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摘要 靜噪是FM接收機(jī)中的重要組成部分，本文簡要介紹了FM接收機(jī)中靜噪的意義，比較了FM接收機(jī)中靜噪檢測常用的幾種方法，提出了一種用DSP算法來實(shí)現(xiàn)的數(shù)字靜噪檢測方法。該算法具有靜噪可靠性高、運(yùn)算復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)。
調(diào)頻接收機(jī)中大多采用鑒頻器解調(diào)，鑒頻器輸出噪聲的功率譜呈拋物線分布，隨著輸出頻率增加而平方地增大。因此，在無輸入有用信號時，鑒頻器解調(diào)輸出幅度較大的噪聲。這些噪聲經(jīng)音頻放大器放大后，輸出很大的“嘩”噪聲。為去除這些噪聲，傳輸語音的調(diào)頻接收機(jī)中，不得不加入靜噪電路，在沒有輸入信號或者輸入信號很弱時，靜噪系統(tǒng)關(guān)斷音頻輸出，保持耳機(jī)安靜。一個可靠的靜噪系統(tǒng)對于FM接收機(jī)來說，具有重要的意義。
一、常用靜噪方式及性能比較
靜噪電路系統(tǒng)大致分為三類：導(dǎo)頻靜噪、噪聲靜噪、載波檢測靜噪。發(fā)送端在對話音信號進(jìn)行調(diào)制前，通常在話音信號頻率低端（300Hz以下）加入單音，然后再送去調(diào)制發(fā)射出去。接收端解調(diào)后檢測這一單音，進(jìn)行靜噪控制。受靜噪輸出衰減和發(fā)射機(jī)電路對低頻響應(yīng)程度的限制，國軍標(biāo)規(guī)定軍用FM電臺的導(dǎo)頻為150 Hz（正負(fù)2Hz）。
噪聲靜噪方式利用鑒相器的壓噪特性，當(dāng)射頻信號較強(qiáng)時，輸出噪聲降低；當(dāng)射頻信號消失時，輸出較大幅度的白噪聲。噪聲靜噪方式即利用這一特性進(jìn)行靜噪控制。一般的窄帶FM接收中都為噪聲靜噪配置有音頻放大器（噪聲提取濾波）和簡單的施密特比較器，民用FM接收機(jī)幾乎都用這種靜噪方式。
載波檢測靜噪是利用鑒頻器前限幅電路的電流與輸入信號強(qiáng)度的對數(shù)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)成正比，通過檢測此電流即可得出輸入信號的強(qiáng)度，從而進(jìn)行靜噪控制。很多FM接收IC均給出此輸入信號強(qiáng)度信號（RSSI）。此信號常用作輸出信號強(qiáng)度表驅(qū)動、AGC、載波檢測靜噪等。
三種靜噪方式中導(dǎo)頻靜噪電路最為復(fù)雜，而且增加了額外的發(fā)射功率，具有抗干擾能力強(qiáng)、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)；噪聲靜噪和載波靜噪電路簡單，不需要額外發(fā)送導(dǎo)頻，可實(shí)現(xiàn)互通性；有的電臺為增加兼容性，經(jīng)常是既有導(dǎo)頻靜噪功能也有噪聲靜噪功能。
二、數(shù)字靜噪方式及DSP實(shí)現(xiàn)
隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)字算法運(yùn)用到靜噪檢測上，本文就采用TI公司的DSP器件TMS320VC5402來實(shí)現(xiàn)噪聲靜噪的檢測。整個中頻接收機(jī)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 中頻接收機(jī)的系統(tǒng)框圖
中頻信號經(jīng)隔離變壓器后輸入D/A變換器AD6640，從DAC采樣后的數(shù)據(jù)直接輸出給下變頻器HSP50214B，數(shù)據(jù)在下變頻器里經(jīng)過一系列的處理后就是FM解調(diào)后的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分成兩路：一路送給D/A轉(zhuǎn)換器AD768，經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸出到音頻處理單元，最后送到耳機(jī)；一路送給DSP器件TMS320VC5402，在DSP里運(yùn)算后送出靜噪標(biāo)志位去控制音頻處理單元的通斷。
本文在上述噪聲靜噪的基礎(chǔ)上采用下列方法來計(jì)算接收機(jī)的噪聲靜噪：以話音通信為例，假定接收機(jī)中頻帶寬為40MHz，話音的頻段范圍為300Hz～3.4KHz。讓接收機(jī)處于正常工作狀態(tài)，此時，DSP就可以從50214B采集到解調(diào)后的數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)可以計(jì)算出300Hz～3.4KHz頻段內(nèi)的話音和噪聲的混合能量A，0Hz～40MHz中頻帶寬內(nèi)的噪聲和話音的混合能量B，可以把接收到的噪聲認(rèn)為是高斯白噪聲，在信道中是呈均勻分部的，所以根據(jù)公式（1）可以得到噪聲能量譜密度P：
用公式（2）可以求出話音頻段內(nèi)的信號能量S，公式（3）計(jì)算出話音頻段內(nèi)的噪聲能量N，S/N即是我們要計(jì)算的接收信噪比，如果這個信噪比大于噪聲門限值，表示接收到話音信號，靜噪標(biāo)志位送出高電平；反之如果信噪比小于噪聲門限值，則表示沒有話音信號，靜噪標(biāo)志位送出低電平。
根據(jù)上面介紹的方法在DSP中具體實(shí)現(xiàn)：假設(shè)DSP接收到解調(diào)后的數(shù)據(jù)速率為120MHz（此速率可以根據(jù)需要調(diào)整），一次性采集512個點(diǎn)，對這些點(diǎn)采用快速傅立葉變換（FFT）算法，可以使計(jì)算量大大降低。經(jīng)過FFT運(yùn)算得到全部512個點(diǎn)的X（k）值，然后根據(jù)公式（1）～（3）來得到信噪比（SNR）。
檢測信噪比（SNR）核心程序如下：
三、判決方案
為了防止在臨界輸入信噪比情況下，靜噪門會出現(xiàn)交替的開啟或閉鎖，采取連續(xù)多樣點(diǎn)檢測判決方案。判決方案如圖2所示。如果目前靜噪處于開啟狀態(tài)，將計(jì)算出來的SNR與門限值比較，當(dāng)最新計(jì)算出來的M個SNR的均值小于門限時，靜噪開啟狀態(tài)將改變?yōu)殪o噪閉鎖狀態(tài)，如果上述條件得不到滿足，則仍保持在開啟狀態(tài)。同理，在靜噪閉鎖狀態(tài)時，如果有M個SNR的均值大于門限值，則靜噪門開啟。M值的大小將影響到靜噪開啟閉鎖的響應(yīng)時間，如果M值過大，則會使接收機(jī)從靜噪開啟到閉鎖時出現(xiàn)強(qiáng)噪聲的拖尾；但M值選擇過小，會影響靜噪的可靠性。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)采樣速率的值合理選擇M，既要保證高可靠性的靜噪控制，又要使響應(yīng)時間控制在一定范圍內(nèi)，如靜噪開啟時延應(yīng)小于r1=40ms，靜噪閉鎖時延應(yīng)小于r2=60ms。此外，門限r(nóng)1和門限r(nóng)2的選擇，是分別受靜噪靈敏度（Squelch Sensitivity）和靜噪回滯（Squelch Hysteresis）兩個指標(biāo)決定的，因此，在實(shí)際應(yīng)用中通過測量靈敏度狀態(tài)時的接收信號能量，從而產(chǎn)生與之對應(yīng)的判決門限r(nóng)1、r2，使之滿足指標(biāo)要求。
圖2 靜噪門開啟或閉鎖判決方案
四、結(jié)論
在超短波電臺中，F(xiàn)M是一種最常用的工作方式。當(dāng)工作在FM工作狀態(tài)時，可靠的靜噪功能尤其重要。本文設(shè)計(jì)了一種FM數(shù)字化接收機(jī)中靜噪檢測的方案，該方案采用DSP數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法，在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)信噪比的檢測，通過連續(xù)M個信噪比與門限值比較進(jìn)行判決，大大降低了靜噪的虛警概率，通過實(shí)際應(yīng)用表明，該算法具有較好的性能。
