FM解调 仿真方法.docx

FM解调是无线通信领域中的一个重要技术，用于从接收到的FM（频率调制）信号中恢复原始基带信息。在这个文档中，我们探讨的是基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）实现的FM解调，并通过MATLAB进行仿真。以下是对这个过程的详细解释： FM调频信号的特点是载波频率随着信息信号的改变而变化，这种变化通常表现为幅度或相位的变化。在本实验中，设置的FM调频信号参数为频率487.4MHz，调制信号频率50kHz，调制频偏100kHz，信号幅度为-15dBm。这些参数决定了FM信号的基本特性。 解调的第一步是正交解调，这是一种常见的非线性解调方法，利用了载波的两个正交分量（通常是正弦和余弦）。在这个过程中，输入信号先经过正交混频，将高频频带的FM信号转换到较低的中频。混合后的波形由两部分组成，即与原载波正交的cos和sin分量。 接下来，为了进一步处理混合信号，使用了低通滤波器（在这里用low_coef表示滤波器系数）。通过滤波器可以去除不需要的高频成分，保留有用的低频信息。对于每个混频分量，如代码所示，分别应用fir滤波器进行滤波处理。滤波后的结果分别存储在f_mix_cos和f_mix_sin变量中。 之后，进入鉴相步骤，这是正交解调的关键环节。鉴相器计算连续两个采样点的乘积并取反，即波形(n-1)点的cos乘以当前点sin减去sin乘以cos，得到的结果即为鉴相输出wave。这里的鉴相器实际上是一个简单的相位检波器，可以检测出信号的相位变化，进而恢复调制信息。在这个实验中，采用2M采样率，一个周期采集40个点。 为了降低数据速率并减少计算资源的消耗，进行了CIC（积分梳状滤波器）抽样和FIR滤波。5倍的抽取率将采样率降低至400KHz，这样在一个周期内只需要8个采样点。CIC滤波器因其结构简单、计算效率高而常用于数据抽取，而FIR滤波器则可以提供更精确的频率选择性，进一步改善信号质量。 总结来说，这个FM解调实验展示了从MATLAB仿真到FPGA实现的完整流程，包括正交混频、滤波、鉴相和数据抽取等步骤，这些都是数字信号处理中的基本操作，对于理解和实现无线通信系统至关重要。通过这样的实验，我们可以深入理解FM解调的原理，并为实际的硬件实现打下基础。