基于DSP和FPGA的調(diào)幅廣播信號監(jiān)測系統(tǒng)

　引言

　　隨著通信與廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展，無線電頻譜迅速、大量的被占用，頻道擁擠和相互間干擾日趨嚴(yán)重，為了能有效地利用無線電頻譜，減少相互間的干擾，信號監(jiān)測業(yè)務(wù)隨之成為必要。調(diào)幅廣播信號監(jiān)測系統(tǒng)是用于實時監(jiān)測短波調(diào)幅廣播信號的調(diào)幅度、載波頻率的專用系統(tǒng)。

　　圖1為調(diào)幅廣播信號質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、總線控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、上位機(jī)通信模塊組成。其工作方式為：輸入信號通過線性數(shù)控增益放大器后由A/D轉(zhuǎn)換器采樣，采樣后的數(shù)據(jù)由FPGA送入DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所得到的監(jiān)測結(jié)果由FPGA通過PCI接口送入上位機(jī)。同時由DSP對采樣所得信號大小進(jìn)行監(jiān)測，通過FPGA對線性數(shù)控增益放大器的增益進(jìn)行調(diào)整，使其輸出信號滿足系統(tǒng)測量要求。

　　算法和數(shù)字處理軟件

　　調(diào)幅廣播信號的特點是載波頻率相對穩(wěn)定而調(diào)幅度實時變化，所以系統(tǒng)每監(jiān)測一百次調(diào)幅度再監(jiān)測一次載波頻率同樣可以達(dá)到監(jiān)測信號的目的。系統(tǒng)所要監(jiān)測的信號的帶寬小于10kHz，頻率范圍為1.5MHz~30MHz。若對信號進(jìn)行過采樣，為保證測量精度則采樣頻率要達(dá)到240MHz，后續(xù)數(shù)據(jù)處理難度較大，所以系統(tǒng)選擇對信號進(jìn)行欠采樣。采樣點數(shù)為N=4096。

　　調(diào)幅信號調(diào)幅度的計算公式如下：

　　其中m為調(diào)幅度，A為包絡(luò)上、下兩正峰間的幅度，B為包絡(luò)上、下兩負(fù)峰間的幅度。

　　本系統(tǒng)中先用頻域移相法求得A/D采樣后信號的Hilbert變換，然后取絕對值即可得到AM信號的上包絡(luò)。因為單音調(diào)幅信號的上、下包絡(luò)關(guān)于零軸對稱，所以只要得到上、下包絡(luò)其中之一就能根據(jù)式(1)求得調(diào)幅度。

　　設(shè)輸入信號為f(t)，則由采樣定理可知采樣前信號的頻譜F(w)和采樣后信號的頻譜FS(w)有如下關(guān)系：

　　設(shè)輸入正弦信號為：

　　則采樣后信號的頻譜為：

　　根據(jù)上式可知，信號的頻譜在w=wi-nW處有峰值。由下式可知只要計算出n值和通過傅里葉變換估計欠采樣后信號的頻率w，正弦信號的真實頻率wS就可準(zhǔn)確求出。