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23年电赛D题-信号调制方式识别与参数估计装置

信号调制方式识别与参数估计装置

红叶何时落水

题目

 题目分析

该题目的是制作一个信号检测以及解调装置

主要的任务有三个

1.六种信号的识别

2.信号相关参数的测量

3.信号解调

任务一

识别信号有很多思路,最简单的方式便是通过对信号进行FFT分析,分析其中的各个谐波的特征值。

其中CW只有一根谱线,代表正弦波

AM有三根谱线,代表两个正弦相乘后,载波以及载波的上边带信号以及下边带信号

FM,FSK频谱复杂,需要使用具体公式进行映射,还原出相关信息

FM-5K-5K-2M-600k  信号频率5k 频偏5k 载波2M 采样率600k(这里采用了带通采样)
以下图片皆为相同格式

      FM-5K-10K-2M-600k

FM-5K-15K 
FM-5K-20K FM-5K-25K
FSK-3K-6K-2M-300K.png 

FSK-3K-15K-2M-300K.png 

FSK-5K-10K-2M-300K.png 
FSK-5K-25K-2M-300K.png 

 至于采样率选择为300k和600k,是因为单片机的内置AD采样率限制,只能采用带通采样的原理等效分析。

FM与FSK的调制公式其实是相同的,只不过FM信号是正弦,只有一个频率分量。而FSK的信号是码元,当这个码元周期性为01出现时,等效于方波。而方波会有无数奇数谐波。因此,可以通过这个特点来判断调制方式。

ASK,PSK一个是幅度调制,另一个是相位调制,ASK可以直接抽样判决来识别。PSK可以通过相敏算法,来检测是否有180°的相位突变来识别。

任务二

这一部分同样有很多种方案

方案一FFT分析

根据调制公式直接从频谱里面读取相关信息

优点,直接数字分析,可以保证系统的稳定性

缺点,受单片机性能影响,FFT的精度不够,我使用的是300k采样率,12位AD, 8192采样点数,单精度FPU,168M运算主频进行分析。时长约为0.4s。

方案二使用数字解调

比如说FM和FSK就可以使用数字求导,可以将公式相位中的灵敏度转换为幅度信息

优点,运算量小,对内存要求小

缺点,对于AD位数要求高,使用单片机的内置AD无法达到题目要求,但是我试过外接一个24位的AD,可以提高分辨精度

方案三使用硬件解调,读取参数值

这种方案在原理上和方案二一样,本质上都是对信号进行运算。

比如说将FM信号通过一个微分器,就可以达到数字求导的作用,变成一个AM和FM的混合体的样子,可以通过读取AM的信号幅度与频率来获得FM的信号频率以及频偏

任务三

实现解调

这一步如果使用FPGA进行数字解调的话会非常简单,直接实时运算就可以。

我们使用的是模拟电路解调

AM 使用包络检波

FM,FSK使用微分器+包络检波

PSK使用鉴相器

最终作品实现的题目中的所有要求

效果视频https://download.csdn.net/download/m0_59140170/88184064

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