功率放大器放大后的基带信号通过无线通信网络传输至各待接收设备。其中，无线发射机输出的基带信号的频率为470MHz-510MHz。
本发明还提供了一种无线发射机的控制方法，并给出具体实施例。
本实施例中基带信号的频率ωd远小于本地振荡信号的频率ωc，对基带信号进行上变频，即将频率ωd由提高至ωd+ωc。其中，ωd+ωc可以表示为
本实施例中通过调整锁相模块内分频器的分频比改变基带信号的频率，调整后的分频器分频比如下式(1)所示：
N2＝N1(1+γ) (1)
其中，γ为调整系数，-1＜γ＜1且γ≠0；N1和N2分别为调整前和调整后的分频器分频比。分频器的分频比调整范围为(N1-No)～(N1+No)，No为锁相模块内调制器的阶数。
假设在锁相模块的分频器调节之前和之后本地振荡信号的频率分别为Fb和Fout，那么按照公式(1)调整后分频器的输出信号即本地振荡信号的频率如下式(2)所示：
Fout＝Fb×N1(1+γ) (2)
如前述所知：
ωc＝Fb×N1 (3)
将式(3)代入式(2)得到：
Fout＝ωc+Fb×N1×γ (4)
由调整系数γ为一个变量，所以本实施例中可以将其设置为：
将式(5)代入式(4)得到：
Fout＝ωc+ωd (6)
通过上述过程可以确定在调整锁相模块内分频器的分频比后可以改变基带信号的频率，即可以对其进行上变频。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种无线发射机，其特征在于，所述无线发射机包括锁相模块和功率放大器；
所述锁相模块，用于依据本地振荡信号对基带信号进行上变频；
所述功率放大器，用于对所述锁相模块输出的变频后的基带信号进行放大。
2.如权利要求1所述的一种无线发射机，其特征在于，所述锁相模块包括调制器和锁相环；所述调制器、锁相环和功率放大器顺次连接。
3.如权利要求2所述的一种无线发射机，其特征在于，
所述调制器为高阶Sigma Delta调制器。
4.如权利要求2所述的一种无线发射机，其特征在于，所述锁相环包括顺次连接的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器；
所述鉴相器的一个输入端与本地振荡器连接并接收其输出的本地振荡信号，另一个输入端与所述分频器的输出端连接；
所述分频器的另一个输入端与所述调制器连接；
所述压控振荡器的另一个输出端与所述功率放大器连接。
5.如权利要求1所述的一种无线发射机，其特征在于，
所述无线发射机还包括滤波器；
所述滤波器的输入端与信息源连接并接收其发出的基带信号，输出端与所述锁相模块连接。
6.如权利要求1所述的一种无线发射机，其特征在于，
所述滤波器为高斯滤波器。
7.如权利要求1所述的一种无线发射机，其特征在于，
所述无线发射机还包括天线模块，该天线模块与所述功率放大器的输出端连接。
8.如权利要求1所述的一种无线发射机，其特征在于，
所述变频后的基带信号的频率为470MHz-510MHz。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的无线发射机的控制方法，其特征在于，
所述控制方法包括：调整所述锁相模块内分频器的分频比改变所述基带信号的频率。
10.如权利要求9所述的一种无线发射机的控制方法，其特征在于，
所述调整后的分频器分频比如下式(1)所示：
N2＝N1(1+γ) (1)
其中，γ为调整系数，-1＜γ＜1且γ≠0；N1和N2分别为调整前和调整后的分频器分频比。
11.如权利要求9所述的一种无线发射机的控制方法，其特征在于，
所述分频器的分频比调整范围为(N1-No)～(N1+No)；
其中，N1为调整前的分频器分频比，No为锁相模块内调制器的阶数。
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