CN103178784B - 一种振荡键控调制方法、装置和函数信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种振荡键控调制方法、装置和函数信号发生器，该方法包括：接收用户设置的频率控制字，以主时钟频率累加频率控制字得到相码；接收用户设置的第一载波并存储载波样点，以相码为第一读地址取出相应载波样点来形成第二载波；接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和停振时间控制字，并根据基带信号、起振/停振时间控制字，生成第二读地址；接收第一锯齿波并存储，根据第二读地址和第一锯齿波读出第二锯齿波；将第二载波与第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。该方法使OSK调制的各个参数灵活可设，无需升级硬件电路就能修改起振/停振时间、载波形状等。

Description

一种振荡键控调制方法、装置和函数信号发生器

技术领域

本发明涉及电信号的测量测试领域，具体的涉及一种振荡键控调制方法、装置和一种函数信号发生器，特别涉及一种产生振荡键控调制(OSK，Oscillation Shift Keying)信号的函数信号发生器。

背景技术

在电子系统的测量、校验及维护中，函数信号发生器被广泛采用；随着电子技术的发展，要求信号发生器能够产生各种类型的调制信号，包括数字调制信号和模拟调制信号。数字调制方式很多，究其本质，无非都是以二进制的数字脉冲信号，分别去调制载波的幅度、频率和相位，也就是幅度键控ASK、频移键控FSK和相移键控PSK；以及在此基础上演化出的许多变型和改进方式。对于ASK方式，用两个不同的幅度分别表示待调数字脉冲的0、1电平；在0、1切换处，载波的幅度出现突变，由此不可避免的因旁瓣泄露而出现载波频率之外的高频分量，使得ASK信号的频带大大展宽，最终限制了ASK调制在有线或者无线传输中的应用。

在ASK基础上，发展起另一种幅度调制方式，称之为振荡键控调制OSK。OSK也是以两个不同的幅度代表待调数字脉冲的0、1电平，但在二者切换处，ASK是从一个幅度瞬间跳到另一个幅度，OSK在幅度切换时则有一段缓冲时间，类似振荡一样，从一个较低幅度逐渐起振到一个较高幅度，或者从一个较高幅度逐渐停振到一个较低幅度。因此OSK信号的幅度是连续的，波形失真小，占用频带窄。

专利文献CN94120161.9-《数字信号的振荡键控调制OSK方式》，揭示了一种OSK调制技术，工作原理如图1所示：

待调的基带信号110，是二进制电平的数字信号；

在基带信号的脉冲前沿处(即上升沿)，受控晶体振荡器101迅速起振，输出一个持续振荡时间和数字信号脉冲宽度相同的稳频等幅的正弦信号111；

输出级103放大正弦信号111，经有线或者无线信道发送，是为OSK调制信号112；

在基带信号的脉冲后沿处(即下降沿)，有两种处理方式，(a)晶体振荡器停振，输出的正弦信号立即截止；(b)停振时的立即截止，会造成波形失真，于是增设一个输出电压过零检测电路102，在检测到正弦信号111的零相位后会产生一个标记信号113；停振时，在检测到正弦信号111零相位后，晶体振荡器才会真正停振，由此可消除停振时的正弦信号的突变。

发明人在实现本发明的过程中发现，现人技术至少存在以下不足：

现有技术的图1电路存在如下不足：

1、采用晶体振荡器产生载波，意味着载波形状只能是正弦波，不能是其它形状的波形；

2、只能通过选用不同的晶体振荡器来修改载波频率，灵活性差；

3、如果不采用过零检测电路，停振时会有波形失真，存在与ASK类似的频带展宽问题；采用过零检测电路虽然可消除波形失真，但延长了基带信号高电平所对应的载波振荡时间，造成脉宽误差，不利于接收端的解调；

4、过零检测电路都有迟滞特性，检测正弦信号的零相位时会产生抖动，这个抖动最终会传递给调制后的OSK信号；

5、过零检测电路、晶体振荡器的特性会受到温度影响，因此系统一致性和稳定性较差；

6、鉴于模拟器件在设计上的不灵活，图1电路特别不适合应用于数字化程度很高的函数信号发生器。

目前市场上的函数信号发生器很少有提供OSK调制信号的，包括国外的高端仪器。国内只有石家庄市无线电四厂的TFG3000系列函数信号发生器能够输出OSK调制信号。它至少存在如下不足：

1、载波形状只有正弦波和方波两种，不能是其它波形；

2、当载波为方波时，振荡时间(包括起振时间和停振时间)是固定的，不可设。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种振荡键控调制方法、装置和包含该振荡键控调制装置的函数信号发生器，以达到OSK调制的各个参数灵活可设，无需升级硬件电路，就能修改起振时间、停振时间、载波频率、载波形状的效果。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种振荡键控调制装置，所述装置包括：

时钟模块，用于产生主时钟；

相位累加器，用于接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

载波存储器，用于接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

加减累加器，用于接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

振荡存储器，用于接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

幅度乘法器，用于将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

数模转换器，用于将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

为达上述目的，另一方面，本发明实施例提供了一种函数信号发生器，所述函数信号发生器包括振荡键控调制装置和主控单元；

所述振荡键控调制装置包括：

时钟模块，用于产生主时钟；

相位累加器，用于接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

载波存储器，用于接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

加减累加器，用于接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

振荡存储器，用于接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

幅度乘法器，用于将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

数模转换器，用于将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号；

所述主控单元，用于向所述相位累加器写入所述用户设置的频率控制字，向所述载波存储器写入用户设置的第一载波，向所述加减累加器写入所述用户设置的起振时间控制字和所述用户设置的停振时间控制字，以及向所述振荡存储器写入所述第一锯齿波。

为达上述目的，还一方面，本发明实施例提供了一种振荡键控调制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

为达上述目的，又一方面，本发明实施例提供了一种振荡键控调制方法，所述方法包括：

接收用户通过人机界面和/或用户接口设置的振荡键控调制OSK参数，所述OSK参数包括频率控制字、起振时间控制字和停振时间控制字；

主控单元从非易失存储器中读出用户设置的第一载波；

主控单元将用户设置的第一载波写入到OSK调制装置内部的载波存储器；

主控单元从非易失存储器中读出振荡所需的锯齿波；

主控单元按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度将该振荡所需的锯齿波处理成第一锯齿波后配置给OSK调制装置内部的振荡存储器；

主控单元将用户设置的OSK参数配置给OSK调制装置；

OSK调制装置的相位累加器根据接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

OSK调制装置的载波存储器接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

OSK调制装置的加减累加器接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

OSK调制装置的振荡存储器接收所述第一锯齿波并存储，并根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

OSK调制装置的幅度乘法器将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

OSK调制装置的数模转换器将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

本发明实明实施例提供的上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明实明实施例契合当前的技术发展，采用数字方法实现，特别适合采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)或者数字信号处理器(DSP)实现，该OSK调制装置适合应用于数字化程度很高的函数信号发生器；

本发明实施例采用数字化的累加器、乘法器产生OSK信号，不仅成本低、结构简单，而且实现、调试容易，加快了产品上市时间。也避免了图1中的多个模拟器件的系统一致性、灵活性和稳定性都较差的缺陷。

本发明实施例通过幅度乘法器将第二载波与第二锯齿波相乘从而实现OSK调制，因此不存在现有技术图1中的波形失真或者零相位抖动，也就不存在频带展宽的缺陷。

OSK调制的各个参数灵活可设，无需升级硬件电路，就能修改起振时间、停振时间、载波形状、载波频率等。其中，载波形状可以由用户进行灵活的修改/配置，不仅限于正弦波和方波两种，还可以是锯齿波、Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减、半正矢等。通过相位累加器对频率控制字的累加，可实现OSK载波频率的任意可设，避免了现有技术图1中只能通过选用不同型号的晶体振荡器来修改载波频率的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的采用晶体振荡器的OSK调制框图；

图2为本发明实施例的振荡键控调制装置实现OSK调制的原理框图；

图3为本发明实施例的OSK调制过程；

图4为基于本发明实施例的一个产生OSK调制信号的函数信号发生器的原理框图；

图5为基于本发明实施例的图4所示的函数信号发生器产生OSK信号的流程图；

图6为基于本发明实施例的图2所示的振荡键控调制装置产生OSK信号的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例的振荡键控调制装置实现OSK调制的原理框图。本发明实施例主要是在DDS结构的基础上，增加幅度乘法器、振荡存储器、加减累加器等三个模块用于产生OSK调制信号。各模块作用如下：

时钟模块201，产生主时钟，以作为其它模块的工作时钟；

相位累加器202，用于接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加频率控制字210得到相码221，频率控制字决定载波的输出频率，本领域技术人员可以理解。假设相位累加器202的位宽是K位，则载波频率＝主时钟201频率*频率控制字210/2^K(公式1)；

载波存储器203，用于接收用户设置的第一载波211并存储载波的样点，以该相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波222。具体地，其可存储载波一个周期的样点，如果是特殊形状的载波，利用波形压缩功能，也可以不用存储整个周期。例如正弦波，可以只存储1/4个周期。调制开始前可以由主控单元209写入各种形状的第一载波211，可以是任意波形，例如正弦波、锯齿波、方波、Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减或者半正矢等。另外，第一载波211的形状也可以是由用户编辑的任意形状。载波形状更加多样化，能满足不同应用的需求。

相位累加器202的相码作为载波存储器203的读地址，从中取出波形样点222形成载波；

具体地，假设载波存储器203的存储深度是16K个点，则调制开始前，主控单元209往载波存储器203写入一个周期的、总共16K个点的载波211(假设用户设置载波形状是正弦波，则写入一个周期的正弦波)。

调制开始后，载波存储器203采用相位累加器202输出的相码221作为读地址，读出它存储的波形样点，这些波形样点形成了222，也就是载波。

总之，第一载波211是按照用户设置的某个形状的载波，它的样点数等于载波存储器的深度；第二载波222是从第一载波211上取点形成的载波，它的形状与211相同，频率取决于累加频率控制字210所产生的相码221。

N位加减累加器204，用于接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、该起振时间控制字和该停振时间控制字，生成第二读地址。具体地，其核心是一个累加器，可以从小往大累加，也可以从大往小累减，因此称之为加减累加器；其结果224作为振荡存储器205的读地址；既然OSK信号分为四个阶段，则加减累加器204的工作状态也对应地分为如下四种：

低电平阶段：加减累加器204不工作，输出保持为0，此时从振荡存储器205中读出的一直是第一个点；其中第一个点的值对应的是低电平幅度；

起振阶段：当基带信号223从低电平变到高电平，则在每个主时钟脉冲下，加减累加器204根据起振时间控制字212从0开始累加，累加至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为2^N-1。举例说明，假设N等于5，起振时间控制字212等于6，则累加器的输出依次为0-6-12-18-24-30-31，最后一个值31是累加器溢出后保持的值。因此，起振时间＝主时钟201周期*2^N/起振时间控制字212(公式2)；其中，时钟模块201输出的时钟在本申请中被称为“主时钟201”，N表示“N位加减累加器204”的累加器的位宽；

高电平阶段：加减累加器204不工作，输出保持为2^N-1，此时从振荡存储器205中读出的一直是最后一个点；其中，最后一个点的值对应的是高电平幅度；

停振阶段：当基带信号从高电平变到低电平，则在每个主时钟脉冲下，加减累加器204以停振时间控制字213从2^N-1开始累减，累减至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为0。举例说明，假设N等于5，停振时间控制字213等于7，则累加器的输出依次为31-24-17-10-3-0，最后一个值0是累加器溢出后保持的值。因此，停振时间＝主时钟201周期*2^N/停振时间控制字213(公式3)；

振荡存储器205，存储的是一段向上的、递增的锯齿波，第一个点对应低电平阶段的幅度A0，最后一个点对应高电平阶段的幅度A1，结合参阅图3；调制开始前，主控单元209将这段锯齿波214(第一锯齿波)写入到振荡存储器205中；起振阶段，递增的锯齿波225(第二锯齿波)被读出；停振阶段，由于读地址是从大往小递减的，因此振荡存储器中被读出的是递减的锯齿波225；

调制开始前，第一锯齿波214被预先写入到振荡存储器205中；

调制开始后，振荡存储器根据读地址224读出它存储的波形，形成新的波形225。

幅度乘法器206，将第二载波222与第二锯齿波225相乘，乘积就是数字形式的OSK信号226；

数模转换器207，将数字量226转换为阶梯波；

模拟电路208，完成滤波、衰减、放大等，经过这些处理后就产生了OSK信号；

主控单元209，控制整个系统的工作，可以由DSP处理器或者其它通用处理器担任。其中，频率控制字210、第一载波211、起振时间控制字212、停振时间控制字213、第一锯齿波214均是通过主控单元209写入的。

需要说明的是，相位累加器204、波形存储器203、数模变换器207是DDS技术产生信号的基本结构。

在本实施例中，上述振荡存储器，还可以用于接收按照用户设置的OSK的低电平幅度和高电平幅度处理后的第一锯齿波214。通过幅度乘法器206将载波222与包含OSK高、低电平幅度信息的锯齿波225相乘从而实现OSK调制，因此不存在现有技术图1中的波形失真或者零相位抖动，也就不存在频带展宽的缺陷。

请参阅图3，图3详细说明了本发明实施例的上述OSK调制过程。在基带信号223的t1、t2处分别起振、停振；累加结果224的Trise、Tfall分别表示起振时间和停振时间；振荡存储器的输出225的第一个点A0代表低电平幅度、最后一个点A1代表高电平幅度；调制后的226波形清楚的说明了调制中的四个状态：低电平阶段、起振阶段、高电平阶段、停振阶段。

如图3所示，本发明实施例的OSK信号可以直观的分为四个阶段，分别是：

低电平阶段：对应于基带信号的低电平；在这个阶段，载波以某个较小的幅度等幅输出，OSK信号可看作载波乘以某个较小幅度；

起振阶段：对应于基带信号的上升沿；在这个阶段，载波包络的幅度从较小幅度逐渐振荡增强到某个较大幅度，所需要的时间在本申请中被称之为起振时间，OSK信号可看作载波乘以一个向上的锯齿波形状的幅度；

高电平阶段：对应于基带信号的高电平；在这个阶段，载波以某个较大的幅度等幅输出，OSK信号可看作载波乘以某个较大幅度；

停振阶段：对应于基带信号的下降沿；在这个阶段，载波包络的幅度从较大幅度逐渐振荡减弱到某个较小幅度，所需要的时间在本申请中被称之为停振时间，OSK信号可看作载波乘以一个向下的锯齿波形状的幅度。

本发明实施例是将等幅的载波，乘以以上四个阶段所述的幅度，从而产生OSK信号。在图3中，A0对应“低电平”位置，A1对应“高电平”位置。

以下说明本发明实施例的包含上述振荡键控调制装置(以下称OSK调制模块)的函数信号发生器：

图4是基于本发明的一个产生OSK调制信号的函数信号发生器的实现框图。结合参阅图2和图4，该函数信号发生器包括：

OSK调制模块301：包含了图2中除了主控单元209以外的所有内容，在主控单元209的控制下产生OSK调制信号；

主控单元209，用于向该相位累加器202写入上述用户设置的频率控制字，向该载波存储器203写入用户设置的第一载波的形状，向该加减累加器204写入上述用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，以及向该振荡存储器205写入上述第一锯齿波。

作为可选地，该函数信号发生器还可进一步包括：人机界面和用户接口302：用于接受用户本地或者远程控制，包括GPIB、LAN、USB等，将用户设置的信息送给主控单元209，其中用户设置的信息可以包括例如用户设置的振荡键控调制OSK，该OSK参数包括频率控制字、起振时间控制字和停振时间控制字；以及非易失存储器303：用于存储各种形状的载波，以及振荡所需的锯齿波；

具体地，主控单元209：控制整个系统的工作，具体包括下列功能：

1、通过用户接口接受用户控制；

2、访问非易失存储器303，从中读出用户选择的载波形状，作为211配置给OSK调制模块301内部的载波存储器203；读出锯齿波、并按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度处理成214配置给振荡存储器205；

3、将用户设置的OSK参数处理后配置给OSK调制模块301，包括根据公式1将载波频率处理为210、根据公式2将起振时间处理为212、根据公式2将停振时间处理为213。

所述主控单元向所述载波存储器写入的用户选择的载波形状包括以下中的任意一种：正弦波、方波、锯齿波、Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减或者半正矢。

以下说明本发明实施例的产生OSK调制信号的流程：

图5为基于本发明实施例的函数信号发生器产生OSK信号的流程图。结合参阅图2、图4和图5，该流程包括如下步骤：

401，接收用户通过人机界面和/或用户接口302设置OSK的各个参数，所述OSK参数包括频率控制字、起振时间控制字和停振时间控制字；

402，主控单元209从非易失存储器303中读出用户选择的第一载波；

403，主控单元209将用户设置的第一载波写入到OSK调制模块301内部的载波存储器203；

404，主控单元209从非易失存储器303中读出振荡所需的锯齿波；

405，主控单元209按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度将该振荡所需的锯齿波处理成214配置给OSK调制模块301内部的振荡存储器205；

406，主控单元209将用户设置的OSK参数处理后配置给OSK调制模块301，包括代表载波频率的210、代表起振时间的212、代表停振时间的213；

407，上述波形、参数配置完毕后，开始产生OSK调制信号；

408，OSK调制模块301产生OSK调制信号。

其中，步骤408的具体处理过程可以包括如下步骤：OSK调制模块301的相位累加器202根据接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；OSK调制模块301的载波存储器203接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；OSK调制模块301的加减累加器204接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；OSK调制模块301的振荡存储器205接收所述第一锯齿波并存储，并根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；OSK调制模块301的幅度乘法器206将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；OSK调制模块301的数模转换器207将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

图6为基于本发明实施例的图2所示的振荡键控调制装置产生OSK信号的流程图。如图6所示，该方法包括如下步骤：

501、接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加该频率控制字得到相码；

502、接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以上述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

503、接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据上述基带信号、起振时间控制字和停振时间控制字，生成第二读地址；

504、接收第一锯齿波并存储，以及根据该第二读地址和该第一锯齿波读出第二锯齿波；

505、将该第二载波与该第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

506、将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益技术效果在于：

本发明实施例采用数字化的累加器、乘法器产生OSK信号，不仅成本低、结构简单，而且实现、调试容易，加快了产品上市时间。也避免了图1中的多个模拟器件的系统一致性、灵活性和稳定性都较差的缺陷。本发明通过图2中的N位加减累加器204对起振时间控制字212的累加，可实现OSK起振时间的任意可设；通过图2中的N位加减累加器204对停振时间控制字213的累减，可实现OSK停振时间的任意可设；通过图2中的相位累加器202对频率控制字210的累加，可实现OSK载波频率的任意可设，而现有技术图1中只能通过选用不同型号的晶体振荡器来修改载波频率；通过主控单元209往载波存储器203写入不同形状的载波211，使得本发明实施例支持多种载波现状，而现有技术图1中的载波只能是正弦波，不能是其它现状；主控单元209根据OSK的高、低电平幅度对锯齿波处理后配置给振荡存储器205，实现了OSK的低电平幅度和高电平幅度的分别任意可设，克服了现有技术图1中的电路存在的基带信号高、低电平所对应的载波幅度，不能分别任意可设的缺陷。因此本发明实施例可以灵活设置OSK调制信号的参数，包括起振时间、停振时间、OSK的高电平幅度、OSK的低电平幅度、载波频率、载波形状。主控单元209只需将上述参数配置给OSK调制模块301，无需为修改参数而升级硬件电路，因此本发明实施例具有很高的灵活性。

本发明实施例是通过图2中的幅度乘法器206将载波222与包含OSK高、低电平幅度信息的锯齿波225相乘从而实现OSK调制的，因此不存在现有技术图1中的波形失真或者零相位抖动，也就不存在频带展宽的缺陷。

本发明实施例特别适合用FPGA实现，计数器、嵌入式存储器、嵌入式乘法器在主流FPGA中是非常丰富的，而本发明耗用的FPGA资源本来就少，尤其又用一个加减累加器完成了起振和停振两个阶段的功能，大大节省了计数器和存储器。其中，累加器202、204在FPGA内部实现时，使用的是FPGA的“计数器”资源。

适当增加加减累加器的位宽，能获得很大范围的振荡时间。以图2为例，假设加减累加器位宽48位，主时钟周期10纳秒，则振荡时间最多可达二百万秒，最少为0。这是一般的硬件电路所无法企及的。

本发明实施例的载波形状可以是标准函数波形，例如正弦波、方波、锯齿波等等；也可以是任意形状的波形，例如Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减、半正矢等等。载波形状更加多样化，能满足不同应用的需求。

本发明不仅用于函数信号发生器，对于数字通信系统也是有益的参考。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种振荡键控调制装置，其特征在于，所述装置包括：

时钟模块，用于产生主时钟；

相位累加器，用于接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

载波存储器，用于接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

加减累加器，用于接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

振荡存储器，用于接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

幅度乘法器，用于将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

数模转换器，用于将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号；

所述加减累加器具体用于：当所述基带信号为低电平时，输出保持为0；当所述基带信号从低电平变到高电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述起振时间控制字从0开始累加，累加至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为2^N－1；当基带信号从高电平变到低电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述停振时间控制字从2^N－1开始累减，累减至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为0；其中，N为所述加减累加器的位宽。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述振荡存储器，还用于接收按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度处理后的第一锯齿波。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述载波存储器接收到的用户设置的第一载波的形状包括以下中的任意一种：正弦波、方波、锯齿波、Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减、半正矢。

4.一种函数信号发生器，其特征在于，所述函数信号发生器包括振荡键控调制装置和主控单元；

所述振荡键控调制装置包括：

时钟模块，用于产生主时钟；

相位累加器，用于接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

载波存储器，用于接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

加减累加器，用于接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址；

振荡存储器，用于接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

幅度乘法器，用于将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

数模转换器，用于将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号；

所述主控单元，用于向所述相位累加器写入所述用户设置的频率控制字，向所述载波存储器写入用户设置的第一载波，向所述加减累加器写入所述用户设置的起振时间控制字和所述用户设置的停振时间控制字，以及向所述振荡存储器写入所述第一锯齿波；

其中，所述加减累加器具体用于：当所述基带信号为低电平时，输出保持为0；当所述基带信号从低电平变到高电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述起振时间控制字从0开始累加，累加至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为2^N－1；当基带信号从高电平变到低电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述停振时间控制字从2^N－1开始累减，累减至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为0；其中，N为所述加减累加器的位宽。

5.根据权利要求4所述的函数信号发生器，其特征在于，所述主控单元，还用于向所述振荡存储器写入按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度处理后的第一锯齿波。

6.根据权利要求4所述的函数信号发生器，其特征在于，所述主控单元向所述载波存储器写入的第一载波的形状包括以下中的任意一种：正弦波、方波、锯齿波、Sinc函数、高斯、洛仑兹、指数增长、指数衰减、半正矢。

7.根据权利要求4所述的函数信号发生器，其特征在于，所述函数信号发生器还包括：

人机界面和用户接口，用于接受用户本地或者远程控制，将用户设置的振荡键控调制OSK参数发送给主控单元；所述OSK参数包括频率控制字、起振时间控制字和停振时间控制字；

非易失存储器，用于存储多种形状的第一载波，以及振荡所需的第一锯齿波。

8.一种振荡键控调制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并利用加减累加器根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址，即当所述基带信号为低电平时，输出保持为0；当所述基带信号从低电平变到高电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述起振时间控制字从0开始累加，累加至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为2^N－1；当基带信号从高电平变到低电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述停振时间控制字从2^N－1开始累减，累减至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为0；其中，N为所述加减累加器的位宽；

接收第一锯齿波并存储，以及根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。

9.一种振荡键控调制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用户通过人机界面和/或用户接口设置的振荡键控调制OSK参数，所述OSK参数包括频率控制字、起振时间控制字和停振时间控制字；

主控单元从非易失存储器中读出用户设置的第一载波；

主控单元将用户设置的第一载波写入到OSK调制装置内部的载波存储器；

主控单元从非易失存储器中读出振荡所需的锯齿波；

主控单元按照用户设置的低电平幅度和高电平幅度将该振荡所需的锯齿波处理成第一锯齿波后配置给OSK调制装置内部的振荡存储器；

主控单元将用户设置的OSK参数配置给OSK调制装置；

OSK调制装置的相位累加器根据接收用户设置的频率控制字，并以主时钟的频率累加所述频率控制字得到相码；

OSK调制装置的载波存储器接收用户设置的第一载波并存储载波的样点，以所述相码为第一读地址取出对应的载波的样点来形成第二载波；

OSK调制装置的加减累加器接收基带信号、用户设置的起振时间控制字和用户设置的停振时间控制字，并根据所述基带信号、所述起振时间控制字和所述停振时间控制字，生成第二读地址，即当所述基带信号为低电平时，输出保持为0；当所述基带信号从低电平变到高电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述起振时间控制字从0开始累加，累加至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为2^N－1；当基带信号从高电平变到低电平时，在每个主时钟脉冲下，根据所述停振时间控制字从2^N－1开始累减，累减至溢出后停止工作，溢出后的输出保持为0；其中，N为所述加减累加器的位宽；

OSK调制装置的振荡存储器接收所述第一锯齿波并存储，并根据所述第二读地址和所述第一锯齿波读出第二锯齿波；

OSK调制装置的幅度乘法器将所述第二载波与所述第二锯齿波相乘，得到数字形式的振荡键控调制OSK信号；

OSK调制装置的数模转换器将数字形式的OSK信号转换为模拟的OSK信号。