[发明专利]一种全数字FM/AM信号解调与分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，尤其涉及的是一种全数字FM/AM信号解调与分析方法。

背景技术

调频(FM)、调幅(AM)这两种调制方式自20世纪60年代出现以来，迅速成为无线通信中最常用的两种方法，广泛应用于电台、广播、对讲机等无线通信设备中。当前，国际无线电管理委员会规定调频频偏最大值为6.5MHz，调频和调幅信号的发射带宽一般在400kHz以下，最高可达12MHz左右。由于调频和调幅方式通信设备的广泛应用，需要相关的电子测量仪器来对这些设备进行测试验证和日常维护，而信号的解调、调制参数分析是相关测量仪器所必备的功能，由于现代调频和调幅通信的调制质量越来越高，对测量仪器的测量精度也有着极高的要求。

现有的FM、AM信号的解调分析方法主要有三种方法，第一种方法是通过专用解调IC器件直接解调出调制音频，例如专用FM信号解调器CA3089，专用的AM信号解调器MC1350等，专用解调IC不易于对解调后的音频实现滤波，也无法直接对解调出的音频信号进行存储和调制参数的分析；第二种方法是通过专用数字下变频器IC器件来解调出音频，例如可编程数字下变频器HSP50214，其内置数字下变频、抽取滤波、音频生成等单元，可以对FM、AM信号进行解调并生成音频数字信号，但其最大解调带宽只有1.25MHz，而且专用数字下变频器一般还需要搭配FPGA来进行接口的处理和解调音频的进一步分析处理，扩展性差，设计电路复杂；第三种方法是通过FPGA或DSP来进行解调，FPGA因其设计灵活、容量大，适合于一些复杂的数字信号处理算法设计，因此在信号解调中也有着广泛的应用。中国发明专利《一种基于FPGA实现FM调频和解调数字逻辑电路的方法》(申请号:CN201210515556)所公开的是：一种通过FPGA实现FM信号的调制与解调方法。该专利的解调方法存在中频带宽不可控、不支持AM解调、不支持解调信号滤波、不支持FFT频谱输出和调制参数计算等缺点。

现有的通过专用解调IC器件的解调方法存在解调格式单一、不易实现音频滤波、无法直接进行调制参数分析等缺点；现有的通过专用数字下变频器IC器件的解调方法存在带宽窄、不支持音频频谱、扩展性差等缺点。现有的通过FPGA的解调方法存在中频带宽不可控、不支持FFT频谱输出和调制参数计算等缺点。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全数字FM/AM信号解调与分析方法。

本发明的技术方案如下：

一种全数字FM/AM信号解调与分析方法，其中，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滤波器完成幅度补偿滤波，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。

所述的全数字FM/AM信号解调与分析方法，其中，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。

所述的全数字FM/AM信号解调与分析方法，其中，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。