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DSP C54X窄带中频抽样的实现

作者:时间:2011-08-15来源:网络收藏

1 引言
本文在讨论基本的带通定理基础上,分析欠率对带通信号采样的频谱搬移特点,同时结合对普通的AM调幅接收机信号的采样、滤波与处理,以获得基带的语音信号。这种用软件进行信号处理的技术有助于深入理解带通滤波的理论,并为软件无线电接收数据信号提供理论与实践依据。本文讨论的抽样的基本框图如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/150356.htm


带通抽样定理是Nyquist抽样定理的进一步扩展。Nyquist抽样定理的基本意义是:一个频率限带信号x(t),其频带限制在(0,fh)内,如果用fs>=2fh的采样频率对x(t)进行等间隔抽样,得到的离散信号x(n)=x(nTs),那么x(t)信号将被所得到的采样值x(n)所确定,抽样后的信号频谱不发生混叠,因此可以用滤波器恢复原始的限带信号x(t),该信号是零频附近的基带信号。而实际接收的无线电信号绝大多数是一个有中心频率的限带信号,并且满足信号带宽与中心频率之比远远小于1(B/fo1)的条件,即中心频率fo远高于信号所携带频谱宽度,根据基本抽样定理知道,此时抽样频率fs>2fo,这样不仅要求高性能的AD转换器,而且高速的抽样数据又大大的加剧了
的信号处理负担。为了让有足够的时间去处理实时的信号,当前主要的方法有两种:(1)直接降低抽样率;(2)进行高速抽样,然后采用抽取方法降低抽样率。本文采用的是直接降低抽样率的方法。那么降低抽样率是否会产生信号混叠等问题呢?这由带通抽样理论来回答。
带通抽样定理:设一个频率限带信号x(t),其频带限制在(fL,fH)内,如果采样频率fs满足:其中n取值是满足fs≥2B(B=fH-fL)的最大整数值(0,1,2,...),此时用fs进行等间隔抽样的x(nTs)能准确的确定原始信号x(t)。并确定带通信号的中心频率,那么。这个表达式表示:当抽样频率确定后,有许多频率(或带通信号)在满足以上表达式所取的n值条件下,可以产生同一个频率(或同一个带通信号);同样对于确定的fo通过选择不同的n来确定fs。如图2所示。
其中fs是抽样频率,当被抽样的信号频率fo是3fs/4和5fs/4时,都不满足fs>2fh的条件,是欠抽样情况。在欠抽样后都会输出一个相同频率的信号fs/4,如黑粗的虚线所示。进一步讲,如果被抽样的信号是一个以fo为中心频率的限带信号,带宽是B,且抽样频率fs>2B,那么欠抽样后将会输出一个以抽样频率fs/4为低中心频率的限带信号。当然抽样时不容许被抽样的信号中混入其他信号,即必须是一个限带信号,否则其他满足以上公式条件的信号都会进入该频带;其次根据自然抽样定理,输出的频谱中还会有与fs倍频有关的频谱分量,即输出信号频谱Xs是:
这需要通过设计滤波器,恢复原始信号x(t)。Cn是抽样脉冲傅里叶级数的系数。根据前面介绍的参数,抽样频率是60kHz(8bit)、被抽样信号是465kHz的普通调幅接收机的信号是一个限带信号,信号带宽是B=10kHz。
2.2 DSP硬件电路设计
带通抽样,使用DSP5402作为基带信号处理,基本框图如图3所示。

其中图4(a)表示除了465kHz的带通信号可以通过欠抽样产生15kHz的低中频信号外,其他信号也可以通过欠抽样产生15kHz低中频,因此465kHz的中频必须是一个限带滤波器输出的信号,不容许其他信号混入抽样。其次该限带中频信号与抽样信号的频域卷积除了有15kHz的信号频谱外,还有其他的频谱分量,因此抽样后,DSP要设计一个带通滤波器,滤除其他信号的频谱,如图4(c)所示。然后通过包络检波获得基带语音信号。



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