摘要 相位调制有多种完成办法。常见的是正交调制。文中提出了一种选用微波移相技能完成相位调制的新规划，经过与正交调制办法进行比照，完成了2，8，16，32和64相的相位调制。实测标明，文中规划的移相差错1.2°，误码率达到了常见的正交相位调制完成技能的误码水平。此外新规划无需常见的正交相位调制完成技能一切必要的数模转换器、正交调制器和混频器，使体系得以简化，且本钱有所下降。
相位调制有多种完成办法，既有模仿办法，也有数字办法。近年来，跟着数字技能和软件无线电技能的开展，数字通讯逐步成为干流。相位调制技能研讨也首要会集在数字办法方面。文献提出依据现场可编程门阵列(FPGA)的数字相位调制的完成办法，并选用直接频率组成技能和查找表技能，在一片FPGA芯片上完成适用于卫星通讯的相位调制技能。但因为其对数字处理芯片的处理速度要求较高，所以其运用仅限于专业研讨范畴。文献介绍了数字通讯体系中相位调制的多种完成办法，包含模仿相位挑选办法、键控相位挑选法和正交调制法。模仿相位挑选办法和键控相位挑选法是前期依据模仿相位调制的完成办法，现在已很少运用。而正交调制法习惯了数字技能的开展需要，能完成肯定调相和相对调相，也可完成多进制调相，是现在最常用的相位完成办法。但正交调制法需要与数模转换器件及正交调制器联合运用，有时还需上变频器，因而本钱较高。
当时，微波移相技能得到了广泛研讨。而简略、低本钱的移相完成技能一直是研讨的热门，文献规划了一种新式的适用于相控天线阵的Radant透镜式移相器，但对其在相位调制体系中的运用未作研讨。文献提出一种依据微波移相体系的PSK调制技能，但对规划的测验成果缺少深化的比照和剖析，本文结合相位调制和微波移相技能提出了选用正交调制和微波移相两种办法完成相位调制的新规划。完成了2，4，8，16，32和64相的相位调制，一起对其进行了比照。实践测验标明，选用该技能制造的无线发射体系进行通讯，误码率达到了常用正交调制器的误码水平，结构简化、本钱更低。
1 相位调制的新规划
M相相位调制的载波信号为
Sk(t)=Acos(ωct+θk) (1)
其间，A是常数，由发射机的发射能量决议;ωc是载波角频率;θk是由第k个基带数字信号比特位决议的载波相位，θk∈{2πi/M+θ}，i=1，2，…，M-1;θ为初相;M=2，4，8，16，32，64等。
M-PSK信号矢量星座图如图1所示。
新规划的结构如图2所示，结合了两种计划。一种是传统的正交调制办法，在图2顶用“The Orthogonal Method”表明，其包含一个数模转换器件(DAC)、一个正交调制器(OM)、一个中频数字频率组成和压控振荡器(IF-NCO)以及一个上混频器(mixer)。其间，DAC将来自FPGA的基带数字信号转换为模仿信号。OM用输入的基带信号调制IF-NCO输入的中频余弦信号。mixer将正交调制后的信号和来自NCO角频率为ωc-ωi的余弦信号混频后构成终究的已调载波。
图2的上半部分是选用微波移相完成相位调制的新办法，表明为“The New Method”。整个体系以FPGA为中心，包含一个NCO和一个微波调相网络WPN。NCO和WPN在FPGA的操控下和谐作业。NCO在FPGA的操控下发生余弦载波信号cos(ωct)。余弦载波信号cos(ωct)经过微波调相网络WPN时，FPGA依据基带信号依照图1的星座图操控WPN，使载波的相位按式(1)改动，完成载波信号的相位调制。能够看到，两种计划的已调载波均经过微波调相网络WPN，这样做是为了确保在基带信号相一起两种计划均具有相同的信噪比(SNR)，经过改动FPGA的程序便可比较其功能。微波调相网络WPN是本规划的要害部分，此处选用6位数字移相器完成。
MPN是新规划的中心，由6个级联的根本移相单元(BPSC)组成。每个BPSC由两个射频开关(SW)和两根长度不同的微带线组成。在FPGA的操控下，BPSC挑选载波经过的微带线，两条微带线的电长度之差即为移相视点。6个移相网络单元之间彼此独立，串联组成6位数字移相器，开关ON时移相，开关OFF时不移相。6位数字移相器完成的相移度数别离为5.625°、11.25°、22.5°、45°、90°、180°，其结构如图3所示。
由图3可看出，FPGA经过6根信号线别离操控6个移相网络单元完成移相。当操控信号为0时，移相网络单元挑选短微带线为通路，长微带线为开路。当操控信号为1时，移相网络单元操控长微带线导通，短微带线断开。而当操控两条微带线的通断即可完成射频信号的固定相移。整个移相器电路可分为两部分：移相网络和操控网络。移相网络包含微带线和射频开关，完成射频信号的移相。操控网络包含FPGA和反相器，完成对射频开关作业状况的操控。实践的移相网络电路如图4所示。图4是一个完好的射频前端电路，不只包含MPN，还包含射频放大和电源部分。
依据式(1)，对2相相位调制，θk=180°或0°，只需操控K6的状况，其他开关OFF便可完成调相。
对4相相位调制，θk是90°的倍数，只需操控K5和K6的状况，其他开关OFF便可完成调相。
对8相相位调制，θk是45°的倍数，只需操控K4、K5和K6的状况，其他开关OFF便可完成调相。
对16相相位调制，θk是22.5°的倍数，只需操控K3、K4、K5和K6的状况，其他开关OFF便可完成调相。
对32相相位调制，θk是11.25°的倍数，只需操控K2、K3、K4、K5和K6的状况，其他开关OFF便可完成调相。
对64相相位调制，θk是5.625°的倍数，操控K1、K2、K3、K4、K5和K6的状况便可完成调相。
别的，假如设一切开关均OFF的状况对应的载波初相为0，则移相器还可完成载波初相挑选。例如，要完成图1中初相度数θ=45°的星座图，只需K4处于ON，然后操控K5K6的状况即可。
2 仿真和测验
MPN的规划选用ADS软件包完成并仿真。规划选用厚度为1.6 mm、介电常数为2.2的Rogers板材，损耗角正切(Loss Tangent)为0.003 5。作业频率为3.8～4.0 GHz。射频开关选用Hittite公司出产的GaAs单刀双掷开关HMC536，插入损耗仅为0.3 dB，契合规划要求。仿真与测验成果如表1所示。由表可见仿真和测验差错均1.2°，达到了规划和运用要求。
因为其同享射频前端电路，所以两种计划只要软件上的不同，只需操控FPGA的基带数据便可比较其功能。测验时两种计划均选用相同的基带数据，硬件环境保持一致，只修正软件就可进行比照测验。两种计划的功能比照如图5所示，其间横轴为接纳信噪比(SNR)，纵轴为接纳误码率(BER)。“new”表明新规划计划，“orthogonal”表明传统的正交调制计划。由图5可见，选用新技能制造的无线发射体系的功能达到了正交调制完成技能的误码水平。且新规划无需正交调制完成技能有必要的正交调制器和混频器，使体系得以简化，并使本钱下降。特别是当该技能运用于天线阵体系时还能够选用同一个调相网络一起完成相位调制和波束组成，使体系得到了进一步简化。
3 结束语
由图5可见，选用新技能制造的无线发射体系功能达到了正交调制完成技能的误码水平。新规划无需正交调制完成技能有必要的正交调制器和混频器，使体系简化、本钱下降。特别当该技能运用于天线阵体系时，能够选用同一个调相网络一起完成相位调制和波束组成，使体系进一步简化。例如，当该体系用于BPSK调制时，因为K1、K2、K3、K4、K5处于闲暇状况，所以能够用于波束组成。假如该体系的串联级数添加，还能够完成愈加精密的波束组成。
