DSP中的一种调幅广播信号监测系统设计和实现
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2020-10-23
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DSP中的一种调幅广播信号监测系统设计和实现中的一种调幅广播信号监测系统设计和实现
引言 随着通信与广播电视业务的发展，无线电频谱迅速、大量的被占用，频道拥挤和相互间干扰日趋严
重，为了能有效地利用无线电频谱，减少相互间的干扰，信号监测业务随之成为必要。调幅广播信号监测系统
是用于实时监测短波调幅广播信号的调幅度、载波频率的专用系统。 数字信号处理（Digital Signal
Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着
计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用
数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年
引言引言
随着通信与广播电视业务的发展，无线电频谱迅速、大量的被占用，频道拥挤和相互间干扰日趋严重，为了能有效地利用
无线电频谱，减少相互间的干扰，信号监测业务随之成为必要。调幅广播信号监测系统是用于实时监测短波调幅广播信号的调
幅度、载波频率的专用系统。
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世
纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通
过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信
号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。
DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟
信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实
际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字
化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
图1为调幅广播信号质量监测系统的系统框图。本系统由数据采集模块、总线控制模块、数据处理模块、上位机通信模块
组成。其工作方式为：输入信号通过线性数控增益放大器后由A/D转换器采样，采样后的数据由FPGA送入DSP进行数据处
理，所得到的监测结果由FPGA通过PCI接口送入上位机。同时由DSP对采样所得信号大小进行监测，通过FPGA对线性数控
增益放大器的增益进行调整，使其输出信号满足系统测量要求。
算法和数字处理软件 算法和数字处理软件
调幅广播信号的特点是载波频率相对稳定而调幅度实时变化，所以系统每监测一百次调幅度再监测一次载波频率同样可以
达到监测信号的目的。系统所要监测的信号的带宽小于10kHz，频率范围为1.5MHz~30MHz。若对信号进行过采样，为保证测
量精度则采样频率要达到240MHz，后续数据处理难度较大，所以系统选择对信号进行欠采样。采样点数为N=4096。
调幅信号调幅度的计算公式如下：
其中m为调幅度，A为包络上、下两正峰间的幅度，B为包络上、下两负峰间的幅度。
本系统中先用频域移相法求得A/D采样后信号的Hilbert变换，然后取绝对值即可得到AM信号的上包络。因为单音调幅信
号的上、下包络关于零轴对称，所以只要得到上、下包络其中之一就能根据式（1）求得调幅度。
设输入信号为f（t），则由采样定理可知采样前信号的频谱F（w）和采样后信号的频谱FS（w）有如下关系：
设输入正弦信号为：
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