数字调幅广播系统中包络检波方法的研究

程继兴1,吴乐南2,张仕元2

(1.莱芜职业技术学院,山东省莱芜市271100;2.东南大学无线电工程系,江苏省南京市210096)

摘　要:介绍了数字调幅广播的检波方法,给出了两种实现检波的实际算法:FF T 和DC T ,重点

论述了两种算法的原理以及在实现数字广播包络检波过程中的工作原理。最后利用MA TLAB 对这两种方法进行了性能仿真并比较了两种检波方法的误码率。

关键词:数字调幅广播;包络检波;FF T ;DC T

中图分类号:TN934.2

收稿日期:2005205212;修回日期:2006201209。

0　引　言

目前,声音广播的全面数字化是全球大趋势,传统的模拟AM (调幅)广播占用带宽很窄,能远距离传送,而相应的接收机结构简单,价格低廉,可以高效、经济地实现大范围覆盖。因而近年来,人们纷纷对现有的AM 广播进行数字化改造,取得了较好的效果。

现有中短波广播频道带宽为9k Hz 或10k Hz ,DRM (数字广播组织)标准系统同时发射幅度和相位信号,实现了单边带调制,使得实际传输带宽能达到9k Hz 或10k Hz ,但要改造现有的发射机,并使用全新的接收装置。而DAMB (数字调幅广播)标准系统不用改动现有装置,仅送一路实信号到发射机的音频口,

实现双边带调制,这样有效信号带宽为基带带宽(4.5k Hz 或5k Hz ),只有欧洲标准的一半。在信号带宽只有DRM 标准一半的情况下,如何提高系统的信息容量,保证数字AM 广播系统的传输效率和传输质量?本文主要从实调幅信号的获得上来加以讨论,主要讨论两种实际算法FF T 和DCT 在实现数字广播包络检波过程中的工作原理,最后利用MA TL AB 对这两种方法进行了性能仿真,并比较了两种检波方法的误码率。

1　包络检波原理

常用的振幅检波电路有包络检波和同步检波两类。输出电压直接反映调幅包络变化规律的检波电路,称为包络检波电路,它适用于普通调幅波的检波。对振幅检波电路的要求主要是检波效率高、失真小,并且具有较高的输入电阻。下面介绍常用的包络检波电路的原理。

二极管包络检波器电路简单、检波效率高,因此几乎所有AM 接收机都采用这种电路。图1所示为串联型包络检波器的电路。它由一个二极管和RC 低通滤波器串联组成

。

图1　二极管包络检波器电路原理

其工作原理是:当载波正半周时,二极管导通,给

电容器充电,由于充电时间常数很小,所以很快充电到输入信号的峰值。当输入信号下降时,电容器上的电压大于输入信号电压,二极管反向截止。电容器通过电阻R 缓慢放电。当下一个正半周时,从输入信号电压大于电容器上的电压时,开始二极管重新导通,再一次对电容充电,直到新的周期的峰值为正。整个过程如图1(b )所示。

时间常数RC 在满足1/ω0≤RC ≤1/W m 的情况下,包络检波器的输出基本上与输入信号的包络变化呈线性关系,v d (t )≈A 0+f (t ),包络线如图1(c )所示。

2　包络检波的实现方法

我们可以采用IFF T/FF T 方法实现数字广播的调制解调。但是,这种方法由于有复数运算,因此运算量大。为了减少运算量,可以采用IDC T/DC T 方法来实现。2.1　采用FFT 实现的数字AM 广播

FF T 实现的数字AM 广播的原理示意图如图2所示。

33?第32卷第6期2006年6月电子工程师　EL ECTRON IC EN GIN EER Vol.32No.6　J un.2006

图2　采用FFT 实现的数字AM 广播系统框图

在发送端,信号序列首先经过串/并转换,然后将信号经过星座映射,每一个星座点通过IFF T ,也就是经过信号的调制,取其实部再进行并/串转换,通过数字低通滤波器后进行D/A 转换,经过调制发射出去。

在接收端,过程正好与此相反。接收到的信号首先经过一个中频带通滤波器,然后经过一个低通滤波器,完成包络检波过程。检波后经过A/D 采样,经过FF T 和并/串变换,得到星座图上的复数值。2.2　采用DCT 实现的数字AM 广播

DC T 实现的数字AM 广播的原理框图如图3所

示。其工作原理和以上用FF T 实现的数字广播系统基本相同,所不同的是在调制和解调过程采用的余弦变换。因为余弦变换不存在复数运算,所以其运算速度比FF T 要快得多

。

图3　用DCT 实现的AM 调幅广播系统框图

2.3　仿真实验结果分析

针对以上分析,我们采用FF T 和DCT 两种算法对该数字AM 广播系统的检波进行了相应的MA T 2L AB 仿真。在FF T 算法中,取的点数为288,有用子

载波为0～256,所采用的调制方式是QAM ;在DCT 算法中,采用AS K 方式。在A W GN 信道下,它们的检波误码率图见图4～图6。

从以上分析可以看到:

a )两种方法都能实现正确解调;

b )由于是一维星座点,DC T 实现的误码率要高

于相同信噪比情况下的FF T 实现的误码率,在同样的误码率情况下,信噪比要低3dB 。

c )同一种实现方法,星座点越多,如64QAM 对16QAM ,误码率要高,而在同样的误码率条件下,信噪

比低6dB ～7dB

。

图4　FFT 实现的数字AM 广播的检波误码率　

图5　DCT 实现的数字AM 广播的检波误码率

图6　FFT 和DCT 实现的数字AM 广播的

检波误码率比较

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(下转第59页)

43??广播与电视技术?电子工程师2006年6月

差、浪涌电压高等缺欠。新系统则应用神经网络和模

糊控制技术,改进了飞机发电机电压自动调节系统的控制方法,采用DSP 和单片机组成双机系统,不仅快速地实现了对飞机发电机电压进行自动调节,而且将神经网络在硬件上得以实现,使神经网络等复杂算法不再只是停留在计算机仿真的阶段,而是有了切实可行的实现途径,为其在嵌入式系统中能被广泛应用提供了新的方法。

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Design of Aircraft G enerator V oltage 2regulating System B ased on Fuzzy Logic and Artif icial N eural N et w orks

XIA Yuanfei ,CAO Yongpeng

(1.Huazho ng U niversity of Science and Technology ,Wuhan 430074,China ;2.The First Aeronautic Instit ute of Air Force ,Xinyang 464000,China )

Abstract :The traditio nal aircraft generator automatic voltage -regulating system can not satisfy t he increasing tactical and technological demands of t he advanced aircraft ,because of it s power supply of poor quality and heavy weight.In t his paper ,based on t he p rinciples of f uzzy cont rol and neural networks ,we p resent a met hod to improve t he p resent aircraft generator voltage 2regulating system.This imp roved automatic voltage 2regulating system uses SCM (Single Chip Machine )to realize t he f uzzy real time cont rol and applies DSP (Digital Signal Processor )to realize t he neural network algo 2rit hm in t he embedded 2in comp uter system.Tested by experiment ,t his new automatic voltage 2regula 2ting system p rovides power supply of higher quality and much more reliability as t he result of t he im 2provement s of accuracy ,stability and quickness of power supply.

K eyw ords :digital signal processing ;automatic voltage 2regulating system ;neural network ;f uzzy cont rol

(上接第34页)

The R esearch of Wrap Demodulation in Digital AM B roadcasting System

CHENG Jixing 1,WU Lenan 2,ZHANG Shiyuan 2

(https://www.360docs.net/doc/7211401584.html,iwu Vocational College ,Laiwu 271100,China ;2.Sout heast University ,Nanjing 210096,China )

Abstract :In t his paper we int roduce t he demodulation met hod of digital AM broadcasting at first ,and t hen give out two arit hmetics :FF T and DCT.We discuss t he principles of two arit hmetics and t heir principles in demodulation of digital https://www.360docs.net/doc/7211401584.html,stly we act ualize t his system ’wrap demodulation in FF T and DCT arit hmetics ,and compare t heir performance of two met hods.

K eyw ords :digital AM ;Wrap demodulation ;FF T ;DC T

95?第32卷第6期夏远飞,等:基于模糊神经网络控制的飞机发电机调压系统设计?计算机与自动化技术?