短波接收机的中频数字实现
基于AD9269的中频数字处理模块的设计
为 了减 小 系统 噪 声 ， 高 系统 工 作 的 稳定 提 性， 整个 系统 采 用 同一 时 钟 源 ８ ｚ其 他 时 ０ＭＨ ， 钟 ４ ｚ ４ ＭＨ ， ｚ ８ Ｈ ０ＭＨ ， ｚ２ ＭＨ ，０ ｋ ｚ等 都 由 ８ ０ ＭＨ 分 频 得到 。 ｚ
２ ２ 自动增 益 控制 （ ＧＣ） 计 ． Ａ 设
第３ ２卷
２１ ０ 测技 术
Ｎｕｃｅ ｒＥｌ ｃｒ ｎｉｓ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌａ ｅ ｔｏ ｃ ｔ ｃｉ ｃ ｎ ｌｇ ｏ
Ｖ０． ２ Ｎ ． １３ ｏ ７
Ｊｌ． ２ １ ｕｙ ０ ２
基 于 ＡＤ ２ ９的 中频 数 字 处 理 模 块 的设 计 ９６
数 字 下 变 频 器 组 成 如 图 ２ 所 示 。 经 过
士研究 生 ， 主要从事通信 工程 、 电子技术 教学及信 号
处理 、 集成 电路设计 。
７９ ０
Ａ Ｃ欠采样后的中频 ７ Ｈ 信号 以 ４ ｂｓ Ｄ ０Ｍ ｚ ０Ｍ ｐ 的速率进入下变频模块 ， 依次经过混频、 Ｉ ＣＣ滤
进一 步处 理 。
２ 中频数字 处理 单元
２ １ 数 字下 变频器 ．
Ａ ９６ Ｄ ２ ９的中频数字处理模块的设计方案。
从原理上比较 ， 数字下变频器 和模拟下变 频器是一 致 的 。但是模 拟下变频器 由于两 Ｊ 路乘法器和低通滤波本身一致性不好 ， 致使 Ｉ 、 Ｑ通道幅度不平衡 ， 相位正交误差很大 ， 并且具 有温度漂移 ， 稳定性也不好。然而在数字下变 频器 中， 乘法器和低通滤波器可以做到完全一 致， 不易受温度漂移和噪声的影响， 具有更好 的
精确 度 和灵 活性 。
１ 中频数字处理 系统 结构
一种短波数字接收机模拟前端设计方案
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带外衰减等都受灵敏度和动态范围的影响， 并与具体器件的性能有关， 在做总体方案设计时 可暂不考虑。灵敏度和动态范围的设计主要涉及到前端的总体增益、总的噪声系数和 AGC 动态范围的确定。 2.1 模拟前端增益的分配与计算 模拟体制接收机前端增益的确定原则是： 保证解调器输入端一定信噪比 （即对接收机前 端噪声系数的要求）情况下，把灵敏度信号电平放大至解调器工作门限。而对中频数字化接 收机来说，由于中频信号先进行 A/D 变换，解调由数字信号处理器件中的软件算法完成，因 此前端增益必须保证足够大， 理论上应使灵敏度附近的微弱信号电平加上接收机噪声电平在 A/D 的输入端至少大于一个 A/D 变换器量化电平。由此，我们可以得出： 总增益 （dB） = 量化电平 （dBm） – 灵敏度电平 （dBm） …………………… （1）
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号而言通常可达到 20dB；(2)落入 A/D 输入带宽之内，而位于信息带宽之外的强干扰信号可 能存在，需要留出一定的“静空” ，如 20dB，以防止 A/D 进入饱和；(3)如果要采用欠取样， 则必须考虑 A/D 的满刻度功率带宽的影响，若不用满刻度输入，则可增加 A/D 的工作带宽， 同时也因输出电平的降低，减小了扭动速率和孔径抖动效应引入的噪声。 在我们的设计中，综合考虑以上因素，为 AD6644 正常工作留出 40dB 的“静空” ，也就 是 AD6644 的高 7 位，其中 20dB 用来处理信号波动， 20dB 用来处理外来干扰。AD6644 的满 刻度输入电平为 2V（p-p） ，即 10dBm（50Ω阻抗上的有效值） ，则其稳定输入电平为 10dBm 40dB = -30dBm，即 20mV（p-p） ，而接收机模拟前端的总增益（最大）为 60dB，所以模拟 AGC 起控点对应的射频输入信号幅度应为-90dBm,即 20µV（p-p） 。我们假设接收机接收信号 的最高电平为-10dBm，即 200mV（p-p） ，而此时模拟 AGC 的控制作用达到饱和，则模拟 AGC 的控制范围为 20log(200mV/20µV) = 80dB，这就是接收机模拟 AGC 的控制范围，由前端模 拟电路提供。当射频输入信号小于 20µV（p-p）时，模拟 AGC 失控。如果信号再减小 20 倍， 即以 1µV （-116dBm） 电平射频输入， 那么信号经前端电路放大后送入 AD6644 时恰为 1mV （p-p） ， 刚好对应于 AD6644 的一个有效量化电平 976.6μV，故 1µV（p-p）为该接收机的灵敏度信号 电平。图 3 描述了 14 位 AD6644 的分配情况。
手持式超短波通信平台硬件设计与实现
4、电源模块
电源模块是整个系统的动力来源，需要稳定且持续地提供电能。本设计中， 电源模块采用了一块3.7V锂电池和一块5V稳压芯片，将锂电池的电量转换为5V电 压，为整个系统提供稳定的电能。同时，为了延长电池的使用寿命，电源模块还 采用了电量监测和提示充电等功能。
5、天线模块
天线模块是手持式超短波通信平台实现无线通信的关键部件，其性能直接影 响到整个系统的通信质量。本设计中，天线模块采用了一款半波偶极子天线，能 够在超短波频段内实现较好的信号接收和发射。同时，为了适应不同的使用环境， 天线模块还采用了可拆卸设计，方便携带和使用。
3、数字信号处理模块
数字信号处理模块包括FFT变换和谱图生成两个部分。其中，FFT变换部分采 用快速傅里叶变换（FFT）算法，将输入信号从时域转换到频域；谱图生成部分 采用绘图算法，将FFT变换的结果绘制成谱图。
4、显示模块
显示模块采用液晶显示屏（LCD），将谱图显示出来，以便用户观察和分析。 实现方法
参考内容
引言
随着科技的不断发展，手持式频谱仪在电子工程、通信、信号处理等领域的 应用越来越广泛。传统的手持式频谱仪通常采用分立元件实现，具有体积大、成 本高、稳定性差等缺点。因此，本次演示提出了一种基于嵌入式系统（SoC）的 手持式频谱仪的硬件设计与实现方法，旨在实现小型化、高性能、低成本、高稳 定性的频谱分析仪。
二、实现方法
为了实现手持式超短波通信平台的高性能和稳定性，需要注意以下几点：
1、硬件抗干扰设计：超短波通信容易受到电磁干扰的影响，因此需要采取 多种抗干扰措施来提高系统的稳定性和可靠性。例如，在电路设计上可以采用电 磁屏蔽、滤波等手段；在材料选择上可以采用金属外壳等具有电磁屏蔽效果的材 质来提高设备的抗干扰能力。
短波多信道接收机的射频电路设计
假设 第 １ 至 第 ｎ级 放 大器 的 噪声 系数 分别 为 ， ， ， ， 级 … 各级 增益 分 别为 Ｇ。 … ， 则 接 收机 整 ， ， Ｇ， Ｇ
２１ 灵 敏 度 与 抗 干 扰 能 力 ．
由于 短波 接收 机 的射频 前端 采用 宽 带方 式输 入 ． 因此 正 确处 理接 收 机灵 敏度 和抗 干 扰 间的关 系是 射频 电路设 计 的关键 ， 具体 措施 如下 ： ａ ．为 了尽 量降低 信 号在传 输环 节上 的损 耗 ， 端 电路 的级 间阻抗 必须 匹配 ． 前 ｂ ．根据 接 收机 的灵敏 度指标 和射 频增 益指 标 ． Ｄ输 入端 的电平 必须 为 一 ３ Ｂ Ａ／ １ ｍ．接 收机 的灵 敏度 由 ｄ 环境 温度 下的热 噪声 密度 、 等效 噪声 带宽 和总 的噪声 系 数决定 ， 总 的噪声 系数小 ， 且 则灵 敏 度 电平低 ， 即 亦
摘 要 ：提 出 多 信 道 接 收 机 射 频 电路 的设 计 方 案 ， 用 多 信 道 接 收 机 实 现 短 波 信 号 测 向． 应 以接 收 灵 敏 度 ， 干 扰 能 力 、 抗
增 益 和 相位 的 一 致性 、 道 的 隔离 度 为重 点 ， 行 射 频 电路 设 计 ． 用 同一 校 准 信 号 源对 射 频 电路 进行 校 准 ， 取 合 信 进 采 采
1短波多信道接收机射频电路的组成短波多信道接收机有多个相同的射频电路一个校准信号源和一个本振电路组成
维普资讯
第 ２ 卷 第 ４期 １
２０ ０ ７年 １ 月 ２
州
分
校
学
报
Ｖｏ１２１ ． Ｎｏ４ ． Ｄｅ ． ２ ７ ｃ ｏｏ
Ｊ ０ＵＲＮ ＡＬ ＯＦ ＨＯＨＡＩＵＮＩ ＲＳＴ Ｃ ＶＥ ＩＹ ＨＡＮＧ Ｈ０Ｕ Ｚ
短波广播数字化信道接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的设计数字化信道接收机是一种专门用于接收数字音频信号的接收装置。
它主要由ADC、DSP、DAC等模块组成，具有信号自适应、灵敏度高、抗杂波能力强等特点。
下面是一篇短波广播数字化信道接收机的设计。
1.硬件设计硬件设计是数字化信道接收机的核心，其主要包括功率放大器、收音头、前端滤波器、中频放大器、中频滤波器、ADC、DSP、DAC等模块。
其中功率放大器为了让音频信号能够驱动耳机而设计，其工作电压为2.5-3.6V；收音头则是可以接收到外界信号的核心部件，其频率范围应覆盖所有的波段，同时要求其灵敏度要高；前端滤波器则是为了保证接收到的信号不受到杂波干扰，要求其具有良好的滤波特性；中频放大器、中频滤波器则是对收到的信号进行处理，使其增强后再传递给ADC模块。
ADC模块是数字信号处理的前戏，其要求采样率高、位宽大、密集度高等；DSP模块则是音频信号处理的核心，包括数字滤波器、反相器、混频器、数字AGC等；DAC模块则是将数字信号还原为模拟信号，输出到耳机上。
2.软件设计软件设计包括数字滤波算法、数字AGC算法、杂波识别算法等模块。
数字滤波算法是对收到的信号进行去噪、滤波处理，使其更加纯净；数字AGC算法则是对信号进行自动调节，使其能够适应不同的接收环境；杂波识别算法则是将杂波与信号区别开，对信号进行进一步的处理。
3.接收机测试接收机测试主要包括灵敏度测试、杂波测试、增益测试、带宽测试等。
其中灵敏度测试是将信号强度逐渐减弱，测试接收机在不同信号强度下的接收能力，要求其能够正常接收到信号；杂波测试则是测试接收机在杂波干扰下的性能，要求其能够有效抑制杂波；增益测试则是测试接收机的增益范围，要求其能够自动调节增益；带宽测试则是测试接收机的接收频率范围，要求其能够接收全部的广播电台信号。
总之，短波广播数字化信道接收机是一种高灵敏度、高抗干扰能力的数字接收装置，其设计需要考虑到硬件和软件两方面的因素，同时需进行一系列的测试和优化，以达到最佳的性能。
短波数字接收机中频响校正方案的研究与实现
天线接收的通信信号经过模拟前端的混频、滤波和放大后得到固定的高中频信号，中频信号在A/D采样后变为数字信号，此信号通过数字下变频、降采样和校正滤波后得到低采样速率的基带信号，基带信号经过自动增益控制和数字解调后进入后续处理。2.2 硬件设计 本设计中数字信号处理部分硬件框图。其中控制芯片采用TI公司的TMS320C6416，该芯片主频为600 MHz，每个周期内能够执行8条32 bit指令。芯片CPU由64个32 bit通用寄存器和8个功能单元组成，包括2个乘法器和6个算术逻辑单元[6]。本设计中DSP通过EMIF与FPGA和Flash通信。
校正模块中DSP主要完成控制、测量、计算滤波器系数等工作，并将计算好的系数写给FPGA，滤波过程在FPGA中完成，Flash用来存储测量值。 根据1.3节，在测量了通带内的Hp(k)后，可以通过式(9)得到校正滤波器通带内的幅度S中数据导出，通过MATLAB绘图得到校正后的频率响应，其通带内波动最大值为0.6 dB。实验结果表明，通过校正后系统滤波器频响通带内的抖动性得到了明显的改善。
在短波数字化收发通信系统中，不论是前端的模拟滤波器还是处理数字信号的数字滤波器，其频率响应在通带内往往都不是平坦的，本文设计的校正模块旨在对频响进行反拟合，以减小通带内抖动。该设计应用在实际的数字化短波接收系统中，并取得了良好的效果。本设计中基于采用频率抽样法的FIR校正滤波器易于实现且效果明显，对于改善通信系统中前端滤波器的性能有很好的应用价值。
短波数字接收机中频响校正方案的研究与实现
摘 要： 针对短波通信系统射频前端模拟滤波器存在的非理想特性，设计了一种基于频率抽样理论的校正方案。该方案由抽样值测量、抽头系数计算及滤波等部分组成。对该设计的理论基础做了详细的描述，并对应用于实际接收系统中的测量结果进行了分析说明。关键词： 频率抽样；短波数字化接收机；FIR数字滤波器；频响补偿
软件无线电中数字下变频实现方法
Ｉ Ｃ
０ 引 言
在 １９ ９２年美 国远程通信 系统会 议上 ， ｅＭｉｌ Ｊ ｔａ ｏ ｏ 首次正式 提 出 了“ 软件 无线 电” ｓｆ ａｅｄｆ ｅ ａ （ｏｗ ｒ ｅｎｄｒ－ ｔ ｉ
ｄｏ 的概 念 。软件 无线 电的宗 下变频 的过 程如下 ：
变频的一般 结构。Ｄ Ｃ主要是将 中频信号和 Ｎ Ｏ产 生的载 波信 号进行 混频 ， 经过 Ｌ Ｆ虑 除高频分量得到基 带 Ｄ Ｃ 再 Ｐ 信号 ， 从而 实现下变频 的功能。分别介绍 了查表法和应用 Ｃ Ｒ Ｃ算法实现 Ｄ Ｃ的过程 。 Ｏ ＤＩ Ｄ 关键词 ： 软件无线电； 数字下变频 ； 字控制振 荡器 ； 数 查表法 ；Ｏ Ｄ Ｉ Ｃ Ｒ Ｃ
Ａｂｔａｔ Ｔ ｉ ｐｐｒｎｒｄｃｓ ｈ ａｉ ｐｉｃ ｌ ａｄｔｅａｐｉ ｔｎｏ ｉｔｌ ｏ ｎｃｎ ｅ ｉ Ｄ Ｃ ａｅ ｎｓｆ ｓ ｃ ： ｈｓ ａｅ ｔ ｕｅ ｅｂｓ ｒ ｉ ｅ ｎ ｐｌ ａｏ ｆ ｇ ａ ｄｗ ｏｖｒ ｏ ｒ ｉ ｏ ｔ ｃ ｎ ｐ ｈ ｃｉ ｄｉ ｓ ｎ（ Ｄ ）ｂｓｄｏ ｔ ｏ－
软 件 无 线 电 中数 字 下 变 频 实 现 方 法
苗鹏豪 ， 杨 超， 李 征
（ 州交 通 大 学 电子 与 信 息工 程 学 院 ， 州 ７０ ７ ） 兰 兰 ３０ ０
摘
要 ： 绍 了软件 无 线 电短 波 接 收 机 中数 字 下 变频 （ ｉ ｔ ｄｗ ｏｖｒｏ ， Ｄ ） 介 ｄｏ￣ ｏ ｎｃｎｅｓ ｎ Ｄ Ｃ 的基 本 原 理 和 应 用 ， ｉ 以及 数 字 下
接收机的中频处理技术
接收机的中频处理技术摘要：本文对数字中频信号处理技术进行了研究，采用软件无线电的设计思想和解决方案，提出了一种基于“AD+FPGA”的中频信号处理技术，在频谱分析仪及信号分析仪等接收机中应用广泛。
引言随着数字技术的发展，接收机的设计越来越多地采用软件无线电(software radio)的思想，以开放性、可扩展、结构精简的硬件为通用平台，把尽量多的功能用可重构、可升级的构件化软件来实现。
从实际设计来说，射频模块尽量简化，将信号通过ADC转换为数字信号进行处理，提高接收机的稳定性、通用性并降低实现成本。
在接收机中，最常用的是频谱分析和信号分析功能，本文以现场可编程逻辑器件(FPGA)为设计基础，简述频谱分析和信号分析的中频处理。
1 方案输入的射频信号经过变频模块生成153.6MHz的中频信号，通过ADC进行122.88MHz频率采样，数字信号送入FPGA进行数字下变频(DDC)、CIC抽取、RBW滤波、求模、视频滤波、检波后存入RAM 后送CPU进行频谱分析;经过DDC、半带滤波及CIC后存入DDR2后送CPU进行信号分析，包括矢量信号解调，GSM、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE及FDD-LTE分析等通信制式的非信令解调。
具体中频处理框图如图1所示。
2 具体实现2.1 模数转换(AD)ADC是整个中频处理的关键部分，它直接关系到整个接收机的性能指标，其选用主要参考二个指示，即信噪比和采样频率。
由于信噪比与ADC的有效位数有直接关系：SNR=(6.02N+1.76)dB，其中N 为ADC的位数，所以尽量选用高位数ADC;同时，由于中频的宽带化需求，需要高采样时钟的ADC，如要满足40MHz的分析带宽，理论上要求采样时钟大于80MHz，本设计的采样时钟为122.88MHz。
综合两方面考虑，ADC我们选用了LINERA公司的LTM9001。
2.2 数字下变频数字下变频(DDC)是数字接收机中的关键技术，广泛应用于雷达、声纳和无线电接收机中，主要将中频信号混频到基带，便于后续处理。
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专题报道短波接收机的中频数字实现刘毅峰 何旭辉 吴乐南(东南大学无线电工程系,南京,210096)摘 要 本系统用于下变频至25kH z 中频的AM 、FM 、L SB 、U SB 、C W 等制式的数字解调,用来实现短波数字接收机中频以下部分的数字化,采用数字信号处理技术,利用计算机或专门处理设备,对数字信号进行变换、滤波和解调等处理,获得所需的信号形式。
对用于数字调幅广播接收机的实现作了初步探索。
关键词 数字接收机 自动增益控制 数字解调 数字调幅广播1 短波数字接收机的设计要求本文以一个多制式短波接收机为例,介绍中频解调的数字处理,探讨其在数字收音机中的应用。
要求能实现AM (调幅)、C W (等幅数据报)、U SB (上边带)、L SB (下边带)、FM (调频)等制式的数字解调,能实现12种矩形系数的中频滤波器,带内纹波小于1dB ,带外衰减大于60dB ,边带滤波器载波抑制达到-45dB ,边带抑制达到-60dB 。
系统音频额定输出0dB ,具有静噪功能、陷波器选择、A GC (自动增益控制)、手动增益可调,A GC 时间常数充电时间小于10m s ,放电时间有500m s 、5s 两档。
2 中频数字处理的硬件平台数字中频接收机处理平台设计成一块D SP 处理板,框图如图1所示。
TM S 320C 203采用高级哈佛结构,具有2条独立的数据总线和程序总线。
图1 D SP 模块处理平台框图短波数字接收机的前端通过高放和下变频处理,将短波信号变成25kH z 中频后,经过阻抗匹配、A D 采样后,送至D SP 处理。
D SP 对中频采样进行移频、数字滤波、信道校准、自动增益控制和解调,最后通过D A 通道输出,如图2所示。
图2 接收机中频数字处理框图如图3所示,先以100kH z 采样率对25kH z 载频下的U SB 信号进行采样。
若采样后直接进行滤波,则CPU 速度不够,所以先通过一个4kH z 带通滤波器(滤波器1)滤除带外信号;接着对滤波后的信号进行5∶1抽取采样率降为20kH z ,而25kH z 的载频也同时被搬移至5kH z 处;然后再通过边带滤波器(滤波器2)来满足边带选择特性,将带外信号衰减60dB ,载波衰减45dB ;最后进行频谱搬移,通过乘法器将5kH z 的载频搬移至零频处,并通过频响校准和低通滤波器(滤波器3)输出音频信号。
L SB 信号解调方法与U SB 信号解调相同,只需将滤波器1、滤波器2的系数重新调整,无需改变滤波器的阶数。
当信道参数变化时,如U SB 信号转为L SB 信号,或边带选择特性发生变化,只需在初始化程序中改变滤波器系数,就能方便地实现两种信号的解调和不同带宽的接收。
对AM 、FM 、C W 信号,采用同样的解调模式,先在25kH z 的中频以100kH z 进行采样,然后通过数字抽取,将采样率降为原来的1 8,以1215kH z・91・《电子工程师》 1999年第12期的低采样率对音频信号进行处理,最后送至D A 输出。
以AM 信号为例,为了保障解调出的信号不失真,防止同步解调时25kH z 载频存在频差,采用了正交解调技术,I 、Q 通道同时解调,通过L PF (低通滤波器)后正交通道合成,以消除载波频差。
图3 U SB 信号解调原理FM 信号解调大部分与AM 相同,只需将FM 信号经过6阶II R 滤波器,转化为调频调幅信号(6阶II R 滤波器的频响曲线为一斜率鉴频器),再通过AM 的解调模块,便实现了FM 信号的解调。
C W 信号是一种专用信号,如同A SK 信号一样,以信号的通断来传送数据。
本系统规定,当逻辑电平为高时不发送载波,为低电平时发送载波。
至于它们表示何种信息,可由通信双方约定。
对C W 的解调只要将接收的信号通过一个窄带滤波器即可。
3 接收机的数字处理功能311 数字解调基于图1的硬件平台,编程实时实现了AM 、FM 、L SB 、U SB 和C W 等通信制式的数字解调。
在本系统中,先用滤波器设计软件M A TLAB 511对滤波器的性能、要求作初步计算,计算出满足带宽特性的滤波器阶数和系数,并将滤波器的频域特性作软件仿真。
考虑到滤波器的有限字长效应的影响,适当提高阶数,从严设计带宽特性,最后转化为16位定点系数。
312 AGC在接收机中,输入信号的动态范围很大,一般在120dB 左右,这就要求接收机的增益也能动态地随之变化。
我们采用数字A GC 控制方案。
为了减少时延,可以对A D 采样进行能量检测,对输入信号进行平方律检波。
在处理时可以根据需要对增益控制步长作调整。
如检测的信号能量低于额定值,则将增益电压加大;高于额定值,则将增益电压减小。
对于手动增益控制,能量检测与A GC 相同,只需对主控端按命令要求调整增益,并通过增益控制电路加以实施,同时对A GC 功能加以屏蔽。
313 静噪功能消除噪声的关键在于区分信号和噪声。
若检测结果为噪声,则将输出信号减小或关断;若检测结果不是噪声,则电路输出正常音频信号。
检测出的能量信号直接与参考电平进行比较,低于参考电平的就认为是噪声,程序作静噪处理,将输出音频关断;若信号高于参考电平,则认为有信号输入,音频电路正常输出。
当系统处于A GC 时,则将输出的A GC 电压进行比较。
314 陷波器系统要求在某些频点有陷波器功能。
陷波频点由主控端命令告知,系统根据当前的带宽选择性要求和陷波频点要求,从陷波器库中找到所需的陷波器参数,输入程序中即可。
程序采用自适应陷波器理论,用2阶II R 滤波器实现。
假定输入为一纯余弦波x 1(n )=co s (Ξn +Η),其正交量为x 2(n )=sin (Ξ0n +Η),通过相关抵消回路以最小均方算法控制加权量w 1(n )和w 2(n ),这2个加权的输出相加就成为自适应滤波器的输出y (n )。
315 信道校准信道校准是为了用数字处理方法得到理想传递函数(滤波特性)。
若已知信道传递函数为H 1(f ),所希望的传递函数为H i (f ),则可用简单方法获取校准传递系数H c (f )。
若H i (f )=H c (f )3H 1(f ),对H i (f )=1(信号在通带0～4kH z 内)或=0(信号在阻带内),则分别有H c (f )=1 H 1(f )或=0。
4 实验结果系统调试后,带宽选择特性有较好的性能,矩形系数最小为112,最大只有215,远比模拟滤波器优越,充分体现了数字滤波器的优点。
自适应陷波器陷波频点可调(019kH z ～4kH z ),陷波宽度最小可达100H z ,A GC 充放电时间达到设计要求,静噪功能可控,门限电平可任意设置。
输入信号变化100dB 时,输出变化小于3dB ,输出控制电压0～7V 。
本系统要解调中频信号,还要实现能量检测、A GC 和陷波器的功能,CPU 的处理能力要强。
50n s 下运行这样的解调程序使每一个滤波器都设计得很“临界”,由于时间上来不及处理和空间上开销太大,(下转第22页)・02・刘毅峰,等:短波接收机的中频数字实现号,可以进一步简明地规范式(1)内的相位常数t k 和内插波形S k (x ),使得实现过程大为简化。
4 一阶直接采样从计算的角度考虑,在式(1)中的内插波形如果保持一致并且相位常数相同,则对实现来说是非常简单的,不过此时要付出较高的采样率为代价。
这时就是我们熟悉的一阶采样。
不过,对带通信号而言,一阶采样所用的采样率一般高于带宽的2倍。
此时需要寻找合适的采样率重建波形。
我们证明了对复杂通带不存在用解析表达式来表述最低一阶采样率,但是可以找到有效算法直接计算出最低采样率W ,使得f (x )=∑+∞n =-∞fn W S x -nW Shannon 采样公式是针对带限信号的一个特例。
对窄带带通信号而言,总有低于N yqu ist 率(最高频率的2倍)的采样率能保证重建波形。
一阶采样的最大优点是实现非常简单,但采样率一般高于高阶采样情形。
5 结论引入高阶采样或一阶直接采样,主要目的是降低计算代价,便于载波信号检测的实时实现。
当然,在技术上存在一个有趣的现象:带通信号与带限信号采样有很大的区别,带限信号的采样率越高,恢复波形越准确;而带通信号的采样率变高,恢复波形并非越准确。
此处存在非常有意义的技术课题:对实现系统,引入什么样的采样率最合适。
参 考 文 献1 R ice D W .W u K H .Q uadratu re samp ling w ith h igh dy 2nam ic range .IEEE T ran s A ES ,1982,18(4):736～7392 M arvasti F .N onun ifo rm Samp ling theo rem s fo r band 2pass signals at o r below N yqu ist den sity .IEEE T ran sSP ,1996,44(3):572～5763 王桥.R egu lar and irregu lar samp ling theo rem s ofShannon’s type in w avelet sub spaces .应用数字,1998,11(3):90～94(收稿日期:1999211215)(上接第20页)而只留有较少的裕量。
若将CPU 主频升至25n s 甚至10n s ,则滤波器的性能将有更大的提高,频响校准的性能也将有更大的改善。
5 系统的应用前景将接收机的中频接收全部数字化,并在设计中体现数字处理的优点,对于数字调幅广播接收机的实现有广阔的前景。
就DAM 广播来说,运用D SP 技术,可以将射频以前的信道全部用D SP 实现。
声音通过A D 采集,D SP 芯片对声源进行信源编码,将信源压缩成低速率的码流,然后采用QAM 或A PSK 调制进行发射。
接收机则将信号从天线转化为中频,进行数字解调,然后通过信道解码、信源解码,得到音频输出。
初步估计,发射机部分的信源编码、信道编码及调制可采用2片D SP 实现,而对于接收机部分,考虑到AM 收音机的带宽很窄,采样率可以大大降低,也可能采用2片D SP 实现译码工作,同时得到文字、图形及其他信息。
6 结束语本系统已实现25kH z 载频的AM 、FM 、L SB 、U SB 、C W 等制式的数字解调,正在探讨DAM 收音机的D SP 实现。
在系统设计中,得到了常州无线电厂的支持和郭学雷老师的帮助,在此表示感谢。
参 考 文 献1 黄顺吉1数字信号处理及其应用1北京:国防工业出版社,19822 张雄伟1D SP 芯片的原理与开发应用1北京:电子工业出版社,19973 楼顺天1基于M A TLAB 的系统分析与设计——信号处理1西安:西安电子科技大学出版社,19984 桂益俊1短波三信道数字接收机1硕士学位论文,东南大学,1997(收稿日期:1999211215)・22・王桥,等:信号采样理论的新结果。