[发明专利]一种全数字化、高效率的VHF电台发射机

说明书

本发明公开一种全数字化、高效率的VHF电台发射机，属于无线通信技术领域，包括数字处理模块、射频放大模块、滤波器模块和天线，数字处理模块接收已经数字化的信号，经过数字预处理后，进入调制器将数字信息调制到高速脉冲中，并输出差分数字脉冲串；射频放大模块放大数字处理模块输出的差分数字脉冲信号，并经滤波器模块滤波提取出需要的已调制载波信号，然后转换为单端信号，经天线辐射出去。本发明仅包含FPGA、驱动放大器、S类功率放大器和滤波器等电路部件，复杂度降低，可靠性提高；数字化结构可以提供频率、带宽、各种调制方式等的可重构能力，通过软件的更改，可以满足多种应用场景的需求。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种全数字化、高效率的VHF电台发射机。

背景技术

超短波电台（VHF电台）在民用、军用通信中的应用非常广泛，其工作在VHF频段（30MHz-300MHz），相对于短波频段来说，该频段通信质量好，较为稳定，受昼夜和季节变化的影响小。VHF电台在机动环境中可以满足双方或多方语音通信的需求，当然也可以用作数据、指令传输的用途，是地面通信及地空协同通信的重要手段。

VHF电台主要由发射机和接收机组成。目前的VHF电台发射机基本都采用了数字调制方式，可以传输数据和数字话音，少部分还保留着模拟调频功能。采用数字调制技术的VHF电台发射机一般采用DSP处理器或者单片机将语音和数据信息进行一定的处理，并将其调制到VHF载波上。采用模拟调频技术的VHF电台发射机则直接采用话音信号调制VHF载波的频率。不论是采用数字调制还是模拟调制方式，调制后的VHF载波都通过射频放大器放大到一定幅度并经过滤波后，通过天线辐射出去。

目前的VHF电台发射机主要存在以下问题：第一，目前的VHF电台发射机结构较为复杂，包含多种功能电路，一般包括微处理器、射频放大器、滤波器、模数转换器、压控振荡器、锁相环、IQ调制器、功率放大器等部件，设计难度较大，电路元件的数量较多，也使VHF电台的可靠性受到影响。第二，目前的VHF电台发射机在架构上都比较专用，应用范围较窄，缺乏可重构的能力，当电台的应用场景确定后，这些部件的相关设计参数基本上就已经确定，很难在其他的应用场景中重用。第三，目前VHF电台发射机所采用的射频功率放大器一般都工作在A类、B类或者C类状态下，尤其当采用复杂的数字调制方式后，为了保证线性度，功率放大器一般都工作在A类，效率较低，导致发射机功耗较大，散热要求较高，导致VHF电台发射机体积和成本的增加。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种简化VHF电台的结构，降低成本，提高可靠性，大大降低发射机的功耗，满足多种应用场景的需求的全数字化、高效率的VHF电台发射机。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全数字化、高效率的VHF电台发射机，包括数字处理模块、射频放大模块、滤波器模块和天线，所述数字处理模块接收已经数字化的信号，经过数字预处理后，进入调制器将数字信息调制到高速脉冲中，并输出差分数字脉冲串；所述射频放大模块放大数字处理模块输出的差分数字脉冲信号，并经滤波器模块滤波提取出需要的已调制载波信号，然后转换为单端信号，经天线辐射出去。

作为优选，所述数字处理模块通过FPGA芯片实现信号处理功能，功能可重构，包括依次连接的编码模块、数字调制模块、升采样模块和BPDS调制器。

作为优选，数字语音信号和数据信号首先经过编码模块进行纠错编码，编码后的数字信号经过数字调制模块进行调制，调制后的数字信号经过升采样模块，将采样率提高到射频载频的数倍，输入BPDS调制器。

作为优选，BPDS调制器将升采样后的数字信号编码成1bit的高速数字信号。经过BPDS调制器的噪声整形，在目标频带内获得足够的信噪比。

作为优选，BPDS调制器生成的高速脉冲串通过FPGA的高速串行接口输出，FPGA的高速串行口采用差分端口。