调频广播的信号接收

调频广播的信号接收（通用12篇）

调频广播的信号接收 篇1

随着广播行业的不断发展,由于广播自身通过声音传播信息,通过声音信息让人们更好的理解接收信息,在花费成本方面相较于其他媒体来说,花费的资金较少,大众能够普遍接受,这也是广播行业在社会下快速发展的原因所在,同时广播行业根据新时代的发展特性,通过符合现今大众口味的新节目的编排,以及独具特色的实时交通路况转播,通过与人们的交流拉近了广播与人们生活之间的距离,更好的融入到生活当中。但由于现阶段信息科学技术的发展,我们的生活中充斥着各种网络信号和手机信号等干扰着中短波广播信号的接收,为人们的生活造成一定的不便,为保证广播行业在今后信息科技环境下还能够快速发展,对于中短波广播接收信号的干扰问题是现阶段必须解决的问题。

1 中短波广播接收信号的干扰因素

1.1 广播电视混信干扰的干扰频率

广播电视会产生混信干扰的干扰频率,主要以邻频、交调干扰频、镜像频、副波道干扰频、互调频率、中频及同频等为主,而这其中邻频干扰所产生的干扰信号非常强,主要与接收机选择性指标及交调干扰有关。交调和主调也会带来较强的干扰信号,干扰信号与接收机选择及接收机高频放大器的动态范围具有非常紧密的关系。相较于其他干扰,中频和镜频干扰的信号非常强,而且与接收机的选择性指导具有直接的关系。由此不难看出,混信干扰频率主要与接收机的选择性和接收机的输入动态范围具有直接的关系,而且所产生的干扰信号较强,因此需要查明产生干扰的频率,明确干扰的原因,从而有效的抑制混信干扰的产生。

1.2 混信干扰

对于中短波广播来讲,在其受到混信干扰及接收的混信干扰中,在欲由的信号频率上表现非常明显,不仅有干扰台的节目信号会串入其中,而且还会有差拍声产生,这主要是由于两个发射机载频之间存在差频,从而引发了差拍声。

1.3 同频干扰

在目前的广播使用时,会因为不同时段造成不同的同频干扰情况发生,一般情况下的在太阳正常照射和晚间的情况下,都是可以正常接收信号的,但是地球大气中的电离区域由于高层大气中含有一定的自由电子和离子,会影响无线电波的传播速度,发生折射、反射和散射的情况。其中影响点播信号的传播的主要原因就是电子浓度,电子浓度受季节、时间和日照的影响,产生不同的浓度从而影响信号,造成终断的现象产生,所以在夜间的信号接收会造成一定的影响。

2 提高中短波广播接收信号质量的措施

2.1 改善同频干扰对中短波接收带来的影响

通过在发射方面采取同步广播的形式来避免中波受到同频干扰。利用中波同步广播后,在播放相同节目时,同频射频的保护率会大幅度降低。同时在远距离微弱信号接收时,可以采用定向天线,并将磁性天线设置在接收机内,这样可以有效的减轻接收过程中所带来的同频干扰,确保能够接收到高质量的远距离中波信号,收听当地中波信号时也能够保证良好的效果。通常情况下会通过加强发射机功率或是采用定向天线、对清静频道进行改换等措施来有效的避免短波受到同频干扰。

2.2 对噪音干扰所采取的处理措施

噪音干扰是指在收听广播信号时受噪音影响造成的干扰广播收听的现象出现,其中噪音的主要来源一方面是人为原因造成的噪音,另一种是自然界造成的噪音。首先人为原因主要体现在两个方面上。首先是人们在正常生活中的噪音,人们在交谈时说话声音较大、小孩的啼哭、高声歌唱等来自于人体自身声带的噪音,其次就是认为操作的声音,人们不论在日常生活中还是工作当中接触一定的物体,在放置或抛落地时会造成一定的噪音干扰,最后就是施工中的噪音,大规模的城市建设、房屋装修等大型机械施工产生的声音,同样会对广播信号的接收造成一定的影响,第二种来自于自然界,自然界中的动物声音较小而且对城市来讲不会造成影响,这里所指的是自然界的天气变化,例如下雨、打雷等现象,有一部分是由于噪音,另一方面是由于天气状况造成大气层内的云层内电子受一定的影响,产生干扰的现象发生。一部分的自然原因的造成噪音干扰是不能避免的,而认为原因造成的噪音可以克服,通过隔离噪音的方法,或是对于一部分机械关掉的方法减少噪音,或是改变发动机运作频率减少噪音。

2.3 电波传播干扰的处理

一般中波电波的传播引起的干扰,除了因夜间远地的同频台天波信号干扰外,还会因电离层交叉调制而引起干扰,这种情况在某些局部地区较为常见。短波易受昼夜、电离层季节以及太阳黑子活动周期的影响,导致其很不稳定,且因为短波信号传播的距离较远,短波信号受干扰的情况也极不稳定。对于电波传播干扰则需要做好测定工作,同时还要确保测量环境具有较好适应性,另外还要对电波传播的特性进行了解,从而有准备的抑制电波传播干扰的产生。

2.4 改善接收方所带来的干扰

接收器的质量和正常运作问题同样会对信号造成一定的干扰,首先在接收器正常接收时,能够保证信号的正常接收,但是如果接收器产生一定的故障问题,在接收信号时会产生一定的干扰,从而干扰到传播信号的正常频率,就会造成一定的接收问题的情况出现。其次接收器本身不能使用,在正常传播的信号在传入信号方不能够正常接收时,就会造成信号传播产生一定的混乱现象出现,以至于影响到覆盖信号周围广播信号的正常传播和使用。所以在针对在接收方产生干扰的情况时,利用相应的方法例如利用天线接受等提高信号接收的效果,并且对接收方的干扰有一定的抑制作用。

结束语

现阶段由于社会的发展,信息技术蓬勃发展,对于广播行业是一个很好的发展时机,在一定技术的完善下,广播事业可以进行不断的更新和发展。广播行业追随现阶段的发展趋势,增添属于自己的特色,在创新发展的同时,应当注意信息化社会广播信号接收会受外界多方面的影响。改善中短波广播信号接收问题,有助于今后广播行业在信息化的新时代下的快速发展,相关技术问题的研究探讨依靠技术的不断革新会得到相应的改善。降低广播信号干扰的情况,方便人们在日常生活当中的使用,有助于广播行业的发展。

摘要：改革开放以来社会的发展经济的进步,我国的各项科技水平处于稳步阶段,人民的生活水平有了显著提高,各项娱乐活动丰富了人们的日常生活。由此加快了广播事业的发展,广播不仅可以为人们带来知识的同时,还通过各种各样的广播频道使人们的生活更加丰富多姿多彩。但在正常的使用当中,中短波广播接收信号受周围一些信号的干扰作用,导致广播在正常的收听时受到一定的影响,下面针对中短波广播接收信号的干扰问题进行分析讨论。

关键词：中短波广播,接收信号,干扰因素,措施

参考文献

[1]曾仲泰.无线电中短波广播今天的进展及明天的发展[J].电子制作.2013.

[2]魏亮华.中短波接收天线的微型智能化应用研究[J].中国新通信,2014.

[3]潘胜伟,吕以哲,陈燕武.中短波广播发射台环境评价中的电磁辐射计算[J].广播与电视技术,2012.

调频广播的信号接收 篇2

GPGLL 地理位置和经纬度信息

GPGGA 位置信息

GPGSA GPS DOP和活动卫星信息

GPGSV 当前GPS卫星状态信息

GPRMC 推荐的最简定位信息

GPVTG 地面速度信息

//yyyy-MM-dd HH:mm:ss, SSS

// 年 月 日 时 分 秒 毫秒

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

1.位置信息（GPGGA）

例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,,0000*1F

$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，M,<10>,M, <11>，<12>*hh

字段0：$GPGGA，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息

字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式

字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）

字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）

字段5：经度E（东经）或W（西经）

字段6：GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS，6=正在估算

字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）

字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）

字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）

字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度

字段11：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）

字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）

字段13：校验值

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

2、地理位置和经纬度信息（GPGLL）

例：$GPGLL,3232.1234,N,12121.3322,W,121212.456,A*2C

$GPGLL、<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>*hh

<1>纬度：ddmm.mmmm格式

<2>纬度方向：N（北纬）或S（南纬）

<3>经度：dddmm.mmmm格式

<4>经度方向：E（东经）或W（西经）

<5>UTC时间（定位点）：hhmmss.sss格式

<6>状态:A－数据有效? V－数据无效

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

3、GPS DOP和活动卫星信息（GPGSA）

例：$GPGSA,A,3,07,09,15,27,02,04,26, , , , , ,1.8,1.0,1.5*25

$GPGSA，<1>，<2>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<3>，<4>，<5>，<6>*hh

<1>模式：M―手动，A―自动

<2>当前状态：1―无定位信息，2―2D 3―3D

<3>使用卫星号：01～32

<4>位置精度

<5>垂直精度

<6>水平精度

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

4、当前GPS卫星状态信息（GPGSV）

例：$GPGSV,2,1,07,09,25,305,42, 07,68,058,42,27,38,235,41, 04,15,168,42*40

$GPGSV,2,2,07,02,48,067,41, 15,21,048,42, 05,33,105,40*68

$GPGSV，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<4>，<5>，<6>，<7>*hh

<1>GSV语句的总数目：1～3

<2>当前GSV语句数目：1～3

<3>显示卫星的总数目 ：一共7颗卫星

<4>卫星的ID号（星号）：01～32

<5>卫星仰角(单位：度)：<90

<6>卫星旋角（单位：度）：0～359

<7>信噪比（单位DB/Hz）：0～99

语句共两条，最多包括4颗星的信息，

GPS 接收信号输出信息

，

每个星有4个数据，即<4>―星号 <5>―仰角<6>―方位<7>―信噪比

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

5、推荐的最简定位信息（GPRMC）

例：$GPRMC,121212.456,A,3232.1234,N,12121.3322,W,0.15,305.12,121299, ,*22

$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，*hh

<1>UTC时间（定位点）：hhmmss.sss 格式

<2>状态：A=定位V=导航

<3>纬度：ddmm.mmm 格式

<4>纬度方向：N 或S

<5>经度：dddmm.mmmm 格式

<6>经度方向：E或W

<7>对地航速（单位：哩／小时）

<8>对地航向（二维方向指向，相当于二维罗盘，单位：度）

<9>当前UTC日期（定位点）：ddmmyy 格式

<10>磁偏角（单位：度）

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

6、地面速度信息（GPVTG）

例：$GPVTG,305.12,T, ,M,0.15,N,0.3,K*5C?

$GPVTG，<1>，T，<2>，M，<3>，N，<4>K*hh

<1>对地航向（单位：度）

<2>磁偏角（单位：度）

<3>对地航速（单位：哩/小时）

<4>对地航速（单位：公里/小时）

“天眼”FAST接收到脉冲信号 篇3

近日，FAST科研人员通过一次试验性观测，成功接收到来自1351光年外一颗脉冲星发出的脉冲信号。由于脉冲星在自转时速度会逐渐变慢，其转动快慢之间的能量差就会转化为辐射，从而被FAST望远镜所接收。目前接收到的这颗脉冲星并没有明显的特征，因此为了方便进行科学研究，它被命名为“J1921正2153”，这也是这颗星所处的位置坐标

这是FAST进行试验性观测以来，接收到的质量最好的一组电磁波信号，将有利于科研人员进一步分析FAST望远镜的性能指标及后续调试。（来源：中新网）

人类将不再需要眼镜！

加拿大Ocumetics科技公司用了8年时间，发明出一款仿生晶体。该晶体由惰性亲生物材料制成，人体不排斥，不会变质损耗，无需手术，就可终身矫正视力。只要晶体放到眼睛里，用生理盐水冲洗10秒后，这个仿生晶体就会扩散到整个眼球，8分钟后近视消除。这项技术非常安全，不会对眼睛产生副作用，同时也不会有闪光或夜盲的问题。（来源：搜狐网）

核废料变身“钻石电池”

英国布里斯托大学物理学家和化学家组成的研究团队开发出一种新技术，能用核废料造出核能电池。他们将放射材料包裹进钻石，置于放射源附近即可产生少量电流。

这一研究有望同时解决困扰人们已久的核废料处理和电池使用寿命的问题。尽管与其他电池技术相比产能过低，但“钻石电池”的使用寿命将给发电装置带来革命性变化：碳-14使用5730年也才消耗其50%的能量，特别适用于那些不方便充电或更换电池的低能耗设备，如心脏起搏器、人造卫星、高海拔无人机甚至宇宙飞船等。（来源：新技术）

青蒿素或可治糖尿病

近期一项突破性研究发现，青蒿素能让产生胰高血糖素的α细胞“变身”为产生胰岛素的β细胞，这一结果表明，青蒿素或许还可以拯救糖尿病患者。相关实验结果证实，青蒿素结合了一个称为gephyrin的蛋白。Gephyrin能激活细胞信号的主要开关——GABA受体。随后，无数的生物化学反应发生变化，导致了胰岛素的产生。青蒿素的长期作用需要进一步测试，但我们相信，青蒿素的发现及其作用模型可以为开发Ⅰ型糖尿病的全新疗法奠定基础。（来源：科技网）

手机充电，秒速完成！

美国中佛罗里达大学（UCF）纳米科学技术中心的科学家近日研发了一种制造可弯曲超级电容器的新方法，能够储存更多电量，并且充电次数哪怕多达3万次，性能也不会衰减。该方法将为手机、电动汽车等技术带来革命性变化。如果给手机装上了这些超级电容器，充电只需几秒钟便可完成，并且能持续使用超过一周。（来源：新浪网）

300万年前的“蚂蚁农夫”

最新一项研究表明，一种生活在斐济不起眼的蚂蚁物种是地球上最早的“农夫”，它们的农业耕作历史可追溯至300万年前。

科学家观察发现斐济一种凹头臭蚁细致地播种，然后施肥，等待植物成熟长出美味的水果。这种蚂蚁从完全成熟的植物上搬运种子，运输至邻近的树木上。它们将种子插入软树皮，使种子尽可能地生长，一旦它们挑选了理想的种植地点，蚂蚁将监控植物生长过程，保护它们避免被饥饿的掠食者吞食。（来源：《科技日报》）

科学家发现酒瘾相关基因

近日，一支国际研究小组找到了一种变异的β-Klotho基因，该基因与人们的饮酒习惯息息相关。这种基因能够编码β-Klotho蛋白质，该蛋白质能够在中枢神经系统中与标准受体形成纤维母细胞生长因子21（FGF21），FGF21是肝脏产生的一种激素。

研究人员表示，这种激素表现出了显著的药理效应。当前的研究告诉我们，FGF21-β-Klotho通路控制着人们对酒精的需求，它似乎向我们揭示了一种能够减少饮酒的机制，这项研究可能会促进与饮酒相关药物的发展。（来源：生物网）

邂逅白色彩虹

英国苏格兰西部的兰诺赫高地日前出现罕见的白色彩虹，当时恰巧被摄影师尼柯尔森Melvin Nicholson记录下来，照片曝光后被网友称赞“真的是太魔幻了！”白色彩虹即所谓的雾虹，是一种类似于彩虹的天气现象，太阳光经由水分子反射和折射后形成，当它出现在空中时看起来像是一座拱形的雾门，有时会呈现淡淡的蓝色或是微红色。（来源：神秘的地球）

地表深处藏有巨大海洋

有证据显示，地球的地幔层存在海洋。目前还不清楚储存量，之前的研究表明其储存量相当于所有海洋总和。如果该海洋干涸，地球上的生命将消失。该存水位于地表以下1000公里处。如果没有巨大的储水，形成火山的地壳运动将会停止，而地壳运动对土壤生成和维持地球上的生命及其重要。

接收来自木星的信号 篇4

木星是一个巨大的射电信号源,它无时无刻不向外发射无线电信号。你有没有想过平时你在15米波段做DX通联的时候,令人头疼的背景噪声有一部分就来自于木星?本文介绍了木星射电信号的发现和形成原因,以及使用业余无线电台和短波八木、DP天线接收木星信号的方法。如果你是个急性子,可以到radiojove.gsfc.nasa.gov/observing/sample_data.htm听一下其他人录制的木星信号。

话说1955年,美国华盛顿卡内基研究所的射电天文学家们从外太空收到了一个神秘的信号。开始有些人认为是本地的干扰信号,也许是某人晚上赴约后正开着他那辆点火系统很糟糕的皮卡回家。但是,后来的分析表明,每当出现那个信号,木星都恰好在米尔斯交叉天线(Mills Cross antenna)的波束方向上。不同于大多数的抛物面天线,这个天线是由100个以上的DP天线组成。这些DP天线受相位控制,得到约2.5°宽的波束。对于22MHz的频率来说,这是非常窄的。自从这次意外的发现,研究人员将天线瞄准了木星,来研究这个强大的信号源。

木星距离地球5亿英里(约8亿公里)远,是个巨大的气体星球,其内核是由固态氢组成。木星大到能容纳1000个地球,自转周期为地球自转的10倍。它有着巨大的磁场,并拥有60个以上的卫星。最大的四个卫星为木卫一(艾奥)、木卫二(欧罗巴)、木卫三(盖尼米德)、木卫四(卡里斯托)。木星在木卫一的图片见图1。早在1610年,伽利略便已通过他的望远镜观测到这四颗卫星。现在(2012年6月),在太阳落山后,西边贴近地平线天空最明亮的星星就是木星(具体位置和你观测点的纬度有关)。如果用放大200倍的天文望远镜可以看到芝麻大小的木星和针尖大小围绕木星的四颗卫星,如果你视度好,还可以看见木星上的云彩及大红斑。另外由于最近木星非常靠近太阳,观测时候请一定确保太阳已经下山,并且不要将望远镜正对强光处否则会有致盲或失火的危险。

检测到的信号

来自木星的这个信号并不总是出现。它与木星上三个特定的经度区域有关,分别命名为A、B、C。如果它们中的某一个区域朝向地球,收到信号的可能性就更大些。如果木卫一处于其轨道恰当的位置上,接收到信号的可能性将进一步增加。当木卫一在木星的磁场中通过时,它能释放带电粒子到磁场中。这些粒子被加速到非常高的速度,它们沿磁力线螺旋前进,产生同步辐射,从而体现为在地球上接收到的无线电信号。有数据表明木卫二和木卫三也有类似的作用。地球的电离层使得我们只能收到15MHz以上的信号,木星本身发出的信号频率上限大概在39.5MHz——这由它的磁场强度决定。

这些声音听起来像什么?主要有两种类型:L突发,听起来像海浪拍打岸边的声音;S突发,大概每秒几十次的频率,听起来像爆米花或者向铁皮屋顶扔一把沙子的声音。

你听到过它们吗?深夜是最佳收听时间。那个时候电离层变得透明,大多数15m波段的地面信号也消失了。耳机里传来的嘶嘶声主要来自于银河系磁场里接近光速盘旋的电子。L突发和S突发能够从背景噪声中分辨出来。L和S突发能持续几分钟到几小时之久,(见图2)。

是否需要巨大的天线来收听这些信号呢?幸运的是,不用。普通火腿用的八木天线就很不错。即使木星已经升高到地平线以上30°～40°,将八木水平指向木星的方向仍有足够的增益。你也不需要低温冷却的前置放大器,你手头的接收机就足够灵敏了。只是需要注意的是,需要将AGC关闭,它会造成信号失真。木星信号最佳的接收频率是18～22MHz,因此你最好使用15m或者17m波段的接收机。接收模式AM或者SSB都可以,只需要调谐到一处安静的频率。

在信号强时,木星的信号很容易接收到,通常背景噪声都在几分贝以上。当然,天线越大信号就越强。佛罗里达大学由640个26.3MHz的DP天线组成的相控阵能收到高于噪声20dB的信号。

木星接收机

10年前,一群佛罗里达大学毕业生在NASA组织的木星收音机教学推广计划工作。项目的目的是做一个廉价且合适探测木星信号的射电望远镜套件。木星接收机(图3)采用简单的直接变频方案,中心频率为20.1MHz,带宽几百千赫兹。接收机的模块图如图4所示。天线使用的是双DP阵列,如图5所示。接收机的音频信号被送到电脑声卡,由名为SkyPipe的软件进行处理和显示。除了简单的显示信号强度,SkyPipe也能将你的数据发送到网上,以方便其他人同时观察。

Radio Jupiter Pro(RJP)软件能进行复杂的计算,根据木星朝向地球的经度、木卫一的位置以及木星在天空的位置预测什么时候可能有信号。

很多观测者也用这套设备来收听太阳的噪声信号。某些太阳的突发信号能非常强(高过背景噪声25dB),单个DP天线就能轻易接收到。这些信号经常突然出现,又持续数10s逐渐减弱(见图6)。在记录图上,它看起来像鲨鱼鳍。由于来自太阳信号需要在白天接收,而电离层会对其有影响(前几篇文章提到过),因此你需要调整接收频率避让开电台和虚假信号。

太阳的射电突发信号可以分为以下几类(来自www.radiosky.com/suncentral.html):

1.短而窄的信号。通常大量产生于一段较宽的频率范围内。持续几小时到几天。

2.从高向低频慢慢漂移的信号。通常出现类似基频与二次谐波的结构。

3.快速从低频向高频漂移的信号。可能出现谐波。通常伴随着大耀斑的出现。

4.与耀斑活动相关的宽带信号。

5.与3伴随出现的宽带信号。持续时间1～2分钟,频率较低部分的持续时间更长些。

这个木星接收机计划运作两台射电频谱仪。这些仪器通常扫描18～20MHz的200个频道,生成信号频谱。频谱被发送到网上,其他观测者可以查看到哪些频率有活动(http://radiojove.gsfc.nasa.gov/software/index.html)。木星的信号通常在频谱上下漂移,因此观察频谱图可以帮助确认信号是否来自木星(见图7,20.1MHz)。

至今,已经出售了超过1400套木星接收机套件给世界各地的观测爱好者们。很多初中和高中的学生也成功组装了套件,这既让他们学到了电子知识又得到了参与科学研究的机会。

木星接收机给了火腿们帮助当地学校观测的机会。整套射电望远镜套件花销小于200美元(约1200元人民币),它包括了收音机套件、天线和SkyPipe以及RJP软件。

超外差广播收音机的接收频率范围 篇5

（2）当收到频率fc =600 kHZ的电台信号时，还能同时收听到哪些频率的电台信号（写出最强的两个）？

解：（1）对于其他电台，600 kHZ实际是干扰频率，是副波道干扰，则

当p=

1、q=2时，fc=1200 kHZ；当p=

1、q=3时，fc=870kHZ。即在fc为1200kHZ和870kHZ两个电台，能听到600 kHZ电台的播音。

（2）已知fc =600 kHZ，则干扰信号频率为

当p=

1、q=1时，fN1 =1530 kHZ（镜频），当p=

1、q=2时，fN2 =765 kHZ。即在收到频率fc =600 kHZ的电台信号时，还能同时收听到频率为1530kHZ和765kHZ两个电台信号。

6.18 分频比m=22.25 ∴A=22

F=0.25

Q=F×P=0.25×P

而Q必为最小正整数

∴P=4

∴Q=1

1．有一调角波，其数学表达式为u(t)=10cos[2π×10t+6cos(2π×10)t]V，54(1)若调制信号uΩ(t)=3cos(2π×10)t，指出该调角信号是调频信号还是调相信号？若

4uΩ(t)=3sin(2π×104)t呢？

(2)载波频率fc是多少？调制信号频率F是多少？ 解：(1)当uΩ(t)=3cos(2π×10)t时，4u(t)中的附加相位偏移△φ(t)=6cos(2π×104)t= 2uΩ(t)，与uΩ(t)成正比，故为调相波。

当uΩ(t)=3sin(2π×10)t时

44u(t)中的附加相位偏移△φ(t)=6cos(2π×10)t=6×2π×10π×104

(2π×10)tdt=4(2π×10)tdt 4 即△φ(t)与uΩ(t)的积分成正比，则u(t)为调频波。

(2)载波频率：ωc=2π×10(rad/s)故fc=10(HZ)

调制信号频率F=

=10(HZ)

42．设调制信号uΩ(t)=2sin10tV，调频灵敏度Kf为2π×20×10 率为10MHZ，载波振幅为6V。试求：

(1)调频波的表达式；

(2)调制信号的角频率Ω，调频波的中心角频率ωc ；

(3)最大频率偏△fm ；

(4)调频指数mf ；

(5)最大相位偏移为多少？

3，若载波频(6)最大角频偏和最大相偏与调制信号的频率变化有何关系？与振幅变化呢？

解：(1)因调制信号为正弦波，故调频波的表达式为：

uFM(t)=Ucmcos(ωct-

将各已知条件代入上式得)uFM(t)=6cos(2π×10×106t-

=6cos(2π×10t-25.12cos10t)

74)

(2)调制信号角频率Ω=10 rad/s ；调频波的中心角频率

4ωc=2π×10×10 rad/s =2π×10 rad/s 6(3)最大频偏△fm= =

=4×10(HZ)(4)调频指数mf=

=25.12(rad)

(5)最大相位偏移可用调频指数表示，故为25.12rad(6)因为最大角频偏△ωm=KfUΩm，最大相位偏移△φm=KfUΩm/Ω

所以调制信号的频率变化时，最大角频偏不变，最大相位偏移与频率是反比的关系。

调制信号的振幅变化时，最大角频偏、最大相位偏移均与振幅成正比。

3．已知调制频率为2kHZ的单音调频波，调频指数mf=12 rad，试求

(1)调频波的最大频偏△fm

(2)调频波的带宽BW

(3)若Kf=2π×6×10rad/s.v，则调制信号的振幅UΩm为多少？

3解：(1)因为mf=，所以△fm=mf·F=12×2 kHZ =24 kHZ

(2)因为BW=2(mf+1)F，故BW=2(12+1)2=52kHZ

(3)因为△ωm=2π△fm=KfUΩm，所以UΩm=

=

调频广播的信号接收 篇6

近几年来，烧友用偏馈天线接收C波段信号似乎成为一股潮流。《卫视传媒》也曾多次刊登烧友用偏馈天线接收功率较强的88°E和105.5°EC波段节目的文章。根据烧友的接收经验，本人也成功用偏馈天线接收到多颗卫星C波段信号。接收效果为晴天和小雨可以稳定收看，但是下中雨及大雨时，部分信号马赛克严重，甚至断讯，不能收看。为了更加有效利用偏馈天线接收C波段信号，本人特意从小硕器材部购得一面中卫1米偏馈天线，决定试试1米偏馈天线接收C波段信号的极限。

接收情况：首先使用PBI DVR-1000数字机配合高效馈源以及高增益的OS-222双极化高频头接收信号较强、节目丰富多彩的亚洲3S（105.5°E）卫星信号。根据以往接收该星的经验，输入阳光卫视4094 H 5555，转动1米天线在105.5°E附近调试。“快捷寻星”菜单质量红色指示条不断闪动。仔细调节高频头的极化角、天线方位角、仰角，阳光卫视已达到99%，最弱的CCTV4、9也达到65%，国内省台卫视也全部下载，信号都很强，凤凰卫视一组节目信号质量竟然达到99%，相当于1.5米偏焦天线接收105.5°E信号的效果，和0.9米偏馈相比信号明显大增。事后查阅有关资料得知1米偏馈增益为41.02dB，0.9米偏馈增益为40.32dB，如此0.7dB左右的增益，却有不同凡响的效果。经过一场大雨的考验，用1米偏馈天线接收亚洲3S（105.5°E）C波段节目全部正常收看，无马赛克和断讯情况。

接着试收场强为35dB左右的亚太1A卫星，该星的数字节目现在已增加到20套左右，由于该星信号弱，用小型偏馈接收此星有一定的困难。本人曾经用0.9米偏馈配ASK-BC213收到过该星的全部模拟节目和云南、贵州、浙江卫视节目，但3840 H 27500CCTV一组没有任何反应。本人此次接收此星也没有抱着任何幻想。把1米偏馈转到134°E附近，输入浙江卫视4047 V 7820，慢慢转动天线，仔细调试达到45%，再一一输入其它参数，宁夏、甘肃、旅游、重庆卫视一一下载，少儿频道在门限附近。3840 H 27500 CCTV一组节目无论本人如何调试，信号质量最佳达到35%，就是不能下载。总体来讲，信号余量不大，估计全部接收需1.2米偏馈天线。我们期待明年发射功率强大的亚太6号卫星替代亚太1A后，到时用1米偏馈接收此星便容易了。

最后准备接收166°E C波段节目，该星场强为38dB左右。本人两年前就用0.75米偏馈一举成功收下该星MTV China、MTV Asia节目。也曾用0.9米偏馈配ASK BC-213 C头接收TVBS一组节目，始终过不了门限，只好放弃。该星MTV 3740 H 27500参数信号很强，寻星以此参数为指引，调至最佳达到99%。最弱的BBC节目也达到65%左右，但该组节目的FEC为7/8，不能下载，需要70%以上才能下载。再次输入TVBS参数3836 V 22000（FEC为3/4），已经达到60%以上，按OK键，下载8套节目，其中6套免费。台亚直播3860 H 28000竟然达到80%左右。不仅能收看几套免费电视节目，还能收听到30套立体声音乐广播，音质可以和CD相媲美。值得一提的是该星Ku波段12360 V 18000一组也能下载的30套立体广播与其相同。过去本人曾用0.75米天线接收，一到阴天下雨便断讯，非常苦恼，这次终于如愿以偿了。

综合以上情况比较，本人认为1米偏馈相当于1.2米正馈的增益，接收效果基本令人满意。但切忌不可忽视以下几方面：①卫星场强为38-40dB左右；②C波段专用高效馈源及高增益单极化或双极化高频头，如ASK-BC213、05-222等；③低门限数字接收机接收弱信号有突出表现，如PBI、P-3900等。由于时间关系，像83°E、88°E、100.5°E、122°E、128°E功率大的卫星没有试收，我相信也会有非凡的表现吧！有待实践。

随着发射卫星的功率不断强大，C波段场强大多为38-42dB左右，用1米及1米以下偏馈天线配合高效馈源及高增益C头接收C波段信号已成为现实。本人认为1米偏馈接收C波段信号有以下几点优点：①天线尺寸为100cm×110cm，占地面积小、安装方便、利于调试；②增益好，收视亚洲3S信号下大雨时也正常收看；③接收溢波覆盖的Ku信号也有很好的效果，如场强为44dB左右的85.2°E Ku、124°E和128°E Ku直播节目；④价格中等，物有所值。

韦根信号接收处理的实现 篇7

关键词：读卡器,读卡控制器,韦根信号,单片机

0、引言

标准韦根26-bit格式是一个开放式的格式, 这就意味着任何人都可以购买某一特定格式的HID卡, 并且这些特定格式的种类是公开可选的。26-Bit格式就是一个广泛使用的工业标准, 并且对所有HID的用户开放。几乎所有的门禁控制系统都接受标准的26-Bit格式。读卡控制器既需要与上位机串行通信, 又需要与读卡器串行通信。大多数单片机只有一个串行通信口。设计者希望控制器与读卡器的通信不占用串行接口。而读卡器通常会提供韦根输出信号。因此, 应用韦根信号是一个不错的选择。

1、信号的定义和组成

韦根信号是由两根数据线传输二进制数据, 分别是DATA0和DATA1。当空闲时, 两线相对于0V的电源都是TTL电平的水平, 即5V;当有数据传输时, 两线交替发送400us的低脉冲。当DATA0线发送脉冲时, 数据输出是'0';当DATA1线发送脉冲时, 数据输出是'1'。两根线不可同时发送脉冲。脉冲的间隔是1ms, 宽度是100us, 周期是600us.

韦根的数据一般由三部分组成:校验位、出厂码和数据位。不同的韦根格式有不同的组成。Weigand协议是国际上统一的标准, 格式有很多种, 标准的weigand26, 即26-bit是最常用的格式。

标准的26位韦根输出是由26位二进制数组成, 其中第1位和第26位是校验位, 2-9位是厂家码, 10-25位是卡号位, 其输出格式如下:

第1位是前12bit的偶校验位;前12位 (第2-9位) 对应电子卡HID码的低8位, 后12位 (第10-25位) 对应电子卡的PID码, 第26位是后12bit的奇校验位。数据从左至右顺序发送, 高位在前。

2、接收电路

韦根信号接收电路如图1所示。接收电路选用了美国Atmel公司的89s51作为主控芯片。由于这款芯片具有两个外部中断输入端, 可以直接接收韦根信号的DATA0和DATA1, 且用中断方式接收。因此具有接收响应及时可靠、程序运行效率高等特点。另外, 该芯片为总线型单片机, 可以方便地扩展外部大容量数据存储器, 以便存储读卡信息;89s51内部含WDT电路, 可以有效地防止死机;其通用异步收发器可以满足与上位机串行通信的要求;丰富的端口还可以处理门禁信号、声光报警信号和其他控制信号。

3、程序设计

中断接收韦根码程序如下:

提供的两个中断服务程序可共同完成26位韦根码的接收。其中, 外中断0负责DATA0的接收;外中断1负责DATA1的接收。

当26位的韦根码接收完整后调用子程序WG26, 在子程序中进行韦根码的奇偶校验、存储、发送等处理。程序使用4个字节作为韦根码存储单元, 即前三个字节的全部和第四字节的最低2位。其首地址用#WGBUF表示。

韦根码校验程序如下:

4、调试结果

上述电路和程序均已通过调试, 调试方案如图2所示。

读卡器使用了远距离125KHz射频读卡器, 读卡控制器为自行设计。读卡控制器与上位机通信选用RS485总线;单片机为含WDT的89S51;存储器为128k字节的非易失存储芯片HK1245-7, 读卡控制器还配置实时时钟电路、门禁控制电路、数码管显示驱动电路等等。经测试, 读卡成功率100%, 未发现差错, 通信正确率100%。

设计完全达到预期效果。

5、结语

本设计应用单片机的中断技术实现了韦根信号接收, 占用了2个外中断。实际应用中也可用1个中断加一个输入端口来实现, 中断后再查询;或者只用普通端口而不用中断, 即完全查询方式接收。可根据设计情况进行选择, 但基本接收原理是相同的。本设计提供的程序也可作为其他接收方式的参考。文章中给出了完整的接收程序。由于篇幅所限, 初始化程序、信号处理程序未与列出, 需要者可与作者联系, 愿予提供、交流。

参考文献

[1]张毅坤.单片微型计算机原理与应用.西安电子科技大学出版社, 2001-06

[2]许德恒基于单片机的多路韦根信号的采集与处理计算机测量与控制2004-12

调频广播的信号接收 篇8

关键词：L波段雷达,信号干扰,影响,对策

1996 年, 我国开始研究和发展新的L波段二次测风雷达- 电子探空仪系统, 2002 年, 我国第一部L波段高空气象观测系统在北京观象台正式投入业务使用。随着新一代高空气象观测系统在我国高空气象观测台站全面推广应用, 目前该系统作为中国气象局大气监测自动化的一部分, 将极大地提高我国高空气象观测资料的质量, 具有体积小、可靠性高、操作便捷等特点。但在实际探测工作中容易受到外界信号干扰, 出现飞点、丢球、旁瓣抓球、信号消失等现象, 因此笔者结合实际工作经验, 就信号干扰对L波段雷达信号接收的影响进行分析, 并提出相应的对策, 以供高空探测工作参考借鉴。

一、信号干扰的影响分析

雷达的基本任务是探测目标的距离、方向、速度等状态参数, 主要由天线、发射机、接收机和显示器等部分组成。发射机产生足够的电磁能量, 经过转换装置, 经过天线将特定频率的电磁波辐射至大气中, 主要在某一方向上形成电磁波束, 向前传播, 到遇到目标后, 电磁波被反射, 其中一部分电磁波能量被反射, 被天线接收, 通过收发转换装置, 将接收到的信号转换, 在屏幕上显示。在传播过程中, 电磁波会随着传播距离而衰减, 同时由于外界具有相似频率的电磁波也会被雷达接收, 因此会导致接收到的有用信号减弱甚至被干扰信号覆盖, 影响雷达的工作效率及正确性。

L波段雷达工作频率为1 669MHz~1 681 MHz, 范围较宽, 因此较容易接收到处在L波段雷达正常工作频率波段内的其它电磁波, 当这些强信号干扰进入接收系统, 常会覆盖主信号, 或影响信号正常接收, 干扰主信号的接收与处理, 使探空飞点增多、斜距跟踪不上, 旁瓣抓球、丢球等异常现象发生。这些现象通常发生在气球施放初期或低仰角时期, 每次持续两三分钟, 甚至十几二十分钟。信号干扰导致记录失测或重放球, 因此正确应对信号干扰, 确保正确信号的接收对高空探测工作具有重要意义。

二、信号干扰的对策

(一) 信号干扰导致探空飞点增多

L波段雷达信号探测温、压、湿数据, 从而得到温、压、湿曲线。但出现信号干扰时, 往往会导致探空飞点增多, 测得的数据与实际偏差较大。此时应将频率按钮置于“手动”位置, 将雷达频率进行偏调, 即在合理范围内, 通过分析接收到的干扰信号的频率, 将雷达接收频率适当调高或者降低, 以保证工作信号的正常接收, 同时删除飞点, 修正温、压、湿曲线。

(二) 信号干扰导致丢球

当强干扰信号被雷达接收, 会淹没主信号, 造成雷达自动跟踪失败, 导致记录失测甚至重放球, 即信号干扰会造成丢球。此时应立即手工调节频率至1 675 MHz, 再将“天控”置于手动状态, 摇动雷达天线至丢球前的方位和仰角位置, 此时将“天控”置于自动状态, 通常即可将丢球找回, 若一次不行, 重复上述方式继续寻找, 直至信号正常追踪为止。找回丢球后, 调节频率使得增益指示最小, 同时删除飞点, 并修改温、压、湿曲线。

(三) 信号干扰导致旁瓣抓球

新一代L波段高空气象探测雷达的无线电波瓣宽度只有6o, 稍有不慎即会产生旁瓣抓球, 当有干扰信号时, 信号干扰会导致天线旁瓣抓球, 造成假定向, 旁瓣抓球会导致雷达的探测距离缩短较大, 探测的数据与实际值不相符。此时应根据最后一组正确“方位、仰角”数据, 摇动天线在附近区域搜索, 直到四条亮线平齐, 调整距离按钮, 使凹口回到竖线中间, 当红灯警报不闪, 天高和探高一致, 信号变得更清晰, 表明雷达已经正确跟踪探空仪, 最后将“天控”置于自动状态。同时当出现旁瓣抓球时也可点击“天线扇扫控制”按钮, 使雷达自动调整天线恢复到主瓣跟踪状态。

随着科技的不断发展, 不同频段的信号越来越多, 信号对L波段雷达的正常工作影响也越来越大, 导致探测系统工作时出现飞点增多、丢球、旁瓣抓球等异常现象。探空工作人员应在平时的工作中多观察、学习, 分析不同异常现象下如何处理, 及时采取措施, 确保高空探测工作顺利、准确的进行。

参考文献

[1]罗成.影响L波段雷达丢球的原因分析及应对处理[J].农业气象, 2015, (9) .

调频广播的信号接收 篇9

浙江省舟山市嵊泗县地处舟山群岛北部, 与上海隔海相望, 其中距上海海路距离超过了60km。由于地理位置接近, 文化背景类似, 当地群众具有长期喜爱收看上海电视节目的习惯。嵊泗县广播电视台, 过去一直是通过在山顶上架设接收天线, 接收上海台的非卫视模拟电视信号, 然后再送入当地有线电视网络中, 实现差转播出。但是, 模拟电视信号在经过海面传输后, 受到海洋潮汐和气候变化的影响较大, 使得接收端出现了季节性和时间性接收效果恶化, 例如画面质量降低, 图像时常出现雪花, 严重时根本无法观看, 达不到电视节目播出的要求。

近年来, 上海电视台已实现电视信号模数同塔同播, 特别是数字信号的传输给我们提供了良好的契机, 由于数字电视具有更强的抗干扰能力, 更好的画面质量, 使用数字电视替代模拟电视作为差转的信号源, 是解决接收间歇性中断的有利条件。

1 传输路径分析

接收数字无线电视信号和模拟信号一样, 首先要对信号传输的路径进行分析计算, 确定其收、发点是否在视距之内, 并对传输链路损耗进行一个估算。发射点与接收点距离如图1, 计算超远距离收发之间是否在视距之内, 通常要包含两个条件:一是收发距离是否小于视距距离, 二是电波行径路线间是否有障碍物落在菲涅尔半径内。

视距计算公式如下:

其中R为视距距离, 单位km;h1为发射天线高度, 单位m;h2为接收天线高度, 单位m。发射天线高度420m, 接收高度170m, 代入上述公式后计算得到视距为139km, 大于收发间距108km, 而且传输路径上为海面和平原, 无明显障碍物, 因此满足通视条件。

第一菲涅尔半径计算公式如下:

其中λ为波长, d1为距发射点的距离, d2为距接收点的距离, 以上单位均为m。在工程计算中, 距离d无需将所有值都代入, 可以根据跨海地理特点, 将计算范围限制在发射机近端, 接收机近端, 地球隆起的最高点附近。

已知λ=0.37m, 在发射机近端, 取d1=8km, d2=100km, 代入公式计算, 可以计算得R (8km) =52m。由于传输路线上, 不存在350m以上建筑物遮挡, 因此该区域内菲涅尔半径未遮挡。隆起海平面最高点到传播路径的距离在该点满足以下条件:h1/h2=d1/d2。推算得d1=77km, d2=31km, 再利用视距计算公式可以推算得H=70m。将d1=77km, d2=31km, λ=0.37m代入菲涅尔半径计算公式, 得R (77km) =90m。由此可见, 地球隆起部分未进入第一菲涅尔半径55%的半径内, 而最高隆起点周围20km均为海面, 同样不可能进入菲涅尔半径内。接收机近端为高山并靠海, 因此也不存在遮挡。

综合前面计算, 传输路线上不存在频繁遭遇障碍物遮挡的可能, 满足自由空间的电波传播规律, 因此理论上估计能够成功接收数字电视信号。

2 电波反射分析

在嵊泗的高山接收点上, 经过长时间的跟踪监测发现, 当接收信号正常时, 传输满足自由空间传播规律, 接收信号电平在-43d Bm左右, 信噪比达到30d B, 接收画面清晰流畅。但是该信号在特定的时段, 会出现不稳定现象, 接收信号电平急剧下降, 跌幅达到20d B以上, 并且频谱出现凹坑, 信噪比也会跌到13d B以下, 很明显, 接收信号受到了干扰, 发生了信号质量恶化, 当然干扰可能是外部环境影响, 也有可能是来自信号本身。

经进一步分析研究, 对于海岛无线通信来说, 接收信号波动是常见现象。其主要原因是, 海面存在强烈的镜面反射, 反射波几乎无损耗的全部反射到接收端, 造成反射信号的强度与直射信号强度大致相等。由于海面存在潮汐, 海平面的高度一直都在缓慢变化, 造成直射信号与反射信号的相位差异也在变化, 因此信号存在波动。由于地面数字电视信号是带宽为8MHz的系统, 因此可以在带内做一些反射分析, 以观察分析结果与实际收测到的频谱是否一致。

h1为发射天线高度, h2为接收天线高度, h3为海面高度, D为发射与接收距离, ΔL为直射和反射路径差异, Mod为差异对波长取模, Rad为初相位弧度, dB为直射反射矢量和取对数。F为频率, λ为波长, 当D>>h1 h2 h3时, 路径差异可以简化为:

相位计算为路径差异对波长取模, 得到初相位:

反映在频谱仪上的对数刻度为:

当海面高度为3.8m时, 计算结果如表1。

数据分析表明, 整个8M带宽内, 信号幅度都下降了10dB以上, 特殊点会下降到30dB, 凹坑的宽度在1M～2M间, 符合实际测试获得的频谱。

以上计算印证了海面镜面反射能够造成数字电视频段内的频率性选择衰落 (图2和图3) 。

从镜面反射计算方法可以看出, 两条路径的信号之间的相位差, 是发射天线高度h1, 接收天线高度h2, 海面高度h3, 发射与接收距离D的函数, 因此一旦改变接收天线的高度, 多径的相位差异也会改变。

从表2可以看出, 当接收天线降低24m后, 其余条件都不变的情况下, 两幅天线多径相位差正好互补, 差半个波长。考虑到海面有潮汐现象, 海面高度实际上是一直在变化, 参考合理的海面高度, 实际高度差异在9m～39m之间, 对接收情况应该都有较大差异。

3 系统试验

通过前面计算, 可以了解当接收天线在不同的接收高度时, 受到的强反射干扰的差异性较大, 是可以互补的, 并且通过计算获得了理论上的理想高度落差, 满足了使用分集接收技术克服反射干扰的条件。控制好分集的高度, 可以使得不同接收点的直射波与反射波相位差, 保持半个波长。也就是说虽然不同高度的天线在不同时间会接收到海面造成的反射干扰, 但是两幅天线接收到的信号具有互补性, 即某副天线收到干扰信号时另一副天线保证接收良好, 将两幅天线收到的信号进行选择就可以避开接收到的不良信号, 保证得到稳定的接收信号。

在实际实施中, 无法精确控制接收天线的海拔高度。因此还需要通过实际测试的方法, 对分集接收进行验证。为了证明这一结果, 我们搭建了一套自动测试系统, 用于记录不同挂高接收天线的接收状况, 观察信号失败时的信号相关性, 以确定是否具备分集接收的条件。

如图4所示, 同时搭建了三幅不同挂高接收天线, 用于监测接收信号的相关性与独立性。这三幅天线根据实地情况, 拉开高度落差20m左右。测试系统每隔1s对接收评估板进行访问, 返回接收信号电平, 信噪比以及接收成功标志。连续记录了一个月的数据。三幅接收天线获得的数据分析表明, 使用两幅天线进行分集接收是最为经济有效的方法。对于接收成功率为80%～90% (时间概率) 的信号, 分集接收后, 总的接收成功率在99%以上, 提升效果显著。而使用三幅天线进行分集与两幅相比, 提升效果有限。

通过这次试验, 验证了分集接收的有效性, 并且确定了接收天线的安装位置, 必须通过存在高度差异的接收天线, 才能获得互补性好的分集方案 (图5) 。

4 结束语

多波束形成的信号接收系统设计 篇10

1 数字多波束形成原理

数字多波束合成是采用阵列天线同时接收多路信号,通过加权因子对空间不同的天线的接收信号做加权求和而成,由于加权因子相当于滤波器系数,而输入的信号为空间位置不同天线接收信号,所以数字波束形成相当于一个空域滤波器。

图1为数字多波束形成的原理框图。前端天线阵是由多个天线单元组成阵列,阵元接收的信号经射频前端电路、A/ D转换电路、数字下变频器后送入数字波束形成器处理。天线阵接收到的信号首先通过射频通道混频后得到中频信号,再将此模拟中频信号经过ADC 后得到数字中频信号,然后送入DDC 进行下变频;下变频后,每路信号分为正交的I、Q两路,这些正交的信号再进行数字分路,分路后的信号送入波束形成器中进行波束合成,最后的输出即为合成波束。

2 信号采集系统设计

软件上主要包括ADC、DDC和数字分路设计;硬件平台包括ADC、时钟电路、FPGA设计、数据传输、电源等模块,原理框图,如图2所示。这里结合软硬件,对信号采集平台进行介绍。

2.1 模数转换ADC

ADC选用ADS6643,为双通道模数转换器件,14 bit位宽,80 Mbps采样率。因为ADC为双通道,信号接受板可处理12路模拟中频信号。

数字波束形成要求通道间信号的一致性非常好,所以要求ADC同步采样,后续通道间数字信号的一致性也要采取相应的措施。ADC的误差包括随机误差和固定误差,对于同源时钟而言,随机误差主要由于时钟信号变形、抖动以及器件响应误差引起,而固定误差主要由传输线长短差异造成,是主要的误差源。因此,采集板各支路的时钟线应等长,入口信号线也应等长,减少固定误差。因为PCB一旦加工完成,其实际的线路延时即已确定且无法改变,这样就可以对线路的固定延时进行补偿了。另外时钟信号应保持较高质量,尽量减少其他电路对它的干扰,防止出现时钟抖动等问题。

2.2 时钟电路

时钟电路包括晶振、时钟电路分发器和时钟迟延调节电路,MCU作为协处理器对时钟分发电路进行操作,以达到ADC同步采样的目的。

2.3 FPGA信号处理设计

FPGA选用Altera公司的EP2S130F780C5,该FPGA逻辑资丰富、功能强大,有106 032个ALUT,6 747 840个LE,63个嵌入式DSP模块,6个PLL。在FPGA中主要完成DDC,数字分路和板间的数据通信。

接收机接收到的信号都是实信号,实信号的频谱包括正频分量和与之成共轭对称的镜频分量,其单边带频谱(如正频谱)就包含了该信号的所有信息。正交插值就是滤除信号的镜频分量,并把正频谱中心移到零频的过程,流程如图3所示。可以看出,整个过程可以分为移频、降采样和FIR滤波3部分。先抽取后滤波,则进入滤波器的数据量就减为原来的一半,且此时滤波器阶数也应减为原来的一半(原来I、Q两路的系数一样,现在两路的系数分别为原来的奇数项和偶数项),这样可大大减少运算量而对结果没有影响。在FPGA中可通过FIFO实现抽取,这里数据进的时钟为数据出的时钟的2倍即可。

典型的数字正交变换,虽然可以实现精度足够高的正交混频,但在采样率很高时,后续的数字低通滤波器容易成为瓶颈,特别是当阻带衰减要求比较大,而导致FIR滤波器阶数很高时,实现起来就会很困难。本文采用的是基于多相滤波正交化变换的接收模型,正交后续的FIR滤波器阶数要求很低,该方法实现简单。图4即为多相滤波的原理图,包括通道滤波和DFT(或者FFT)。

2.4 数据传输

本系统中,数据传输通过VPX接插件,这种接插件专用于航天、军用的高速、高可靠连接,密度大,速度高达6 Gbps;支持差分对走线方式。信号采集板处理结果,由LVDS总线经背板传输到波束合成板。

2.5 电源设计

由于系统对电源性能要求高,这里直接采样电源模块。电源布局时应充分考虑到对器件的供电情况,避免大的压降。

3 板级EMC设计

3.1 信号完整性设计SI

(1)在电路布局上要清晰划分模拟电路和数字电路的界限,除了时钟外,AD芯片不受数字电路控制;数字地和模拟地在一点共接;

(2)普通信号线遵循3W准则,即信号间距≥3倍线宽,则能有效避免串扰。差分信号对遵循1W准则,即信号对间距≤1倍线宽。差分对之间遵循5W准则,或者用地线隔离;

(3)参考平面的连续性和回流通路:孔、槽或隔离裂痕等参考平面连续性的中断在信号迹线中导致严重的阻抗中断,也是同步交换输出中产生接地反弹和配电系统 (PDS) 噪音的重要原因;

(4)布线优先级:时钟信号线、差分信号线、数据信号线、普通信号线、地址信号线,优先级依次递减。信号走线宽度:地线>电源线>普通信号线;

(5)电磁场效应:电流通路的电感与电流穿过的回路面积成正比,因此最大限度地降低回路尺寸可以有效减少电磁辐射噪声。

3.2 电源完整性设计PI

(1)ADC芯片自身的数字电源从模拟5V电源经过线性分压器得到;线性电源虽然效率低,但纹波小,适合给ADC的数字部分供电;

(2)各个电源平面分割时,要考虑到电源对器件的有效供电:FPGA的3.3 V、2.5 V、1.2 V分别从3个完整的电源平面分割;

(3)去耦电容的选择采用10～2倍规则,即在0.001～4.7μF内等间隔选择。容值越少,电容需要的数量越多。低一档的电容个数比高一档的多一倍的原则;

(4)一个电容器连接至现有电容器的过孔,对 PDS的改善极其微小,应将焊盘与过孔数的比例保持在 1∶1 的水平。

4 实验仿真和结论

利用Modelsim SE仿真结果,如下所示:图5为通道滤波后的输出结果,也是FFT的输入数据,前面几个点为滤波器的输出暂态,直接丢掉。图6为FFT的输出结果,8 bit数据输出和差分数据输出。图示结果和Matlab仿真比较,误差较小。

文中介绍了一种多通道的信号接收系统,该系统具有信号通道数目多、通道间一致性可调、性能优越、通用性强等特点,可广泛应用于雷达、通信领域的多数字波束形成。

摘要：介绍了多波束形成的原理,对接收系统的原理、组成、各部分的特点及实现方法做了详细地说明,着重介绍了ADC同步采样和基于多相滤波正交变换,最后对系统的电磁兼容设计做了简单介绍。

关键词：数字波束形成,同步采样,多相滤波,电磁兼容

参考文献

[1]杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.

[2]张明友,汪学刚.雷达系统[M].北京:电子工业出版社,2006.

调频广播的信号接收 篇11

关键词:PC机;电视信号;标准

一、国外主要技术标准及我国数字电视标准化现状

(一)国外数字电视技术标准

目前国际上数字电视主要有三种标准:

1.用于卫星数字电视广播的DVB-S

卫星信道的特点是:可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式,并要求有较强的信号纠错能力,对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路)、正交移相键控(QPSK)调制的信道处理方式,然后发送给卫星链路;接收时进行相反的处理。DVB-S标准已为全球所认同。

2.用于有线(同轴电缆)数字电视广播的DVB-C

有线信道的特点是:信噪比高、频带资源窄、存在回波和非线性失真。这就要求DVB-C采用带宽窄、频带利用率高、抗干擾能力较强的调制方式。同时,由于信道信噪比高、误码率较低,对纠错能力要求不很高,因此,DVB-C的信道部分采用RS码、卷积码交织和正交幅度调制(QAM)技术。DVB-C为欧洲、澳大利亚、北美、南美等一些国家接受。

3.用于地面数字电视广播的DVB-T

地面广播的特点是:地形复杂、存在时变衰落和多径干扰、信噪比较低,而且要支持移动接收。因此,DVB-T采用前向纠错(FEC)(包括内码交织、内码Viterbi编码、外码交织、外码RS编码)和能有效消除多径干扰的正交频分复用(COFDM)以及格雷码映射4/16/64QAM调制等技术进行信道处理。然后在原来用于模拟的6MHz、7MHz和8MHz频带内发送数字电视节目。DVB-T发送的比特率是可变的。数字电视地面广播DVB-T已在欧洲、澳大利亚、新加坡进行了广泛的测试试验并得到认可.

(二)我国数字电视标准化现状

1999年,我国开始实施数字电视产业化专项,第二年成立了全国数字电视标准委员会,中国数字电视标准制订工作正式启动。信息产业部和国家广电总局也都为此成立了专门的标准制订专家组,进行国内外数字电视标准的整理和研究工作。

目前,在数字电视地面标准方案中,风头最劲的两派分别是以清华为首的、采用多载波调制技术的DMB-T(即“北派”),及以上海交大为核心的采用单载波调制技术的ADTB-T(“南派”)。2004 年11 月以来,清华和上海交大都进行了地面传输的实验,均获得了成功。更令人兴奋的是,2005 年1月22 日,基于清华大学DMB-T 制的中国第一块拥有完全自主知识产权的“中视一号”数字电视地面传输芯片在复旦大学问世,这被称为“中国数字电视百万门级专用集成电路自主设计和制造技术的重大突破”。2006年9月,我国数字电视地面无线传输的技术标准业已通过,来年即将正式实施。

二、用PC机接收数字电视信号的意义和发展趋势

(一)用PC机接收数字电视信号的意义

个人计算机(PC)在数字电视的发展中扮演这一个重要的角色。巨大的使用量(超过3.5亿台)、公开的技术标准和低廉的成本。用PC实现数字电视的接收比用“机顶盒+电视机“的接收模式更具有互动性和随意性,用户可以通过实时点播,根据自己的喜好不受限制地收看自己想看的节目。PC的显视器具有百万像素的分辨率,已经完全可以显示高清晰度电视(HDTV)图像。

另外,在PC平台上开发HDTV的花费也相当低。通过PC实现数字电视的接收比单独购买昂贵的数字电视接收装置要便宜与实用,使其对消费者更具有吸引力。由于计算机网络使用的是TCP/IP协议,用户还可以非常容易地将电视服务和互联网浏览、电子邮件、以及多种在线咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起。

(二)发展趋势

我国数字电视历经数年的研究已经获得长足的发展,并获得了国家、政策的全力支持。目前,相关部门已经为数字电视的发展设置了时间段:2008年数字奥运,2015年最后期限。

现在许多用户已经使用模拟的电视卡在PC机上观看电视节目。这表明电视和PC的结合已经具有相当大的市场份额。在过去的几年,基于PC机的模拟电视接收卡市场有着稳定的发展。由于其丰富的视觉感受和交互式数据增值服务,DTVPC卡以成为比现今的PC机模拟电视接收卡更引人瞩目的一种解决方案。当“电影式的”娱乐项目与PC机的实时交互性相结合的时候,数字电视的观感效果比模拟电视有了相当大的增强。一个购买模拟电视卡的潜在用户,将会更加愿意多投入些资金购买这种既支持模拟电视又支持数字电视的合成板卡,以避免冒很快就被淘汰的“机顶盒+模拟电视机”的风险。而且,消费者也可以在考虑花费大量资金为室内添置一台高清晰度电视机之前,尝试在PC监视器上感受高清晰度电视的良好效果。广电公司在DTVPC卡的安装使用有了一定基础的同时,也有信心制作更多的数字电视节目内容,这将从总体上推动了数字电视产业的发展。

数字电视信号的发射与接收技术 篇12

1 数字电视信号的激发方式

目前, 卫星广播电视系统是由车载设备, 上行链路传输设备和配套的地面接收系统组成[4]。由上行链路传输站节目制作中心负责发送该卫星实时信号, 且该卫星控制板载设备, 包括卫星天线使用的收发器, 电源转/发器车载控制设备;而对于地面接收系统而言, 其包括一个负责接收的装置组、接收天线、各个接收器、不同功率容量的有线数字电视系统的无线电中继站等设备。

1.1 电视信号上行站系统的传输方式

用于发送信号的上行链路站系统目前有两种电视信号, 即单载波 (Single Channel Per Carrier, SCPC) 模式和多载波 (Multiple Channel Per Carrier, MCPC) 模式。单载波模式中, 每个载波仅可传输广播电视信号, 控制电视信号的传输次数, 应答器需要有载流子的数目。其优点是, 节目的所有目标可在星上的不同位置实现;多载波模式中, 每个载波可同时传输多套广播电视信号, 其具有只需一个转发器的优点, 因为只有一个载波, 谐波干扰问题不会在一个多载波上存在, 频带和功率利用率相对较高。但其缺点是有多个程序, 才能实现在相同的位置上使不同位置上星。

同步数字体系其实是一种光纤传输系统, 基本概念是同步传输模块 (STM-1, 155 Mbit·s-1) , 由信息区段, 卡扣指针结构的有效载荷模块开销构成, 主要特点是利用虚拟容器的方式和所有的PDH系统兼容。其有一个统一的接口和一组全球网络节点的信息标准化分层结构, 且具有丰富的网络结构服务于管理和维护开销位;另外, 同步多路结构被使用, 且还具有一个横向的兼容性, 这是理想的下一代传输系统, 可以是灵活且动态的, 因此可适用于任何多变的网络任务[5]。

在系统中, 视频、音频和数据的处理将与节目一起使用多路复用发送, 其被组合成符合MPEG-2标准的节目流。在SCPC系统中, 使用1∶1的备份模式, 通过同轴开关进行切换, 可同时传送3套节目。

3G是指以支持蜂窝移动通信技术的高速数据传输技术[6]。3G服务能够同时传送声音和数据信息, 超过几百kbit·s-1的一般速率。3G是指下一代移动通信系统中, 例如无线通信和多媒体通信与因特网。3G技术可提供一个高带宽空间, 带宽可被用于电视信号压缩编码, 以合理和有效的方式来获得正确的信号。当然, 需利用通信运营商可用来传输的电视信号。

在各个节目源和节目复用器编码时进行编码分别复用成一个节目流复用器, 然后发送传输信号, 在传输流多路转换器调解各个节目混入的传输流。传送节目复用器或解复用器输出的传输数据包被发送到卫星通道适配器部分。该部分可实现以下3个功能:复用适配和能量扩散、基带整形和前向纠错编码、正交相移键控调制。

1.2 星载设备

星载设备的整体体积不能过大, 且不能占据较多的空间, 要具备较为轻便的重量以及较高的信号转发效率, 主要由3部分组成, 分别是提供电能的星载电源、收发信号的天线及信号转发器。一般用于提供电能的是硅太阳能电池, 但是其的劣势在于, 电池的正反两面接收到的太阳光能不同, 导致温差较大, 具体数据约为2 000℃, 且在运行过程中会受到太空中多种微粒的干扰, 在此恶劣环境中约运行7年之后, 输出功率就会降低到原来的7成左右, 严重影响星载设备的使用质量及寿命。由于空间以及重量的限制, 所使用的天线一般情况下控制为一副, 且对其性能要求较高, 要求可靠稳定, 受太空环境的影响较小。

星载转发器具体的工作原理为[7], 对经过单载波以及多载波方式上行到的电视信号进行统一接收, 经一定的放大作用及变频作用之后, 在功率较大的环境中, 再次对其进行放大操作与控制, 接着通过天线进行辐射, 并向指定的位置传送已处理好的电视信号。在转发过程中, 若将较多噪音添加进去, 则电视信号就会与标准之间有较大的误差, 对电视信号的质量产生不利影响。

数字信号的传输过程主要由星载用收发天线、星载用转发器和星载电源进行控制。每一个设备均是保证数字信号传输的关键, 而随着技术的不断完善, 其工作效率也在不断提高。

2 数字信号接收系统

数字信号接收方法与模拟信号接收方法在接收系统上有相似之处, 均包括室外部分和接收机两大部分。如图3所示。

2.1 接收天线与馈源

一般将接收电视信号的天线放在室外, 常见的有抛物面型以及椭圆的偏馈型天线, 而前者又可分为花费成本低但折损率高的前馈型天线以及可用于卫星通信地球站的后馈型天线。在HEMT等器件生产应用之后, 能降低前馈型天线的噪音及高温, 提高其质量, 避免较高的折损率。

后者的馈源在天线的中央稍偏的位置, 因此叫做偏馈型, 其中间的深度较小, 可利用冲压等工艺制作成一个整体, 有较高的效率及增益。馈源有多种状, 一般为波纹、角锥、圆锥喇叭等, 其位于天线的聚焦处, 外面有一层塑料罩对其进行保护, 需尽可能均匀且全面准确的反馈射到天线。除此之外, 角度应接近零以便高效率地接收到其电磁波信号, 而信号的类型不同, 对馈源的要求也不尽相同。馈源分别为正馈及偏馈时, 其波纹状也不同, 分别是水平状及漏斗状。

2.2 高频头

在选用高频头时, 要遵循3个原则:首先, 产生的噪音温度低;其次, 星载设备转发的信号频率有多大, 高频头也应尽量与其在相同的工作范围内, 一般情况下Ku波段的频率约在10~13 GHz范围内, C波段的频率在3.7~4.2 GHz范围内。将高频头放置在室外, 受到环境的影响较大, 因此要求其振动频率小, 由此引发的噪音要尽量较小, 且可靠稳定。高频头对天线馈源传送的信号进行变频放大操作, 主要依赖其中的下变频器以及微波放大器等部分。

2.3 室内部分的数字卫星电视接收机

(1) 调谐器设备。通过主要从室外单元中一个卫星频道选择频率和接收发送到第一中频信号, 然后变换成第二IF或零IF信号输出RF有线电视的调谐器。该模块由一个跟踪滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器表面声波滤波器和其他电路组成;第二中频信号, 其频率为479.5 MHz的输出。随着技术的不断进步与发展, 零输出IF计划逐渐取代了模型电路。

(2) 信道的解码和解调。在信道解码模块的传输系统中, 其功能是从载波频率恢复和时钟校正在模拟到数字的转换过程中的错误, 从而导致在正确的采样值中。本模块的另一个作用是纠正在传输中的一些错误代码, 从而使传输更加安全可靠, 用于解复用传输流, 以提供无误差电路, 从而保证了图像信号的质量和声音。

(3) 多工复用解。该模块对应的多复用模块传输系统。其解复用关系主要是根据定义进行操作的特殊传输流语法使用PAT和PMT表。通常意义上而言, 是复用分两级, 所以将会有两个级别的解复用和复用过程:其一是传输流解复用, 结果是产生新的节目流, 节目流的视频;其二则是将音频一些分离的服务信息数据传输给源解码的模块。

(4) 信源解码部分。信源解码部分又包含两部分:第一是音频解压缩, 第二个就是视频解压缩。通常, 为能得到标准的压缩视频流、视频数据和音频数据流, 会根据MPEG-2解码算法作出编码的音频流。

(5) 视频编码和音频数模转换。为使传统模拟电视能正常进行, 需通过视频编码器编码进行分析亮度信号和色差信号, 而其输出是为了能产生NTSC或PAL等视频信号。然后, 再经过D/A转换器解码所恢复的数字音频信号, 转换为模拟形式的音频信号到电视以再现所要执行的声音。

(6) 32位CPU。在一些相对复杂的数字信号接收系统中, 那些具有较强的运算能力且需随时交换数据的相关模块, 具有高的传输速度和处理能力是基本要求。另一方面, 为了更好地使用户与设备之间达成互动, 也需要强大的屏幕上图形界面。因此, 32位CPU被业界采纳, 其功能强大, 速度快, 主要的功能完成如下:控制信道解调和解码, 电子调谐系统的选择, 信源解码, 解复用等多模块的工作, 并协调这些模块, 使其可更及时的响应和处理用户的操作指令。

数字卫星电视信号的接收有如下特点:

(1) 下行频率方面数字卫星电视信号多采用Ku波段, 信号受降雨影响较大, Ku波段是卫星广播的最佳波段, 并即将推广使用卫星广播主带。其具有大容量, 宽频率范围, 接收天线孔径小的Ku波段信号, 发射功率将不受其他条件限制, 但降雨因素对信号传输更大, 雨的影响衰减比C波段大得多。

(2) 虽然信号强度较弱, 但抛物面接收天线并不需要一个大的光圈, 尽管功率转发Ku波段下行链路的卫星信号不限定, 但由于数字卫星电视信号频带被压缩较窄, 其只有一个模拟电视信号可传输的36 MHz带宽, 在单信道单载波的情况下, 其可被用来传播5套数字卫星电视信号。因此, 6 MHz的带宽在传播五套电视信号的同时, 其结果是实际信号场强小于地面模拟卫星电视信号接收器的磁场强度, 这会带来诸多不便。由于增益比Ku波段天线C波段高, 尤其是当所接收的信号强度到达接收器的阈值时, 所接收的信号与天线孔径的Ku波段天线直径无直接关系的数字卫星电视接待不超过管腔能获得满意的接收。

(3) 接收的数字卫星电视信号, 这大幅增加了接收的次数, 但“寻星”的处理将变得更困难, 所谓“寻星”是迄今为止抛物面天线对准接收数字电视信号35 656 km地球同步卫星转发的。现在卫星可接收的数字电视信号可达到4~5颗, 而接收每个卫星节目一般有十多套数字电视信号甚至于几十套, 有的比模拟卫星电视信号强。然而, 为接收所述处理的数字电视卫星信号“寻星”比接收模拟卫星电视信号要困难。

主要有以下几点原因:

(1) 用于数字卫星电视信号接收的一组特定节目, 地面场强比模拟卫星电视信号要弱。此时, 当抛物面天线接收信号时, 达不到卫星接收信号要求或所接收的信号到达卫星接收机阈的水平, 则此时将不会收到任何声音和图像, 这与模拟卫星电视信号的接收方式相比所不同。对于模拟卫星电视信号, 当信号接收场强弱, 只会影响图像和音频信号。

(2) 为了提高频谱效率, 在模拟电视信道同时传输多套数字卫星电视节目时, 所谓的数字卫星电视信号也必须是高压缩率的编码和解码技术。可容易地获得, 当数字电视信号压缩功能更强大时, 使其占据的窄频带中, 更加难以确保传输质量。为了能传输窄带条件下没有的相关信息, 这势必将增加其传输速率损失。

(3) 数字卫星电视信号是一个数据流的信号, 为保证传输的可靠性, 必须使用多种差错检测、纠错编码步骤, 例如所罗门·里德编码, 卷积编码, 交织和编码技术, 但这些措施将会带来更大的不便。当实际接收时, 即使该场强在比阈值电平高的数字卫星接收机中, 必须接收该正确的代码, 从而正确地译码电视图像和音频输入。

(4) 当有相当数量的数字卫星电视节目被加密时, 此时只有被授权的客户可接收电视节目进行观看。在接收到加密的电视节目时, 用户必须事先申请相关程序许可, 以获取特殊的解码器, 并输入正确的密钥或智能卡, 由此才能收看加密的电视节目。

3 结束语

伴随着我国数字电视的不断普及发展和广泛应用, 数字电视的信号稳定性传输不仅是其发展过程中不容忽视的关键性问题之一, 且还决定了数字电视的兼容性及其清晰性。当然, 为了进一步推进我国数字电视传输技术的发展, 必须加大自主研发力度, 引进创新机制, 借鉴国外的先进经验并形成具有自主知识产权的技术。

参考文献

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[5]曹玉良.数字电视网络监测管理系统[J].电视技术, 2008 (6) :40-43.

[6]翟向丽.中国数字电视的发展[J].河南科技:上半月, 2007 (10) :18.