[发明专利]一种全数字FM/AM信号解调与分析方法

权利要求书

1.一种全数字FM/AM信号解调与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将输入的FM/AM信号经过射频变换模块后，将预定范围内的输入射频信号变换到固定的中频信号，经过模数转换器采样产生数字信号输入到FPGA中；

步骤二：将输入到FPGA中的数字信号经数字下变频模块处理后，产生I1、Q1两路基带信号送入抽取补偿滤波模块，经过HB抽取滤波和CIC抽取滤波，再用FIR滤波器完成CIC频响补偿滤波，确保带内平坦度和带外抑制特性；

步骤三：将滤波补偿后的I2、Q2两路基带信号经坐标转换模块完成直角坐标到极坐标的转换，生成每个采样点的幅度信息和相位信息，再输出到可装载数字滤波单元；

步骤四：可装载数字滤波单元完成解调信号的滤波，通过可装载滤波因子的FIR滤波器，将外部任意的滤波因子装载进来，实现低通、高通、带通滤波，同时根据时域波形完成触发处理，支持上升沿、下降沿触发，经过滤波后的解调信号时域波形由PC机从FPGA中读取分析和显示，时域波形同时到达傅里叶变换FFT单元；

步骤五：FFT单元通过对解调后的时域信号进行加窗和傅里叶变换处理，生成频谱波形，由PC机从FPGA中读取显示并根据频谱完成调制参数的计算；

所述步骤一中所述输入射频信号变换到固定的中频信号的具体步骤为：将中频信号设定为140MHz，再采用200MHz采样率的模数转换器对140MHz中频信号进行采样，将采样位数设为16位，再将产生的数字信号输出；

所述步骤二中所述数字信号经数字下变频处理的具体步骤为：在FPGA中将数字信号分别乘以一个正交的数字载波信号cos和sin，将数字载波信号的频率设定为140MHz，与所述数字信号相乘后产生I1、Q1两路基带信号；

所述步骤二中所述HB抽取滤波为5级级联半带滤波器；所述CIC抽取滤波为梳状抽取滤波器；

所述步骤三中的所述幅度信息为AM解调出的信号，直接输出到可装载数字滤波单元；所述相位信息经过鉴频器后生成FM解调出的信号，再输出到可装载数字滤波单元；

所述步骤三中所述直角坐标到极坐标的转换的具体步骤为：将直角坐标[A_I，A_Q]转化为极坐标后生成基带信号的相位θ和幅度A，连续不断的对输入的直角坐标进行转换，直到其极坐标的Y轴成分为0时完成旋转，运算公式如下：

X_i＝X_i-1±(Y_i-1/2^i-3)；

Y_i＝Y_i-1±(X_i-1/2^i-3)；

θ_i＝θ_i-1±α_i-1；

其中当Y_i-1>＝0时，α_i取值为-1，当Y_i-1<0时，α_i取值为+1；当X_i-1>＝0且Y_i-1>＝0时，X_i式取“+”运算，Y_i式“-”运算，否则X_i式取“-”运算，Y_i式“+”运算，旋转运算后生成的X_i即为信号的幅度A，θ_i即为信号的相位θ，2^i-3在FPGA中通过移位实现；

所述步骤五中所述FFT点数为4096点，在FFT内核提供一个提前3个时钟周期的xn_index信号来表征当前的输入索引号，利用所述索引号作为汉宁窗查找表的地址，查找出对应位置的窗函数值后，再通过乘法器与时域波形相乘后作为FFT的实部输入，虚部输入固定为0，查表到乘法器的输出正好延时3个时钟周期，以保证到达FFT内核的实部与窗函数对应正确，对FFT内核输出的实部和虚部信号进行求模操作后即生成了解调信号的频谱，该频谱进行存储后，由PC机读取进行显示，并进行调制参数的计算，计算公式如下：

信噪比(SNR)＝10*log10(P_s/P_n)

信纳比(SINAD)＝10*log10(P_s/(P_n+P_d))

失真度＝P_d/P_h[0]

其中，P_s为信号的总功率，P_n为噪声功率，P_d为谐波功率，P_h[0]为基波功率。