[發明專利]一種全數字FM/AM信號解調與分析方法

有效

• 申請號: 201410168998.6
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103973620B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 徐群
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04L27/06
• 分類號: H04L27/06;H04L27/10
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 陳永寧

技術領域

本發明屬于電子測量技術領域，尤其涉及的是一種全數字FM/AM信號解調與分析方法。

背景技術

調頻(FM)、調幅(AM)這兩種調制方式自20世紀60年代出現以來，迅速成為無線通信中最常用的兩種方法，廣泛應用于電臺、廣播、對講機等無線通信設備中。當前，國際無線電管理委員會規定調頻頻偏最大值為6.5MHz，調頻和調幅信號的發射帶寬一般在400kHz以下，最高可達12MHz左右。由于調頻和調幅方式通信設備的廣泛應用，需要相關的電子測量儀器來對這些設備進行測試驗證和日常維護，而信號的解調、調制參數分析是相關測量儀器所必備的功能，由于現代調頻和調幅通信的調制質量越來越高，對測量儀器的測量精度也有著極高的要求。

現有的FM、AM信號的解調分析方法主要有三種方法，第一種方法是通過專用解調IC器件直接解調出調制音頻，例如專用FM信號解調器CA3089，專用的AM信號解調器MC1350等，專用解調IC不易于對解調后的音頻實現濾波，也無法直接對解調出的音頻信號進行存儲和調制參數的分析；第二種方法是通過專用數字下變頻器IC器件來解調出音頻，例如可編程數字下變頻器HSP50214，其內置數字下變頻、抽取濾波、音頻生成等單元，可以對FM、AM信號進行解調并生成音頻數字信號，但其最大解調帶寬只有1.25MHz，而且專用數字下變頻器一般還需要搭配FPGA來進行接口的處理和解調音頻的進一步分析處理，擴展性差，設計電路復雜；第三種方法是通過FPGA或DSP來進行解調，FPGA因其設計靈活、容量大，適合于一些復雜的數字信號處理算法設計，因此在信號解調中也有著廣泛的應用。中國發明專利《一種基于FPGA實現FM調頻和解調數字邏輯電路的方法》(申請號:CN201210515556)所公開的是：一種通過FPGA實現FM信號的調制與解調方法。該專利的解調方法存在中頻帶寬不可控、不支持AM解調、不支持解調信號濾波、不支持FFT頻譜輸出和調制參數計算等缺點。

現有的通過專用解調IC器件的解調方法存在解調格式單一、不易實現音頻濾波、無法直接進行調制參數分析等缺點；現有的通過專用數字下變頻器IC器件的解調方法存在帶寬窄、不支持音頻頻譜、擴展性差等缺點。現有的通過FPGA的解調方法存在中頻帶寬不可控、不支持FFT頻譜輸出和調制參數計算等缺點。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種全數字FM/AM信號解調與分析方法。

本發明的技術方案如下：

一種全數字FM/AM信號解調與分析方法，其中，包括以下步驟：

步驟一：將輸入的FM/AM信號經過射頻變換模塊后，將預定范圍內的輸入射頻信號變換到固定的中頻信號，經過模數轉換器采樣產生數字信號輸入到FPGA中；

步驟二：將輸入到FPGA中的數字信號經數字下變頻模塊處理后，產生I1、Q1兩路基帶信號送入抽取補償濾波模塊，經過HB抽取濾波和CIC抽取濾波，再用FIR濾波器完成幅度補償濾波，確保帶內平坦度和帶外抑制特性；

步驟三：將濾波補償后的I2、Q2兩路基帶信號經坐標轉換模塊完成直角坐標到極坐標的轉換，生成每個采樣點的幅度信息和相位信息，再輸出到可裝載數字濾波單元；

步驟四：可裝載數字濾波單元完成解調信號的濾波，通過可裝載濾波因子的FIR濾波器，將外部任意的濾波因子裝載進來，實現低通、高通、帶通濾波，同時根據時域波形完成觸發處理，支持上升沿、下降沿觸發，經過濾波后的解調信號時域波形由PC機從FPGA中讀取分析和顯示，時域波形同時到達傅里葉變換(FFT)單元；

步驟五：FFT單元通過對解調后的時域信號進行加窗和傅里葉變換處理，生成頻譜波形，由PC機從FPGA中讀取顯示并根據頻譜完成調制參數的計算。

所述的全數字FM/AM信號解調與分析方法，其中，所述步驟一中所述輸入射頻信號變換到固定的中頻信號的具體步驟為：將中頻信號設定為140MHz，再采用200MHz采樣率的模數轉換器對140MHz中頻信號進行采樣，將采樣位數設為16位，再將產生的數字信號輸出。

所述的全數字FM/AM信號解調與分析方法，其中，所述步驟二中所述數字信號經數字下變頻處理的具體步驟為：在FPGA中將數字信號分別乘以一個正交的數字載波信號cos和sin，將數字載波信號的頻率設定為140MHz，與所述數字信號相乘后產生I1、Q1兩路基帶信號。