CN103236863B - 采用了硬限幅器的fm数字调制解调电路的静噪处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法，静噪算法的流程为：A1.获得处理后的一段中频带的FM调频信号x1；A2.对x1中过零的上升沿的点取“1”，其余信号取“0”，得到的数据为x2；A3.统计x2每两个“1”之间“0”的个数，将此数组保存在vector[m]中，其中m为要统计的x2中所包含的周期数；A4.计算数组vector的均值Avg，即信号x1中平均每个周期的样点数；A5.利用均值Avg和数组vector，计算出数组的方差和DE；A6.设定门限为x，x的选择与载波频率，采样率，处理的信号长度有关，当DE＞x时，判为白噪声，关闭音频放大器，否则打开音频放大器。

Description

采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法

技术领域

本发明涉及FM信号静噪处理技术领域，尤其涉及的是一种采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法。

背景技术

在FM信号的解调过程中，当无输入信号时，解调鉴频器输出的信号为一些幅度较大的白噪声，使音频放大器输出很大的“哗——”的噪声，即“流水噪声”。为了去除这些噪声，通常需要加入静噪功能。传统的FM数字解调系统，静噪开关都是通过对解调后的信号进行处理获得的。常用的静噪方式有导频静噪，噪声检测静噪，载波检测静噪，很多新的算法和数字电路中都是通过这三种算法进行改进实现。

静噪系统大致分为三类：导频静噪、噪声静噪、载波检测静噪。发送端在对话音信号进行调制前，通常在话音信号频率低端（300Hz以下）加入单音，然后再送去调制发射出去。接收端解调后检测这一单音，进行静噪控制。受静噪输出衰减和发射机电路对低频响应程度的限制，国军标规定军用FM电台的导频为150Hz（正负2Hz）。

噪声静噪方式利用鉴相器的压噪特性，当射频信号较强时，输出噪声降低；当射频信号消失时，输出较大幅度的白噪声。噪声静噪方式即利用这一特性进行静噪控制。一般的窄带FM接收中都为噪声静噪配置有音频放大器（噪声提取滤波）和简单的施密特比较器，民用FM接收机几乎都用这种静噪方式。

载波检测静噪是利用鉴频器前限幅电路的电流与输入信号强度的对数在相当大的范围内成正比，通过检测此电流即可得出输入信号的强度，从而进行静噪控制。很多FM接收IC均给出此输入信号强度信号（RSSI）。此信号常用作输出信号强度表驱动、AGC、载波检测静噪等。

三种静噪方式中导频静噪电路最为复杂，而且增加了额外的发射功率，具有抗干扰能力强、操作简单等优点；噪声静噪和载波静噪电路简单，不需要额外发送导频，可实现互通性；有的电台为增加兼容性，经常是既有导频静噪功能也有噪声静噪功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法。

本发明的技术方案如下：

一种采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法，包括以下步骤：首先将接收到的信号进行放大、混频、滤波，以便将射频信号变换到适合处理的中频信号；再将该中频信号进行限幅放大判决的硬件电路和低通滤波器；对低通滤波后的FM调频信号进行AD采样，将同一信号同时进行两组处理，一组进行静噪算法，一组继续进行FM的数字解调，获得语音数据；通过静噪算法的开关判决，来确定是否有语音和是否需要打开声码器送出语音数据；所述的静噪算法流程为：

A1、获得处理后的一段中频带的FM调频信号x1；

A2、对x1中过零的上升沿的点取“1”，其余信号取“0”，得到的数据为x2；

A3、统计x2每两个“1”之间“0”的个数得到数组，将此数组保存在数组vector[m]中，其中m为要统计的x2中所包含的周期数；

A4、计算数组vector的均值Avg，即信号x1中平均每个周期的样点数；

A5、利用均值Avg和数组vector，计算出数组的方差和DE；

A6、设定门限为x，x的选择与载波频率，采样率，处理的信号长度有关，当DE>x时，判为白噪声，关闭音频放大器，否则打开音频放大器。

本发明提出了一种新的静噪方法，用于去除“流水噪声”，即保证在发射方发射FM信号时开启音频放大器，又保证发射方停止发射时关闭音频放大器，实现静噪开关的功能。

该静噪算法利用FM调频信号的调制特性，通过求解一段信号的采样数据的周期的方差和，来获得判决有无发射FM信号的依据，从而实现静噪开关功能。由于在FM解调端，有FM调制信号时的解调频偏比无FM调制信号时的要小很多，所以通过此方法能够很有效的实现静噪开关功能。

附图说明

图1为本发明所提出的FM数字解调的系统原理框图；

图2为本发明方法的判决原理图；

图3为本发明静噪算法的流程图；

图4为利用本发明的方法对不同信噪比下的数据方差和的对比图；

图5为语音信号被误判为噪声信号的误判概率随信噪比变化的仿真曲线；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明所提出的FM数字解调的原理框图如图1所示。其特点为系统中包含硬限幅，静噪算法在硬限幅及AD装换后的数字域中实现。参考图1，首先将接收到的信号进行放大、混频、滤波，使射频信号变换到适合处理的中频信号；再将该中频信号进行限幅放大判决的硬件电路和低通滤波器。对低通滤波后的FM调频信号进行AD采样，将同一信号同时进行两组处理，一组进行静噪算法处理，一组继续进行FM的数字解调，获得语音数据。通过静噪算法的开关判决，来确定是否有语音和是否需要打开声码器送出语音数据

判决原理图如图2所示，对于判决算法由于是多组数据的统计量，所以会产生一定的判决延时，但是由于此算法是对中频信号进行的采样运算而采样点的数量要求并不是很多，大约延迟判决的语音数据长度在30ms之内，不会对正常的语音通话产生影响。

具体实现的流程如图3所示：

1.获得处理后的一段中频带的FM调频信号x1；

2.对x1中过零的上升沿的点取“1”，其余信号取“0”，得到的数据为x2；

3.统计x2每两个“1”之间“0”的个数得到数组，将此数组保存在数组vector[m]中，其中m为要统计的x2中所包含的周期数；

4.计算数组vector的均值Avg，即信号x1中平均每个周期的样点数；

5.利用均值Avg和数组vector，计算出数组的方差和DE；

6.设定门限为x，x的选择与载波频率，采样率，处理的信号长度有关，当DE>x时，判为白噪声，关闭音频放大器，否则打开音频放大器。

门限x的取值和不同系统的采样率，载波频率有关，不固定，需要通过仿真或自行测试合理给出，理论上：设采样率fs，载波为fc，有语音时，Avg=fs/fc,

统计不同声音下的DE（声音）和白噪声下的DE（噪声），可取x=0.5*[max(DE(声音))+min(DE(噪声))]

仿真比较：

利用本发明的方法对每次的数据进行求方差和后，所得的结果如图4所示：上部曲线是无FM调制信号输入时，白噪声的周期的方差和；下部曲线表示有FM调制信号输入时，语音信号的周期的方差和；横轴表示SNR；纵轴表示信号的周期方差和。仿真过程中的语音信号大小不变，而噪声信号在随着信噪比的不同发生变化；

图5是语音信号被误判为噪声信号的误判概率曲线，两种算法的门限选择是保证在白噪声不会被判决为语音数据的前提下，使得语音信号尽可能的被识别。图5中，带圆圈的线表示一般的噪声能量判决算法的误判概率曲线图，不带圆圈的线表示新算法中的误判概率曲线图。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种采用了硬限幅器的FM数字调制解调电路的静噪处理方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将接收到的信号进行放大、混频、滤波，以便将射频信号变换到适合处理的中频信号；再将该中频信号经过硬限幅器和低通滤波器；对低通滤波后的FM调频信号进行AD采样，将同一信号同时进行两组处理，一组进行静噪算法，一组继续进行FM的数字解调，获得语音数据；通过静噪算法的开关判决，来确定是否有语音和是否需要打开音频放大器送出语音数据；所述的静噪算法流程为：

A1、获得处理后的一段中频带的FM调频信号x1；

A2、对x1中过零的上升沿的点取“1”，其余信号取“0”，得到的数据为x2；

A3、统计x2每两个“1”之间“0”的个数得到数组，将此数组保存在数组vector[m]中，其中m为要统计的x2中所包含的周期数；

A4、计算数组vector的均值Avg，即信号x1中平均每个周期的样点数；

A5、利用均值Avg和数组vector，计算出数组的方差和DE；

A6、设定门限为x，x的选择与载波频率，采样率，处理的信号长度有关，当DE>x时，判为白噪声，关闭音频放大器，否则打开音频放大器。