Квадратурные модуляторы (Up converter)

Полярные модуляторы позволяют легко реализовать аналоговые виды модуляции, такие как частотная, фазовая или амплитудная модуляции. Из цифровых методов модуляции полярные модуляторы позволяют осуществить MSK и GMSK модуляции. Реализация же таких видов модуляции как квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) или фазовая модуляция с высокой скоростью передачи бит легче осуществляется при использовании квадратурного модулятора.

Для осуществления квадратурной амплитудной модуляции требуются два канала: синфазный канал I и квадратурный канал Q. В каждом из каналов производится умножение входного сигнала на частоту опорного сигнала, сдвинутую на 90°.

Рисунок 16.7 – Структурная схема квадратурного модулятора

На выходе квадратурного модулятора сигналы, полученные с выходов умножителей, суммируются. Для осуществления сдвига фаз в цифровом виде, в квадратурных каналах в ПЗУ цифрового генератора опорного сигнала можно записать сразу таблицу значений функций синуса и косинуса. Структурная схема описанного выше цифрового квадратурного модулятора приведена на рисунке 16.7

В схеме, приведенной на рисунке 3.6, квадратурные компоненты исходного сигнала I и Q, подаваемые на вход умножителей, должны быть сформированы в полосе частот от 0 до f_в. В этой схеме, как и в схеме полярного модулятора можно применить промежуточные регистры, увеличивающие быстродействие всей схемы в целом, однако для увеличения наглядности рисунка они не показаны.

В большинстве случаев тактовая частота квадратурных компонент сигнала не совпадает с тактовой частотой, необходимой для формирования высокочастотного сигнала. Так как частота высокочастотного сигнала многократно превосходит верхнюю частоту исходного сигнала, то для ее представления требуется увеличить частоту дискретизации. Однако при осуществлении операции переноса спектра, выполняемой умножителями MUL, сигналы I и Q должны следовать с той же самой частотой дискретизации.

Это означает, что перед подачей на вход арифметических умножителей, частота дискретизации исходных квадратурных сигналов должна быть доведена до частоты дискретизации формируемого высокочастотного радиосигнала.

Для увеличения частоты отсчетов квадратурных сигналов обычно применяются интерполирующие цифровые фильтры. Давайте рассмотрим принципы работы этих фильтров подробнее.