CN116778697A - 一种数字模拟信号混合传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字模拟信号混合传输方法，包括以下步骤，S1.分别传递数字信号和模拟信号至混频模块，混频模块将数字信号和模拟信号合路为调制信号；S2.所述的调制信号放大至预定强度后发送至接收端；S3.接收端收到所述调制信号后送往调谐放大器放大高频信号并发送至包络检波器；S4.包络检波器对信号进行解调，解调过程中限制并得到所需处理的包络内容，包络内容所携带信号为步骤S1中所述的模拟信号，所述的包络检波器同时将信号按照预设幅度滤波以识别出数字信号。相比于现有的技术，本发明采用数字信号和语音信号同时传输、模拟调制解调和数字调制解调的原理，实现先调制后混合传输。

Description

一种数字模拟信号混合传输方法

技术领域

本发明涉及通讯方法领域，更具体的说，它涉及一种数字模拟信号混合传输方法。

背景技术

无线电通信技术作为一种通信技术，自19世纪末开始发展至今天，该技术已经发展的相当成熟。FM收发设备作为该技术的产物，广泛运用在民用和军事领域中。虽然现在互联网、手机、电视等设备的普及，挤占FM收音机、对讲机等FM收发设备的市场，但在航空通讯、自然灾害等领域仍然有诸多发展空间。

随着社会的发展和进步，人类活动越来越依赖于无线通信技术提供的服务，以无线通信技术以其快捷方便，可以移动等特性，其中语音信号的无线传输作为一项基本需求，越发受到人们的高度关注，得以快速发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种数字——模拟信号混合传输方法。该无线收发系统传输距离较远，可高质量地对语音信号进行无线收发，且频谱的利用率较高。

提供的技术方案为一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1.分别传递数字信号和模拟信号至混频模块，混频模块将数字信号和模拟信号合路为调制信号，其中数字信号的不同物理量分别设定两个不同的频高；

S2.所述的调制信号放大至预定强度后发送至接收端；

S3.接收端收到所述调制信号后送往调谐放大器放大高频信号并发送至包络检波器；

S4.包络检波器对信号进行解调，解调过程中限制并得到所需处理的包络内容，包络内容所携带信号为步骤S1中所述的模拟信号，该模拟信号输出至第一跟随器，第一跟随器输出包络内容即在接收端得所述步骤S1的所述的模拟信号，所述的包络检波器同时将信号分别输入值高频带通滤波器和低频高通滤波器，高频带通滤波器和低频高通滤波器分别拾取不同的频高并转化为对应物理量按照预设顺序组合重新输出数字信号。

进一步的，所述的语音信号录入后为载波形式的第一模拟信号，数字信号经过二进制数字频率调制为第二模拟信号，第一模拟信号和第二模拟信号通过加法器进行合路处理，并经过乘法器放大输出；

所述的二进制数字频率表达式为：

进一步的，所述的步骤S3中，还具有本振信号，本振信号与接收到的调制信号混频输出预设规格的调幅波，并进入中频放大器模块放大。

进一步的，所述的步骤S4中，还包括低通滤波器，包络检波器与低通滤波器级联，包络检波器输出信号后经过低通滤波器滤波，其中所检出包络允许通过第一跟随器并被恢复为模拟信号，其中所检出波形会被第二跟随器的高频带通滤波器和低频高通滤波器拾取并输出。

进一步的，所述的步骤S1中模拟信号经过幅度调制后输出。

相对于现有技术而言具有的有益效果在于，

当前常规收发装置常为单路收发，而且仅仅为单个信号进行收发。本发明提出了一种新型设计思路，将数字信号与模拟信号进行混合传输。

调制解调过程使用包络检波器和带通滤波器，可以运用数字调制的方法，解调时通过带通滤波器进行解调，将信号所代表的“0”和“1”解调出来。

现有的收发技术只考虑到在同一频段下传输一路语音信号，直接使用原始音频信号调制生成FM调制信号。相比于现有的技术，本发明采用数字信号和语音信号同时传输、模拟调制解调和数字调制解调的原理，实现先调制后混合传输。

本发明采用模拟调制解调和数字调制解调的原理，实现先调制后混合传输。其主要形式是信号发生器产生周期性低频信号，将语音信号通过先AM调制，然后使用包络检波器将包络进行滤除，包络就是我们需要的语音信号。

附图说明

图1是数字模拟信号混合传输方法的原理图。

图2是数字模拟信号混合传输方法的接收部分的原理图。

图3是数字模拟信号混合传输方法的混频模块程序框图。

图4是数字模拟信号混合传输方法的混频部分的进一步公开的原理图。

图5是数字模拟信号混合传输方法的接收部分的进一步公开的原理图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

实施例1，如图1所示，提供了一种数字模拟信号混合传输方法本方法包括前序阶段，

首先具有，模拟调制阶段，其采用的是幅值调制方式，捕捉日常生活中杂音，或者离散的电磁波，模拟信号被发往加法器。

同时发生的具有以及数字调制阶段，数字调直采用的是频率调制方式。将数字信号变成二进制信号，将数字“0”定义为100Hz，数字“1”定义为3000Hz，发出去的波具有两个频率的波形。

其遵循方程为，

设“1”符号对应载波频率f₁(ω₁),“0”对应载波频率f₂(ω₂)，则在一个码元的持续时间T_B内，发送端产生的2FSK信号可表示为

之后模拟信号和数字信号同时输入加法器进行合路处理，该语音信号可以是50Hz到10KHz之间的正弦波，也可以是音乐。数字信号是由屏幕键入的四位0-9任意数字，信号发生器产生周期性低频信号，通过DDS产生20MHz到30MHz的载波信号，低频信号与载波信号相乘得到幅度调制信号，通过乘法器将合路信号和载波信号进行输出，经过功率放大器将信号进行功率放大，由天线发出混合传输的调制部分结束；

上述幅度调制方法为：

幅度调制是由调制信号去控制高频载幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。

设正弦型载波为

式中：A为载波幅度；ω_c为载波角频率；为载波初始相位。

根据调制定义，幅度已调制信号一般可表示成

s_m(t)＝Am(t)cosω_ct

(2)

式中：m(t)为基带调制信号

设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则由式(2)不难得到已调制信号s_m(t)的频谱：

由以上公式可见，在波形上，幅度已调制信号的幅度随基带信号的规律而成正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号的频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。

标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅(AM)。假设调制信号m(t)的平均值为0，将其叠加一个直流偏量A₀后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表达式为

s_AM(t)＝[A₀+m(t)]cosω_ct＝A₀cosω_ct+m(t)cosω_ct

(4)

式中：A₀为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，也可以是随机信号。

若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为

如图5所示，开始解调过程，天线上接收到的发射端发出的信号，然后送往小信号调谐放大器，小信号调谐放大器的频率与发方频率一致，接收到的信号经放大后送往混频，混频器采用乘法器混频模块，送往混频器的本振信号可以用LC振荡器，也可以采用晶体振荡器，经混频后输出约30MHz的调幅波，中放即为中频放大器模块，图中检波、低放、AGC为同一模块，即二极管检波与AGC模块。经包络检波器，低通滤波器进行信号恢复，而后经过第一跟随器和第二跟随器将信号分至两路，一路得到解调后的语音信号为包络检波器输出信号，其中所检出包络允许通过第一跟随器并被恢复为模拟信号，使用包络检波器将包络进行滤除，包络就是我们需要的语音信号。

另一路通过高频带通滤波器和低频高通滤波器，其中所检出波形会被第二跟随器的高频带通滤波器和低频高通滤波器拾取并输出，两个带通滤波器的中心频率分别为100Hz和3000Hz，当100Hz带通滤波器检测到波时输出为“0”，当3000Hz检测到波时输出为“1”，将“0”和“1”解调出来将其按照原波形时序的方式进行组合。

其中，用于实现该方法的设备为：

数字—模拟信号混合传输收发机在发射方，高频信号源作为载波，其频率设置为20-30MHz，音频信号源可以是语言，可以是音乐，也可以是固定的单音频。高频信号与音频信号经幅度调制后变为调幅波，然后送往高频功放，经高频功放放大后，通过天线发射出去；在接收方，天线上接收到的发方发出的信号，然后送往小信号调谐放大器，小信号调谐放大器的频率与发方频率一致，接收到的信号经放大后送往混频，混频器采用AD835乘法器混频模块，送往混频器的本振信号可以用LC振荡器，也可以采用晶体振荡器，经混频后输出约30MHz的调幅波，中放即为中频放大器模块，经检波后输出与发送端音频信号源相一致的波形，低放输出的信号送往底板低频信号源部分功放输入端，发出声音。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或插件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述各个方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1.分别传递数字信号和模拟信号至混频模块，混频模块将数字信号和模拟信号合路为调制信号，其中数字信号的不同物理量分别设定两个不同的频高；

S2.所述的调制信号放大至预定强度后发送至接收端；

S3.接收端收到所述调制信号后送往调谐放大器放大高频信号并发送至包络检波器；

S4.包络检波器对信号进行解调，解调过程中限制并得到所需处理的包络内容，包络内容所携带信号为步骤S1中所述的模拟信号，该模拟信号输出至第一跟随器，第一跟随器输出包络内容即在接收端得所述步骤S1的所述的模拟信号，所述的包络检波器同时将信号分别输入值高频带通滤波器和低频高通滤波器，高频带通滤波器和低频高通滤波器分别拾取不同的频高并转化为对应物理量按照预设顺序组合重新输出数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，所述的语音信号录入后为载波形式的第一模拟信号，数字信号经过二进制数字频率调制为第二模拟信号，第一模拟信号和第二模拟信号通过加法器进行合路处理，并经过乘法器放大输出；

所述的二进制数字频率表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，所述的步骤S3中，还具有本振信号，本振信号与接收到的调制信号混频输出预设规格的调幅波，并进入中频放大器模块放大。

4.根据权利要求1所述的一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，所述的步骤S4中，还包括低通滤波器，包络检波器与低通滤波器级联，包络检波器输出信号后经过低通滤波器滤波，其中所检出包络允许通过第一跟随器并被恢复为模拟信号，其中所检出波形会被第二跟随器的高频带通滤波器和低频高通滤波器拾取并输出。

5.根据权利要求2所述的一种数字模拟信号混合传输方法，其特征在于，所述的步骤S1合路过程中以幅度调制方式调制信号。