AM信號(hào)數(shù)字化解調(diào)算法分析與比較

數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，因此信號(hào)的數(shù)字化處理應(yīng)用越來(lái)越普遍。作為常用信號(hào)，幅度(AM)調(diào)制信號(hào)的數(shù)字化處理也會(huì)得到更廣泛的運(yùn)用。通過(guò)研究3種AM信號(hào)數(shù)字化解調(diào)的算法，給出相應(yīng)的解調(diào)原理、公式推導(dǎo)以及系統(tǒng)模塊;采用Matlab對(duì)一段信號(hào)采用3種方法分別進(jìn)行仿真解調(diào)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較。在原理分析與仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較獲得3種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，具有清晰明了的特點(diǎn)。

　　引言

　　幅度調(diào)制(AM)方式是常見(jiàn)的信號(hào)調(diào)制方式之一。其原理是用調(diào)制信號(hào)去控制有用信號(hào)的幅度，使之隨調(diào)制信號(hào)作變化。它的模擬解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)解調(diào)(非相干解調(diào))。相干解調(diào)也叫同步檢波，是通過(guò)接收端提供與接收的已調(diào)AM信號(hào)載波嚴(yán)格同步的相干載波，使其與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，取出低頻分量得到基帶信號(hào)。包絡(luò)檢波是通過(guò)整流器和低通濾波器直接從已調(diào)波的幅度中提取原調(diào)制信號(hào)。

　　AM信號(hào)的數(shù)字化解調(diào)不能使用模擬器件，因而只能采用數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)解調(diào)。目前采用的主要是數(shù)字化正交解調(diào)器，本文闡述了其原理及局限性，并探討了另外兩種數(shù)字解調(diào)的方法，對(duì)這3種方法進(jìn)行了比較。

　　1 傳統(tǒng)正交解調(diào)法

　　AM信號(hào)數(shù)字化解調(diào)中廣泛采用的是數(shù)字正交解調(diào)法解調(diào)，解調(diào)框圖如圖1所示。

　　收到的已調(diào)信號(hào)采樣值為：

　　S(n)=A(n)cos(2πfcn+φ)， -∞≤n≤+∞

　　式中：A(n)為包含有用信息的調(diào)制信號(hào);fc為載波頻率;φ是初相。采樣后信號(hào)與正交的兩路本振信號(hào)直接相乘，然后經(jīng)濾波器輸出。該濾波器帶寬取決于基帶信號(hào)帶寬，從而得到I/Q兩路正交信號(hào)：

　　采用正交解調(diào)獲得I/Q兩路正交信號(hào)時(shí)，可以較容易地獲得信號(hào)的三個(gè)特征：瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率，它們都是信號(hào)識(shí)別解調(diào)的基礎(chǔ)。理想情況下，數(shù)字正交解調(diào)精度高，誤差小。但其存在很大的局限性，在解調(diào)過(guò)程中需要本地恢復(fù)載波，往往需要用到數(shù)控振蕩器或鎖相環(huán)等器件，電路很復(fù)雜，因其恢復(fù)本地載波效果直接關(guān)系到最后的輸出效果及誤差，所以對(duì)器件要求較高，非常耗費(fèi)資源。