关于“研究生电赛一等奖作品-FM接收机”的一点困惑

justin_n · 发表于 2013-8-5 10:50:35

本帖最后由 justin_n 于 2013-8-5 10:52 编辑

AD采样部分，作者使用了一款采样率最高为105MSPS的AD,去采集FM 88Mhz-108Mhz频段的数据并且顺利实现，这是怎么办到的？根据香浓采样定理，采样速率要大于被采样信号的两倍以上啊。百思不得其解。。。
附作者网址：http://www.openhw.org/fanyan8251097/blog/12-08/282714_b2b3d.html

E-WALKER · 发表于 2013-8-5 11:03:17

信息是载波于该频段的，需要解调，解调后的速率极低于50M

justin_n · 发表于 2013-8-5 11:07:38

E-WALKER 发表于 2013-8-5 11:03
信息是载波于该频段的，需要解调，解调后的速率极低于50M

关键问题是他是直接采样FM调频波信号，采样完之后才进行混频，抽取，解调的

Anqi90 · 发表于 2013-8-5 11:21:54

超频用的？

cafppla1 · 发表于 2013-8-5 11:31:01

中频带通采样，人家说的很清楚了…

justin_n · 发表于 2013-8-5 12:33:28

cafppla1 发表于 2013-8-5 11:31
中频带通采样，人家说的很清楚了…

我也清楚是带通采样，比如说频带是88Mhz-108Mhz，那我假设对108Mhz这个频点进行采集，但是他的采样率最高才105MSPS，如何采到108Mhz？

gzhuli · 发表于 2013-8-5 13:03:44

图片全烂掉了，看不到细节，不过文中提到中频带通采样，应该是模拟下变频到中频信号后再采样的。
实际上105MSPS的ADC直接采样88~108MHz也是可以的，香农采样定理并没有限制被采样信号要小于1/2采样率，而是说大于1/2采样率的信号会以alias出现，当你用带通把小于1/2采样率的输入信号去掉的话，剩下的alias就是你要的信号，只不过alias循sinc曲线衰减，会影响DNR而已。

1a2b3c · 发表于 2013-8-5 13:47:40

justin_n 发表于 2013-8-5 11:07
关键问题是他是直接采样FM调频波信号，采样完之后才进行混频，抽取，解调的 ...

欠采样，
不用基本原理，可以变通的，只采有效带宽内的信号即可，也就是1，200k的事，对这个进行香农就可以了，只要AD的输入频率足够就行

1a2b3c · 发表于 2013-8-5 13:51:22

哦，就是八楼后面的解释了

GunGun · 发表于 2013-8-5 13:59:44

主要是验证软件无线电的设计方法，相当于中频信号只要进入FPGA就可以做任意的实时处理
______________________________________________________________________
明显的很是对FM中频10.8M进行采样解调的。

justin_n · 发表于 2013-8-5 14:33:10

gzhuli 发表于 2013-8-5 13:03
图片全烂掉了，看不到细节，不过文中提到中频带通采样，应该是模拟下变频到中频信号后再采样的。
实际上105 ...

谢谢。。。

rainbow · 发表于 2013-8-5 14:38:32

gzhuli 发表于 2013-8-5 13:03
图片全烂掉了，看不到细节，不过文中提到中频带通采样，应该是模拟下变频到中频信号后再采样的。
实际上105 ...

附件中有图，可以看看是否烂掉。

cafppla1 · 发表于 2013-8-5 14:55:35

本帖最后由 cafppla1 于 2013-8-5 15:05 编辑

justin_n 发表于 2013-8-5 12:33
我也清楚是带通采样，比如说频带是88Mhz-108Mhz，那我假设对108Mhz这个频点进行采集，但是他的采样率最高 ...

这种情况不一定非得比频率高2倍以上才能还原信号，只要比有效带宽两倍以上频率即可，比如100
m调频带宽200k，只要大于400k即可，比如我800k进行采样，会有产生一个200k的信号包含调制信息

gzhuli · 发表于 2013-8-5 14:58:21

rainbow 发表于 2013-8-5 14:38
附件中有图，可以看看是否烂掉。

谢谢，我这里无法打开ednchina。
图画得很清楚了，确实就是用80MSPS对88~108MHz信号直接做undersampling的，采样下来的频谱范围在12~32MHz。

dhbighead · 发表于 2013-8-5 15:02:52

我这里 ednchina 被墙了
=====================
采样速度只要是被测带通信号的二倍即可

duweitao · 发表于 2013-8-5 20:12:01

是这样，ADC有2个指标，一个叫做输入信号的模拟带宽，这个指标限制了能够采集的信号的最高频点。另一个指标叫做最高采样率，这个指标的一半就是能够采集的信号的带宽。

所以，在此例中，他的ADC的模拟带宽肯定高于108MHz，并且采样率大于（108-88）=20MHz，所以OK

justin_n · 发表于 2013-8-5 21:40:07

duweitao 发表于 2013-8-5 20:12
是这样，ADC有2个指标，一个叫做输入信号的模拟带宽，这个指标限制了能够采集的信号的最高频点。另一个指标 ...

谢谢，现在应经明白了

cafppla1 · 发表于 2013-8-5 22:20:53

duweitao 发表于 2013-8-5 20:12
是这样，ADC有2个指标，一个叫做输入信号的模拟带宽，这个指标限制了能够采集的信号的最高频点。另一个指标 ...

这个频带不是20吧，调频载波一个固定频率上比如100兆，加上调制信号产生频偏没有那么大

Julius20110 · 发表于 2013-8-5 23:31:56

如果有AD程序就好了，看看高速AD怎么缓存至SDRAM里面的。

52171314 · 发表于 2013-8-6 02:57:41

80MHz大于带宽20MHz

gzhuli · 发表于 2013-8-6 03:48:13

cafppla1 发表于 2013-8-5 22:20
这个频带不是20吧，调频载波一个固定频率上比如100兆，加上调制信号产生频偏没有那么大 ...

他这个SDR接收机理论上只要处理能力足够，可以同时接收并解调整个20MHz FM频段的所有电台。

cafppla1 · 发表于 2013-8-6 06:12:51

gzhuli 发表于 2013-8-6 03:48
他这个SDR接收机理论上只要处理能力足够，可以同时接收并解调整个20MHz FM频段的所有电台。 ...

这个肯定是的，但是有效带宽应该不是按20m来算的，因为它接受时肯定是以一个固定频率为中心频率，带宽就是这个中心频率附近的频偏，中心频率的范围才是20m

gzhuli · 发表于 2013-8-6 09:42:18

cafppla1 发表于 2013-8-6 06:12
这个肯定是的，但是有效带宽应该不是按20m来算的，因为它接受时肯定是以一个固定频率为中心频率，带宽就 ...

还是没注意到“同时”两个字？例如一个电台在88M，一个在108M，这个接收机可以同时输出这两个电台的声音。

Vmao · 发表于 2013-8-6 10:00:59

20m带宽数据全解码吞吐量不知道能有多大

pchf005 · 发表于 2013-8-6 11:10:27

dingliming · 发表于 2013-8-6 13:09:21

这个是SDR啦

duweitao · 发表于 2013-8-9 09:14:48

本帖最后由 duweitao 于 2013-8-9 09:17 编辑

请看下面的图

他用的AD9215，差分的模拟输入带宽有300MHz，可以覆盖到整个FM频段。
另外，他用的是直采方案，天线后面加了一个fc=98MHz，带宽20MHz的带通，就是把整个FM频段滤出来，然后用80MHz直接采样的。再FPGA里面再做数字的混频、抽取和解调。
不过话说，这种一起把20MHz信号采集下来，然后从中拿出150多KHz带宽做解调，并且ADC只有10bit，这个方案的灵敏度还是有限的，强信号存在的情况下，通常弱信号就被覆盖了。

zlpvch · 发表于 2013-8-9 13:39:53

mark

lpandadp · 发表于 2013-8-9 22:15:00

javabean · 发表于 2013-8-9 22:48:40

大炮打蚊子的典型代表，不过作为SDR应用，还是不错的例子

dashiyedewa · 发表于 2013-8-27 18:36:59

学习了。

gmyu · 发表于 2013-9-18 09:41:25

明显的很是对FM中频10.8M进行采样解调的。

jtc2006 · 发表于 2013-9-18 11:09:02

NCO的调谐范围是多少？如何做的数字下变频？

jtc2006 · 发表于 2013-9-18 11:12:17

数字下变频后，位宽为 25位，是怎么得到的？

深海烟花 · 发表于 2013-9-21 19:12:46

gzhuli 发表于 2013-8-5 13:03
图片全烂掉了，看不到细节，不过文中提到中频带通采样，应该是模拟下变频到中频信号后再采样的。
实际上105 ...

对于带通信号的采样，只要大于2倍的带宽就应该没事。。。。。

jtc2006 · 发表于 2013-9-29 16:15:00

呵呵，仔细看了下，相当于一个硕士论文。

小LV要加油 · 发表于 2015-7-19 09:01:39

lz你好，我来挖坟了

~看到这个作品感觉这研究生不简单~萌生了自己仿制一个的念头，于是这两周都在学习。但感觉没人指点自己就是瞎干，我是这样做的：（1）请教实验室学长，学长说这东西先用MATLAB的FDAtool设计滤波器参数，然后在Quartus ii中调用IP核，将前面得到的参数填入即可。那这样怎么仿真呢。（2）查找资料，发现书上是用MATLAB+DSP Builder设计然后用DSP Builder自动生成代码，学了一周发现书上是结合nios讲述的，于是我也困惑了。
现请教下师兄，要做这个收音机的数字端的设计，一般的设计步骤和仿真步骤是什么？还望师兄不吝赐教~

chenchaoting · 发表于 2015-7-19 09:08:19

直接matlab仿真就行了

justin_n · 发表于 2015-7-19 11:07:00

小LV要加油发表于 2015-7-19 09:01
lz你好，我来挖坟了 ~看到这个作品感觉这研究生不简单~萌生了自己仿制一个的念头，于是这两周 ...

呵呵，我基本完成了FM的数字前端，滤波器设计如你所说用MALTAB 生成的滤波器系数导入quartus的IP核，当然前面别忘了抽取，其实该设计的是重在解调的，那个研究生解调方式是采用锁相环的形式，我就比较直接了，算出他的瞬时相位，然后通过一阶差分完成解调，瞬时相位采用的是cordic算法.

全频阻塞干扰 · 发表于 2015-7-19 12:51:51

justin_n 发表于 2015-7-19 11:07
呵呵，我基本完成了FM的数字前端，滤波器设计如你所说用MALTAB 生成的滤波器系数导入quartus的IP核，当然 ...

请教，哪种模式的Cordic是计算相位的，我记得一般不都输入是相位，然后计算三角函数吗？

justin_n · 发表于 2015-7-19 13:04:49

全频阻塞干扰发表于 2015-7-19 12:51
请教，哪种模式的Cordic是计算相位的，我记得一般不都输入是相位，然后计算三角函数吗？ ...

具体关注圆周系统中的向量模式，令y=0时可以算出模值和反正切。

小LV要加油 · 发表于 2015-7-19 13:27:31

justin_n 发表于 2015-7-19 11:07
呵呵，我基本完成了FM的数字前端，滤波器设计如你所说用MALTAB 生成的滤波器系数导入quartus的IP核，当然 ...

原来大头还在后面，我还停留在滤波器设计上面，看来路还很长

。几天前看到一个俄罗斯人的设计，将解调转移到了电脑上~http://habrahabr.ru/post/204310/

难忘乡情 · 发表于 2015-7-19 15:44:05

这个是什么鄙视

全频阻塞干扰 · 发表于 2015-7-19 22:52:50

justin_n 发表于 2015-7-19 13:04
具体关注圆周系统中的向量模式，令y=0时可以算出模值和反正切。

再打扰一下，输入是I Q数据是吧？

justin_n · 发表于 2015-7-20 20:46:40

全频阻塞干扰发表于 2015-7-19 22:52
再打扰一下，输入是I Q数据是吧？

是这样的

david1234 · 发表于 2015-7-20 20:56:14

深海烟花发表于 2013-9-21 19:12
对于带通信号的采样，只要大于2倍的带宽就应该没事。。。。。

正确

我们专业面试常见题：带通采样。

带通采样对采保电路有要求，必须大于最高RF频率，而不是带宽2倍。

小LV要加油 · 发表于 2015-9-11 20:02:04

gzhuli 发表于 2013-8-5 14:58
谢谢，我这里无法打开ednchina。
图画得很清楚了，确实就是用80MSPS对88~108MHz信号直接做undersampling ...

层主，他这个用80MSPS对88~108MHz信号进行欠采样，采样下来的频谱范围为什么是在12~32MHz？个人感觉应该是（88~108Mhz） -80=8~28Mhz。

aegean2000 · 发表于 2015-9-15 17:36:05

即使载波是108M，如果 “保证”（例如滤除其它信号）信号只有 20M 范围（88－108M），那么差不多（有一个载波频步和信道带宽的整数倍对齐问题）使用 40M 就可以足够 “直接” 采样 108M 的载波+信号了，这个在信号原理的书上有的，就叫带通采样来的

zhangsusu · 发表于 2015-9-15 18:23:29

gzhuli 发表于 2013-8-5 13:03
图片全烂掉了，看不到细节，不过文中提到中频带通采样，应该是模拟下变频到中频信号后再采样的。
实际上105 ...

如果模拟前段进来的信号是窄带的并且谐波控制的比较好这样是没问题的

小LV要加油 · 发表于 2016-1-5 21:16:54

本帖最后由小LV要加油于 2016-1-5 21:26 编辑

看到楼主完成了这个接收机数字部分的仿真，有一点问题想请教一下学长~
在作者利用CIC滤波器将高速数字信号抽取到数据速率为625Khz的基带I/Q信号之后，又进行了一次低通FIR滤波，作者此时的通带频率设置在了稍微大于FM信号频偏的78Khz。按照学弟的理解，基带I/Q信号此时为±100Khz（一个频道约占据200Khz的带宽），那么此时不会对信号的高频部分造成衰减吗？
还希望学长不吝赐教~

justin_n · 发表于 2016-1-9 11:29:51

小LV要加油发表于 2016-1-5 21:16
看到楼主完成了这个接收机数字部分的仿真，有一点问题想请教一下学长~
在作者利用CIC滤波器将高速数字信号 ...

信道之间会有一定的余量，不然会相互干扰。况且FM调制的是语音信号即使是双声道其基带信号也是在通频带内的。

小LV要加油 · 发表于 2016-1-9 12:15:57

justin_n 发表于 2016-1-9 11:29
信道之间会有一定的余量，不然会相互干扰。况且FM调制的是语音信号即使是双声道其基带信号也是在通频带内 ...

信道余量指的是不同频道之间的200Khz间隔吗？这时候还没有对FM信号进行解调，有效频谱宽度不还是先前的180Khz吗？

justin_n · 发表于 2016-1-11 13:07:21

小LV要加油发表于 2016-1-9 12:15
信道余量指的是不同频道之间的200Khz间隔吗？这时候还没有对FM信号进行解调，有效频谱宽度不还是先前的18 ...

1、200k的信道带宽提供了这个余量，2，有效的频谱带宽应该是通频带75K吧，余下的频带大部分被过渡带占了，并且阻带肯定要小于200k

wangrb · 发表于 2016-1-11 13:18:16

我们用的Ti的ADC105MSPS是能超频到200+的，DAC用的DAC908E标称165M超频到了1.3GHz还很稳定，FPGA频率上不去了
不过它采的是中频带 20Mhz

小LV要加油 · 发表于 2016-1-11 18:04:11

justin_n 发表于 2016-1-11 13:07
1、200k的信道带宽提供了这个余量，2，有效的频谱带宽应该是通频带75K吧，余下的频带大部分被过渡带占了 ...

还是对学长说的“有效的频谱带宽应该是通频带75K”存在一些疑惑，按照高频电路书上讲的FM调制，这个75Khz是最大频偏吧？

按我的理解，抽取之后频道只是中心频率由Wc变为零频了吧，有效带宽并没发生改变吧。

关于“研究生电赛一等奖作品-FM接收机”的一点困惑

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源