代码分享之信号捕获和跟踪(2)上下变频器
文章亮点
- 作者优秀
- 优秀教师/博士学历/特邀专家/独家讲师
- 平台推荐
- 内容稀缺
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之前分享过一篇文章，代码非常完善，给出了传输体制的全部内容。但很多卫星通信系统的上下行链路上调制编码方式有较大差异，因此实际系统仿真的复杂度还有一定的提升。本人工作期间涉及的第二个产品就是这样的情况。那该如何仿真呢？
Processing Algorithm： 许多上下变频器使用复数基带信号表示法，这样在下变频时可以使用复数乘法（复数混频），大幅简化正交I/Q分量的处理。 处理过程中，复数滤波、复数FFT等技术可以用于滤波和频域分析。 I/Q失衡校正算法（I/Q Imbalance Compensation）： 在实际硬件中，由于I路和Q路之间存在不匹配，可能会引入失真。上下变频器常需要使用I/Q失衡校正算法来补偿这类失真，确保信号的质量。 相位噪声抑制算法（Phase Noise Reduction）： 在实际应用中，由于时钟源或振荡器不理想，可能引入相位噪声。特别是在上变频过程中，这会对系统性能产生影响。相位噪声抑制算法用于减轻这些影响。 自动增益控制（AGC, Automatic Gain Control）： 在上变频或下变频过程中，信号的幅度可能会因频谱搬移和滤波操作发生变化。AGC算法自动调节信号的增益，以确保输出信号具有稳定的幅度，特别是在链路传输或后续信号处理时非常关键。
再来看看数字上下变频器的信号处理流程。
数字上变频器（DUC）： 通过插值提高采样率。 使用NCO生成正弦和余弦波进行混频，移动频谱。 通过滤波器带限信号，避免带外干扰。 数字下变频器（DDC）： 使用NCO生成本振信号，与输入信号混频，将中频信号搬移至基带。 通过低通滤波器消除高频分量。 通过抽取减少采样率，得到基带信号。
% Plot the original IF signal
figure;
subplot(3, 1, 1);
plot(t(1:1000), IF_signal(1:1000));
title('Original IF Signal');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
% Digital Down Conversion
% 1. Multiply by NCO (Numerically Controlled Oscillator) to% shift signal to baseband
NCO_sin = sin(2*pi*Fc*t); % NCO sine wave
NCO_cos = cos(2*pi*Fc*t); % NCO cosine wave
I_signal = IF_signal .* NCO_cos; % In-phase component (I)
Q_signal = IF_signal .* NCO_sin; % Quadrature component (Q)
% 2. Low-pass filter (FIR) to filter out the high-frequency components
lpFilt = designfilt('lowpassfir', 'PassbandFrequency', 15e3, ...
'StopbandFrequency', 20e3, 'PassbandRipple', 1, 'StopbandAttenuation', 60, 'SampleRate', Fs);
I_filtered = filter(lpFilt, I_signal); % Filtered in-phase component
Q_filtered = filter(lpFilt, Q_signal); % Filtered quadrature component
% 3. Decimation (downsample the signal to reduce the sampling rate)
decimation_factor = 10; % Decimation factor
I_decimated = downsample(I_filtered, decimation_factor);
Q_decimated = downsample(Q_filtered, decimation_factor);
Fs_decimated = Fs / decimation_factor;
% Plot the filtered and downsampled baseband I signal
subplot(3, 1, 2);
plot(t(1:1000), I_filtered(1:1000));
title('Filtered I Signal');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
subplot(3, 1, 3);
plot((0:length(I_decimated)-1)/Fs_decimated, I_decimated);
title('Decimated Baseband I Signal');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');
% Combine the I and Q components into a complex baseband signal
baseband_signal = I_decimated + 1i*Q_decimated;
% Spectrum analysis of the baseband signal
figure;
pwelch(baseband_signal,[],[],[],Fs_decimated);
title('Baseband Signal Spectrum');
%---------- end --------------
代码说明：
IF信号生成：生成了一个100 kHz的中频信号，它是一个10 kHz信号调制后的结果。 混频：通过与数控振荡器（NCO）生成的正弦和余弦波相乘，将信号从中频搬移到基带，得到I/Q分量。 低通滤波：使用FIR滤波器去除混频后的高频分量，保留基带部分。 抽取：通过降采样（抽取）降低信号的采样率，减小计算复杂度。 频谱分析：最后通过 pwelch函数对基带信号进行频谱分析。
调整参数：
可以修改 Fc、f_signal、Fs等参数，以适应不同的中频信号和系统需求。低通滤波器的设计可以通过调整 PassbandFrequency和StopbandFrequency来适应不同的信号带宽。
产品研制成功后，不仅用于卫星终端（正式名称为卫星地球站），还用于短波电台等产品中！此次共享哪些代码和文档呢？
之前图中目录《1005电台》的内容和目录《HSP50214》及《HSP50215》中的内容存在较多重合之处，再加上名称敏感，故没有和大家共享！一篇文章一本书，先讲这么多，公布代码的下载链接，后续还会逐步分享更多的代码和文档！下载链接，只有一天有效！
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首次发布时间：2024-10-14
最近编辑：1月前
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