一种基于DDS的GMSK信号产生方法

2024年3月30日发(作者：牛字拼音)

信息通信　包可佳等：一种基于ＤＤＳ的ＱＭＳＫ信号产生方法　

‰（Ｉ）－￣ｏ　Ｏ　Ｓ　ｔ＜

．　

ＧＭＳＫ信号的产生分为模拟和数字两种方式。模拟方式　

（３）　

采用模拟高斯滤波器和锁相环电路来实现，其优点是电路简　

单、功耗低，缺点是数据率及ＢＴｈ值固定，且电路容易受高低　

温影响。数字方式其数据率可以在很宽的范围内调整，且受　

高低温影响小。数字方式产生一般又分为数字基带调制电路＋　

正交上变频电路和直接中频信号调制电路，前者可产生频率　

由于频率是相位的导数，可令ｇ（ｔ）表示其频率脉冲响应为：　

∞＝　＝　㈤　

可见，ＭＳＫ是一种矩形频率脉冲的调制，其信号表达式　

为：　

较高的中频信号，但电路结构复杂，对信号同步要求高，本论　

文主要研究直接中频信号调制电路。　

中频信号调制电路采用ＦＰＧＡ＋高速ＤＡ芯片或者高速　

ＤＤＳ芯片产生。高速ＤＡ芯片产生是基于软件无线电思想，　

待调制的基带信号通过高斯滤波器、ＭＳＫ调制器分解为Ｉ、Ｏ　

∞＝　僦（２　￡＋彘　ｌ嚷，‰Ｉ（ｆ）　，ｎｒｂ　ｓｔ＜（．＋Ｉ）Ｔ｝　

（５）　

ＧＭＳＫ信号是在ＭＳＫ调制信号之前加入一个高斯滤波　

器，这里要注意的是，高斯滤波器实际是对基带信号进行高斯　

两路正交信号，通过数字上变频生成中频信号的ＧＭＳＫ调制。　

在载波频率较低条件下实现较为简单。而当载波频率较高时，　

为维持足够高的采样速率，基带信号数据处理速度的提高，对　

ＦＰＧＡ的性能要求较高，对系统稳定性设计、印制板布线及芯　

片安装工艺等都提出了很高的要求。　

ＤＤＳ芯片产生的信号稳定性较强，信号的模式较固定，一　

般用于产生点频或者线性调频信号，对于复杂信号的产生有　

定局限性。但近年来，专用的ＤＤＳ芯片的工作频率越来越　

高，调制方式呈多样化，技术成熟度较高，控制相对简单且性　

一

滤波，即在调制到载波之前进行的，它并不会破坏调制信号的　

恒包络特性，而非对ＭＳＫ信号在射频上的高斯滤波，这种滤　

波会影响信号的恒包络特性　。可以计算得出矩形频率脉冲　

输入高斯滤波器的频率响应为：　

∞＝　∞・　去【口　一，））一口　．　墨ｔｓ∞　

（６）　

这里，Ｂ为低通滤波器的带宽，Ｔ　为二进制码元宽度，ｈ（Ｏ　

为高斯函数，Ｑ（ｘ）为高斯概率积分函数，即　

能稳定，系统设计成熟度和稳定度高，对于复杂调制信号来说，　

选用ＤＤＳ来实现也并非不可能。本论文中，利用了ＤＤＳ芯　

片的特定模式，产生中心频率为２００ＭＨｚ，码速率为１０Ｍｂ７　的　

ＧＭＳＫ调制信号。　

用ＤＤＳ芯片产生ＧＭＳＫ信号，难点在于高斯滤波器的　

ｈ（ｃ）拳　ｉｅ印（一　．　一－　ｌａ　２　

。　

（７）　

（８）　去唧（一　ｄｙ　

设计：普通二进制码流经过高斯滤波器后生成频率脉冲信号　

ｇ。　（ｔ）是双边无限扩展的，若以ＤＤＳ芯片写控制字到指定寄　

经仿真，ｇ　（ｔ）的脉冲波形如图１所示，采样率为符号宽　

度的１００倍，分别取了ＢＴ　＝０．２５与ＢＴｂ＝Ｏ．５两种波形，可以　

存器来定时更新频率的点频工作方式，受限于写时钟速率和　

看出，ＢＴｂ值越小，脉冲波形展开的就越宽，符号间干扰就越严　

重，但ｉ３Ｔ　值越大，频谱所占用的宽度也越大，因此，选取合适　

的ＢＴ　值是很重要的，本论文选择常用的ＢＴｂ＝Ｏ．５。　

寄存器的字长要求，更新速率最高只能达到ＭＨｚ量级，如需　

要产生１０Ｍｂ／ｓ码率的信号，根据耐奎斯特采样定理，至少需　

要２倍以上频率更新率，显然无法完成调制。由图１可知，　

ＧＭＳＫ调制信号当ＢＴ　＝Ｏ．５时，对于单个符号的干扰仅来自　

于相邻比特“　，就是说当前符号的频率脉冲响应只取决于当前　

符号及其前后两个符号，这三个比特决定了当前符号的频率　

脉冲响应。总共８种波形即可表示出所有的情况。对于该类　

调制信号，ＤＤＳ芯片提供了一种ＲＡＭ方式的调制，可以把调　

制的波形信息事先存入ＲＡＭ中，通过查找表的方式对信号进　

行调频，非常高效。　．　

２．２　ＧＭＳＫ信号实现　

图ｌ　ＧＭＳＫ矩形频率脉冲响应　

本论文中采用了ＡＤ公司的ＤＤＳ专用芯片ＡＤ９９ｔ０来实　

现该方法。ＡＤ９９１０集成了１４ｂｉｔ的＂ＤＡＣ，输出信号最高达　

４００ＭＨｚ，频率分辨率达０．２３Ｈｚ，并且拥有出色的ＳＦＤＲ（无杂　

．　

散动态范围）和相位噪声性能。其内部集成了１０２４ｘ　３２ｂｉｔ的　

ＲＡＭ用来存储频率、幅度和相位的控制字　。ＲＡＭ按照不同　

的地址区间可分成８个ｐｒｏｆｉｌｅ，每个ｐｒｏｆｉｌｅ可以分别配置起　

始和结束地址，调制模式以及地址步进的时间间隔△ｔ。在工作　

过程中，在系统时钟ｆｓｙｓ的作用下，按照预定的配置参数自动　

２　ＧＭＳＫ调制方法及实现　

２．１　ＧＭＳＫ信号调制方法　

将式（１—６）代入式（１—５）即可得到ＧＭＳＫ调制信号的表达　

式，得出ＧＭＳＫ信号的调制原理图如图２所示，调制过程主要　

包括高斯滤波及载波频率调制两部分。　

完成地址步进，寻址对应的地址单位读取相应的控制字并送　

入ＤＤＳ内核中。　　。

利用软件Ｓｉｍｕｌｉｎｋ完成二进制码高斯滤波过程，如图　

３所示，并且通过仿真可得二进制数据经过高斯滤波器后产　

生的８种波形数据，如图４所示，“０００”、“００１”……“１１１”分　

图２　ＧＭＳＫ信号调制　

别表示这３位二进制数据经过高斯滤波后产生的波形。将