基于DSP和FPGA的調幅廣播信號監測系統

　引言

　　隨著(zhù)通信與廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)電頻譜迅速、大量的被占用，頻道擁擠和相互間干擾日趨嚴重，為了能有效地利用無(wú)線(xiàn)電頻譜，減少相互間的干擾，信號監測業(yè)務(wù)隨之成為必要。調幅廣播信號監測系統是用于實(shí)時(shí)監測短波調幅廣播信號的調幅度、載波頻率的專(zhuān)用系統。

　　圖1為調幅廣播信號質(zhì)量監測系統的系統框圖。本系統由數據采集模塊、總線(xiàn)控制模塊、數據處理模塊、上位機通信模塊組成。其工作方式為：輸入信號通過(guò)線(xiàn)性數控增益放大器后由A/D轉換器采樣，采樣后的數據由FPGA送入DSP進(jìn)行數據處理，所得到的監測結果由FPGA通過(guò)PCI接口送入上位機。同時(shí)由DSP對采樣所得信號大小進(jìn)行監測，通過(guò)FPGA對線(xiàn)性數控增益放大器的增益進(jìn)行調整，使其輸出信號滿(mǎn)足系統測量要求。

　　算法和數字處理軟件

　　調幅廣播信號的特點(diǎn)是載波頻率相對穩定而調幅度實(shí)時(shí)變化，所以系統每監測一百次調幅度再監測一次載波頻率同樣可以達到監測信號的目的。系統所要監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(guò)采樣，為保證測量精度則采樣頻率要達到240MHz，后續數據處理難度較大，所以系統選擇對信號進(jìn)行欠采樣。采樣點(diǎn)數為N=4096。

　　調幅信號調幅度的計算公式如下：

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

　　本系統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 )。因為單音調幅信號的上、下包絡(luò )關(guān)于零軸對稱(chēng)，所以只要得到上、下包絡(luò )其中之一就能根據式(1)求得調幅度。

　　設輸入信號為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：

　　設輸入正弦信號為：

　　則采樣后信號的頻譜為：

　　根據上式可知，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(guò)傅里葉變換估計欠采樣后信號的頻率w，正弦信號的真實(shí)頻率wS就可準確求出。