一種基于頻譜分析儀的模擬信號(hào)解調(diào)與分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬信號(hào)的解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于頻譜分析儀的模擬信號(hào) 解調(diào)與分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模擬信號(hào)的解調(diào)主要有兩種方式，一種是利用解調(diào)硬件來解調(diào)，如專用信號(hào)解調(diào) 器。但解調(diào)器等模塊都是由模擬電路實(shí)現(xiàn)的，模擬處理電路存在模擬器件老化、溫漂等現(xiàn) 象，會(huì)給測量帶來帶寬切換不確定度、刻度保真度和增益不確定度等誤差，無法保證測量的 穩(wěn)定性和一致性。
[0003] 目前主流的是數(shù)字的模擬信號(hào)解調(diào)與分析方法。數(shù)字化的模擬信號(hào)解調(diào)方法主要 利用FPGA完成中頻信號(hào)的下變頻、降采樣速率、濾波、FFT變換。進(jìn)入到中頻的信號(hào)首先經(jīng) 過A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過下變頻模塊的處理生成I、Q兩路基帶信 號(hào)。I、Q信號(hào)經(jīng)過多級(jí)數(shù)字濾波器進(jìn)行降采樣頻率，數(shù)字濾波器的抽取比根據(jù)不同的解調(diào) 帶寬進(jìn)行設(shè)置。對(duì)I、Q信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波、鑒頻、FFT變換等一系列處理，生成解調(diào)信號(hào)的 波形數(shù)據(jù)、頻譜，由FPGA將數(shù)據(jù)送到ARM端顯示。FPGA、DSP、ARM還需做一系列計(jì)算生成解 調(diào)參數(shù)的測量結(jié)果，如調(diào)制度、調(diào)制率、調(diào)制失真等。
[0004] 模擬信號(hào)的解調(diào)經(jīng)歷了從應(yīng)用專用信號(hào)解調(diào)器解調(diào)，到通過FPGA、DSP進(jìn)行數(shù)字 解調(diào)的發(fā)展過程。目前通過FPGA、DSP進(jìn)行數(shù)字解調(diào)的方法存在顯示界面單一、耗費(fèi)FPGA 存儲(chǔ)空間等缺點(diǎn)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)有兩方面不足：
[0006] 其一：只能一次顯示一個(gè)圖譜，射頻圖譜、音頻波形、音頻頻譜不能同時(shí)顯示。射頻 圖譜、音頻波形、音頻頻譜從不同維度顯示了調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量，故同時(shí)顯示用戶可從不同維 度觀看調(diào)制信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量。
[0007] 其二：1、Q數(shù)據(jù)在FPGA中計(jì)算，在解調(diào)過程中和參數(shù)計(jì)算過程中會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù) 需要存儲(chǔ)，如IQ數(shù)據(jù)、鑒頻后的相位數(shù)據(jù)、音頻信號(hào)數(shù)據(jù)、FFT后的頻譜數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù) 都會(huì)占用FPGA的存儲(chǔ)空間，造成FPGA存儲(chǔ)空間緊張。
[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種基于頻譜分析儀的模擬信號(hào)解調(diào)分析方法，這種方法可 以同時(shí)計(jì)算生成射頻圖譜、音頻波形、音頻頻譜、解調(diào)參數(shù)測量結(jié)果，并同時(shí)顯示多個(gè)圖譜 和測量結(jié)果。使用戶可以從多個(gè)維度查看調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量。另外，此方法只需從FPGA獲得 一組IQ數(shù)據(jù)，所有的計(jì)算都在ARM端進(jìn)行，大大節(jié)省了 FPGA的存儲(chǔ)空間。
[0009] 如何直觀、豐富的顯示解調(diào)結(jié)果，并基于現(xiàn)有頻譜分析儀平臺(tái)，在ARM端實(shí)現(xiàn)模擬 信號(hào)的解調(diào)是本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種可以同時(shí)顯示射 頻圖譜、音頻波形、音頻頻譜及調(diào)制參數(shù)的測量結(jié)果，使用戶可從多個(gè)維度查看測量結(jié)果的 基于頻譜分析儀的模擬信號(hào)解調(diào)與分析方法。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于頻譜分析儀的模擬信號(hào)解調(diào)與分析方法， 包括以下步驟：
[0012] 步驟一、中頻信號(hào)首先進(jìn)入抗混疊濾波器，濾除產(chǎn)生混疊的頻率信號(hào)，然后經(jīng)AD 采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；
[0013] 步驟二、經(jīng)過AD量化的數(shù)據(jù)利用數(shù)字下變頻器將信號(hào)分解為I和Q分量，IQ分量 經(jīng)多級(jí)濾波器抽取，最后由FPGA送入ARM中，濾波器的抽取比根據(jù)設(shè)定的分辨率帶寬和解 調(diào)帶寬來確定；
[0014] 步驟三、IQ數(shù)據(jù)進(jìn)入ARM后分三路進(jìn)行同時(shí)處理，分別生成射頻頻譜、音頻波形、 音頻頻譜。
[0015] 在上述技術(shù)方案中，所述步驟三中，對(duì)IQ數(shù)據(jù)直接做FFT變換，并檢波或插值后生 成射頻圖譜數(shù)據(jù)，F(xiàn)FT變換的點(diǎn)數(shù)和系數(shù)根據(jù)用戶設(shè)置的分辨率帶寬來調(diào)整。
[0016] 在上述技術(shù)方案中，所述步驟三中，AM信號(hào)生成音頻頻譜的方法是，首先對(duì)IQ數(shù) 據(jù)做包絡(luò)檢波，即
，因包絡(luò)檢波后的信號(hào)含有直流分量，故需要隔直去直流分量， 最終生成AM音頻波形，對(duì)經(jīng)過包絡(luò)檢波和隔直的信號(hào)做FFT變換、檢波或插值，生成AM音 頻頻譜。
[0017] 在上述技術(shù)方案中，所述步驟三中，F(xiàn)M信號(hào)生成音頻頻譜的方法是，根據(jù) FM解調(diào)的基本原理，首先對(duì)IQ分量之比值反正切運(yùn)算，得到瞬時(shí)相位值，即鑒相：
吋瞬時(shí)相位值求導(dǎo)數(shù)，根據(jù)I、Q兩路前后采樣數(shù)據(jù)求得前后兩個(gè)采樣點(diǎn) 的相位差，即差分，再除以采樣點(diǎn)時(shí)間間隔即可得到原始調(diào)制信號(hào)。
[0018] 在上述技術(shù)方案中，調(diào)頻信號(hào)解調(diào)差分鑒頻還必須滿足以下要求：
[0019] (1)相鄰的2個(gè)相位值之差應(yīng)限制在[_ π，+ π ]內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)相位跳變；
[0020] (2)當(dāng)相位差大于2 π時(shí)，應(yīng)進(jìn)行模2 π處理；
[0021] FM解調(diào)時(shí)，當(dāng)相位的真值超過[0, 2 π ]范圍，按模2 π計(jì)算相位序列會(huì)造成相位卷 疊，故差分后需對(duì)有相位跳變的情況進(jìn)行校正；校正后可獲得FM音頻波形；對(duì)音頻波形數(shù) 據(jù)做FFT變換、檢波或插值可生成FM音頻頻譜；FFT變換的點(diǎn)數(shù)和系數(shù)可根據(jù)用戶設(shè)定的 音頻頻譜分辨率帶寬做相應(yīng)調(diào)整。
[0022] 本發(fā)明把模擬信號(hào)的解調(diào)和參數(shù)計(jì)算放在ARM端進(jìn)行，F(xiàn)PGA只需提供一組IQ數(shù) 據(jù)，大大節(jié)約了 FPGA的存儲(chǔ)空間。在ARM端計(jì)算調(diào)制參數(shù)有更多的靈活性，且可實(shí)時(shí)顯示 計(jì)算結(jié)果。
[0023] 本發(fā)明采用頻譜分析儀，可同時(shí)顯示調(diào)制信號(hào)的射頻圖譜、音頻波形、音頻頻譜多 個(gè)圖譜及各個(gè)調(diào)制參數(shù)的測量結(jié)果，使用戶可從多個(gè)維度直觀的觀察調(diào)制信號(hào)質(zhì)量。
[0024] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以同時(shí)顯示射頻圖譜、音頻波形、音頻頻譜及調(diào)制參數(shù)的 測量結(jié)果，使用戶可從多個(gè)維度查看測量結(jié)果。而且本方法只需從FPGA獲取一組數(shù)據(jù)，后 面的計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)均在ARM端，解決了 FPGA存儲(chǔ)空間緊張的問題。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)