技术摘要：
本申请公开了一种数字化相位噪声调制解调器，包括现场可编程门阵列、数据存储器、数模转换器、模数转换器和数字信号处理器；解决了信号相位噪声的数字化调制问题；解决了信号相位噪声的数字化解调问题；实现了信号相位噪声的数字化调制和解调，能够将相位噪声抑制问题  全部
背景技术：
相位噪声是一种随机性的相位起伏，使频率源相位的线性变化趋势发生畸变，在 频域表现为信号频谱的拓宽，在时域表现为信号波形的抖动。相位噪声是雷达、无线电通 信、导航定位等应用领域的重要性能参数，对通信系统、武器装备的性能有重大影响，往往 成为系统性能的限制性因素。比如，在现代接收机中，接收机灵敏度、信号选择性、数字信号 处理等都受到相位噪声的限制，尤其在复杂电磁环境下，本振信号的相位噪声直接影响混 频过程中弱小有用信号的提取；在现代通信系统中，相位噪声不仅影响误码率和载频跟踪 精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量。为了保证和提高通信系统及武器装备的性 能，降低频率源的相位噪声成为当前频率源设计的一个主要研究方向，对相位噪声的研究 也层出不穷。 目前，对相位噪声技术的研究主要集中在相位噪声的抑制和测试方面，而对相位 噪声的利用还没有公开的文献资料，本发明首次公开了一种数字化相位噪声调制解调器， 对信号的相位噪声进行数字化调制和解调，从而实现对信号相位噪声的利用，可具体应用 在时钟同步、相位同步、时间同步等对相位有精密要求的技术领域。
技术实现要素：
本申请实施例提供一种数字化相位噪声调制解调器，解决频率源相位噪声的调制 解调问题。 本申请实施例采用下述技术方案：一种数字化相位噪声调制解调器，包括现场可 编程门阵列、数据存储器、数模转换器、模数转换器和数字信号处理器； 调制时，所述现场可编程门阵列，根据外部控制指令生成有色噪声控制指令；所述 数字信号处理器，根据所述有色噪声控制指令生成有色噪声数字信号，并将所述有色噪声 数字信号发送至所述数据存储器；所述现场可编程门阵列，还向所述数据存储器发出数据 调用指令，调取出所述有色噪声数字信号，并根据所述有色噪声数字信号生成包含有色相 位噪声信息的幅度控制信号；所述数模转换器，对所述包含有色相位噪声信息的幅度控制 信号进行数模转换，生成一种数字化相位噪声调制模拟信号； 解调时，所述现场可编程门阵列控制模数转换器对模拟信号进行数字化采样，形 成采样数字信号，并将其送至数据存储器；所述数字信号处理器生成与相位噪声调制时相 同的伪随机序列数字信号；所述现场可编程门阵列，还向所述数字信号处理器发出控制指 令；数字信号处理器根据控制指令调用数据存储器中的采样数字信号；所述数字信号处理 器将伪随机序列数字信号与采样数字信号进行滑动互相关，且实时检测互相关结果，并将 完全相关后的采样数字信号与伪随机序列数字信号进行数字混频，得到新的信号控制数 4 CN 111600818 A 说　明　书 2/6 页 据，完成数字化相位噪声解调。 进一步的，所述现场可编程门阵列通过印刷电路板导线分别与数据存储器、数模 转换器、模数转换器和数字信号处理器连接；所述数字信号处理器通过印刷电路板导线与 数据存储器连接。 进一步的，所述数据存储器为直接静态数据存储器。 进一步的，所述数字信号处理器包括：白噪声产生模块、多个数字滤波器、指令解 析模块和有色噪声产生模块； 所述白噪声产生模块，采用伪随机码序列的方式产生白噪声数字信号，并将所述 白噪声数字信号分别发送至所述多个数字滤波器； 所述指令解析模块，将所述有色噪声控制指令解析成控制数据，并将所述控制数 据分别发送至所述多个数字滤波器； 所述多个数字滤波器，分别根据所述控制数据对所述白噪声数字信号进行数字滤 波处理； 所述有色噪声产生模块，根据多路经数字滤波处理后的白噪声数字信号产生有色 噪声数字信号，并将所述有色噪声数字信号发送至所述数据存储器。 进一步的，所述现场可编程门阵列包括：控制模块、频率控制模块、相位控制模块、 相位控制模块、调制数字混频器和幅度控制数据存储模块； 所述控制模块，完成对外部控制指令的解析，生成频率控制指令并将其发送至所 述频率控制模块，生成有色噪声控制指令并将其发送至所述数字信号处理器，生成数据调 用指令并将其发送至所述数据存储器； 所述频率控制模块，根据所述频率控制指令生成频率控制信号； 所述相位控制模块，根据所述频率控制字生成相位控制信号； 所述调制数字混频器，将所述相位控制信号与所述有色噪声数字信号进行数字混 频，生成包含局部频偏相位噪声控制信息的频率源相位控制信号； 幅度控制数据存储模块，根据所述包含局部频偏相位噪声控制信息的频率源相位 控制信号查表得到包含有色相位噪声信息的幅度控制信号。 进一步的，所述现场可编程门阵列还包括：寄存器，暂存所述相位控制模块向所述 调制数字混频器发送的相位控制信号。 进一步的，所述现场可编程门阵列还包括：新信号控制数据生成模块、模数转换 器、解调伪随机序列模块、互相关模块、互相关检测模块和解调数字混频器； 模数转换器、用于对模拟信号进行数字化采样，形成采样数字信号； 解调伪随机序列模块、用于生成与相位噪声调制时相同的伪随机序列数字信号； 互相关模块、用于将伪随机序列数字信号与采样数字信号进行滑动互相关； 互相关检测模块、用于实时检测互相关结果； 解调数字混频器、用于将相关后的采样数字信号与伪随机序列数字信号进行数字 混频，得到新的信号控制数据，完成数字化相位噪声解调； 新信号控制数据生成模块、用于输出控制信号。 本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果： 本发明解决了频率源局部频偏相位噪声控制精度不高的问题；实现了在局部频偏 5 CN 111600818 A 说　明　书 3/6 页 相位噪声可控频率源领域的技术突破，为量化电子系统在频率源不同相位噪声条件下的性 能评估，明确电子系统对频率源相位噪声指标的具体要求，实现相位噪声测试系统在不同 相位噪声水平下的准确计量校准奠定坚实技术基础的目的。 本发明采用数字方法以及高速数字器件对噪声源进行准确赋形，并对载波信号相 位噪声进行了准确有色调制，实现了载波信号相位噪声形状的准确控制，可任意设置，突破 了相位噪声只有一种或固定几种调制形式的限制。 本发明采用数字方法以及高速数字器件对噪声源的输出信号幅度可进行精确控 制，从而实现了频率源输出信号相位噪声幅度的准确控制，可任意设定，幅度控制分辨率可 达0.1dB；其幅度调整动态范围可达40dB以上。 本发明解决了信号相位噪声的数字化解调问题。采用伪随机序列互相关的方法对 信号相位噪声进行数字化解调，实现了在频率源领域信号相位噪声解调方面的目的。 本发明实现了信号相位噪声的数字化调制和解调，能够将相位噪声抑制问题转化 为相位噪声的应用问题，达到信号传输、时钟同步、相位同步、时间同步等精确相位应用的 目的。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中： 图1为本实施例提供的一种数字化相位噪声调制解调器组成框图； 图2为本实施例提供的一种数字化相位噪声调制解调器的相位噪声调制解调过程 信号频谱变化示意图； 图3为本实施例提供的一种数字化相位噪声调制解调器的数字信号处理器的示意 图； 图4为本实施例提供的现场可编程门阵列的调制示意图； 图5为本实施例提供的现场可编程门阵列的解调示意图； 图6为200MHz信号原始相位噪声测试曲线图； 图7为200MHz信号在10Hz～10MHz频偏范围内进行10dB相位噪声调制后的测试曲 线； 图8为200MHz信号在10Hz～10MHz频偏范围内进行50dB相位噪声调制后的测试曲 线； 图9为200MHz信号在10Hz～10MHz频偏范围内原始信号、10dB相位噪声调制、50dB 相位噪声调制后的相位噪声对比测试曲线。