【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电信号的调制参数测量，尤其涉及一种调频信号的最大频偏测量系统及信号处理方法。
技术介绍
1、鉴频器作为调频信号的解调工具，有鉴频跨导、鉴频灵敏度、鉴频频带宽度等指标。鉴频器的输出电压与输入调频波的最大频偏之间存在一定的曲线关系，称为鉴频特性曲线，曲线中间有一部分接近直线，线性度较好，此时鉴频器的输出电压与输入调频波的最大频偏成正比例的关系。鉴频特性曲线中的直线部分的斜率通常称为鉴频跨导，直线部分对应的频偏范围通常称为鉴频频带宽度(鉴频线性范围)，一般要求鉴频器的频带宽度大于输入调频波最大频偏的两倍，并留有一定余量。
2、实际应用中，为了测量出调频波的最大频偏，往往需要利用鉴频特性曲线的线性部分，此时鉴频器的输出电压与调频波的最大频偏成正比例关系，可根据鉴频跨导求出调频波的最大频偏。但是实际应用中待测调频信号的最大频偏可能会出现较小和较大的极端情况，大频偏信号可能会超出鉴频器的鉴频频带宽度，致使鉴频器输出信号严重失真；小频偏信号由于鉴频灵敏度的限制，会造成鉴频器输出信号幅度较小，信噪比较低，波形失真。这两种情况都会导致待测调频信号的最大频偏参数无法准确测量，同时也限制了调频信号的最大频偏测量范围。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对上述
技术介绍
的不足，设计了一种调频信号的最大频偏测量系统，具体由以下技术方案实现：
2、所述调频信号的最大频偏测量系统，包括：
3、dds信号源，输出频率连续可调的单频正弦波信号或按照一定频率步进
4、信号源，可输出电压峰峰值在10mv-100mv范围内、频率范围为5mhz～15mhz可调的载波；可输出频率范围在20hz-20khz、最大频偏在100hz-10mhz的单频正弦波作为调制信号；可输出单音调制的调频波作为待测信号的一般信号源；相关器电路，实现本振信号和待测调频波频谱中载波分量以及各阶边频分量之间的相关运算；
5、电平调整电路，对相关器输出的直流信号或低频正弦波信号添加直流偏置电平，使其满足单片机adc采样的正极性电平范围要求。
6、高速电子开关电路，实现输入信号切换两路不同的输入通道和两路输出信号切换输入单片机采样的功能。待测调频波信号在输入端通过高速电子开关切换，一路输入鉴频器电路进行解调，另一路输入相关器电路；相关器电路或鉴频器电路的输出信号可以通过高速电子开关切换输入单片机进行采样；
7、鉴频器电路，对待测的调频波信号进行解调，输出调制信号波形，输入给单片机进行采样，主要作用是确定待测调频波信号的调制信号频率；
8、单片机，进行fft运算测量出单音调制调频波的调制信号频率f；同时实现对dds信号源模块的控制，输出单频正弦波信号或连续扫频的正弦波信号作为本振信号，扫频时起始频率等于已知的调频波载波中心频率f0，扫频步长等于测定的调制信号频率f；初始化测量时，系统可使用单片机集成的adc采样相关器输出的直流漂移数据，完成直流漂移的数据采集和校正；在本振信号的扫频过程中，测量出待测调频波的载波分量和各阶边频分量的相对幅度关系，最后计算出待测调频波的调频指数和最大频偏。
9、所述调频信号的最大频偏测量系统的进一步设计在于，所述相关器电路包括：
10、有源混频器，将待测调频信号与特定频率的本振信号进行混频，通过对两路信号进行乘法运算实现频谱搬移；
11、低通滤波器，采用mfb结构的四阶rc有源低通滤波器，滤除混频后的本振信号与输入待测调频信号的和频分量、输入待测调频信号与本振信号的各种组合频率分量以及高频杂散分量，保留本振信号与输入待测调频信号位于低通滤波器截止频率内的差频分量；
12、低频放大器，由运放构成，对低频滤波后的下变频信号进行设定倍数的放大。
13、所述调频信号的最大频偏测量系统的进一步设计在于，所述鉴频器电路为电容耦合相位鉴频电路，电路可以分为三级，第一级为集电极以lc谐振回路为负载的限幅放大器，用于提高输入电压并抑制寄生调幅对调频波解调的影响，中心频率可以微调；第二级为双调谐振回路，将等幅的调频波转换为调幅-调频波；第三级为振幅检波器，用于检测调幅-调频波的包络，将振幅中和调频波瞬时频偏成正比的调制信号分量解调出来。
14、本专利技术还提供了一种调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，该方法用于测量调频信号的最大频偏，其特征在于具体包括如下步骤：
15、步骤1)鉴频器电路输出解调信号，送入单片机测定调制信号频率，待测单音调制的调频波载波频率f0已知，等于鉴频器电路的中心频率；输入鉴频器电路模块，实现对调频信号的解调，解调输出的调制信号被单片机采样，并计算得到调制信号的频率f；
16、步骤2)相关器输出低频的单频正弦波信号；
17、步骤3)单片机采样单频正弦波信号的相对幅度关系，确定最大频偏：
18、所述调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法的进一步设计在于，所述步骤1)中调制信号频率的计算过程具体为：
19、步骤1-1)单片机采样鉴频器电路模块输出的解调波形，进行fft运算，获得单音调制的调频波解调波形的频谱分量分布信息；
20、步骤1-2)在fft变换后得到的频谱分量分布中，查找幅度最大且最靠近零频的频谱分量所对应的频率f，该频率f为解调波形的基波分量频率，即单音调制调频波的调制信号频率f。
21、所述调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法的进一步设计在于，如下所述步骤3)中当待测调频波的最大频偏δfm小于10khz时，通过测量调频波频谱中载波分量和一阶边频分量的相对幅度比值j0(mf)/j1(mf)，可分析计算得到调频信号的最大频偏，具体过程为：
22、单片机控制dds信号源输出扫频信号，起始频率等于调频信号的载波中心频率f0，扫频步长等于调制信号频率f；
23、本振信号作为相关器的参考信号和输入待测的单音调制调频波同时输入相关器电路，当本振信号频率为f0时，单片机采样记录相关器输出的单频正弦波峰峰值p(0)；当本振信号频率为f0+f时，单片机采样记录相关器输出的单频正弦波峰峰值p(1)；单片机计算出的相对幅度比值p(0)/p(1)等于调频波的频谱分量中载波分量和一阶边频分量之间的相对幅度比值j0(mf)/j1(mf)；
24、根据待测调频波的频谱中载波分量和一阶边频分量之间的相对幅度比值j0(mf)/j1(mf)，可计算出调频波对应的调频指数mf，具体过程为：用matlab软件仿真计算出调频信号的调频指数mf在(0.001,0.002…0.999,1)范围内，每点之间mf递增0.001，总共1000个点对应的函数k(mf)值，其中k(mf)＝1000×j0(mf)/j1(mf)，函数k(mf)值以矩阵表格的形式储存在单片机中；本振信号扫频时，单片本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于所述相关器电路包括：
3.根据权利要求1所述的调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于所述鉴频器电路
4.采用如权利要求1-3任一项所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，该方法用于测量调频信号的最大频偏，其特征在于具体包括如下步骤：步骤1)鉴频器电路输出解调信号，送入单片机测定调制信号频率，待测单音调制的调频波载波频率f0已知，等于鉴频器电路的中心频率；输入鉴频器电路模块，实现对调频信号的解调，解调输出的调制信号被单片机采样，并计算得到调制信号的频率F；
5.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，其特征在于所述步骤1)中调制信号频率的计算过程具体为：
6.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，其特征在于如下所述步骤3)中当待测调频波的最大频偏Δfm小于10kHz时，通过测量调频波频谱中载波分量和一阶边频分量的相对幅度比值J0(mf)/J1(mf)，可分
7.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，其特征在于如下所述步骤3)中当调频波的最大频偏Δfm大于鉴频器电路的鉴频最大线性范围250kHz时，通过对调频波频谱中各边频分量的相对幅度变化关系可分析计算得到调频信号的最大频偏，具体过程为：
8.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，其特征在于如下步骤3)中当待测调频波的最大频偏Δfm大于10kHz，同时小于鉴频器电路的鉴频最大线性范围250kHz时，鉴频器电路输出的解调波形为基本无失真的单极性正弦波，最大频偏使用传统的鉴频器电路进行测量，测量的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于所述相关器电路包括：
3.根据权利要求1所述的调频信号的最大频偏测量系统，其特征在于所述鉴频器电路
4.采用如权利要求1-3任一项所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，该方法用于测量调频信号的最大频偏，其特征在于具体包括如下步骤：步骤1)鉴频器电路输出解调信号，送入单片机测定调制信号频率，待测单音调制的调频波载波频率f0已知，等于鉴频器电路的中心频率；输入鉴频器电路模块，实现对调频信号的解调，解调输出的调制信号被单片机采样，并计算得到调制信号的频率f；
5.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测量系统的信号处理方法，其特征在于所述步骤1)中调制信号频率的计算过程具体为：
6.根据权利要求4所述的调频信号的最大频偏测...
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