原创 【原创】关于FM立体声的调制以及使用软件实现立体声的解调_引言

    大家好，欢迎大家到我的博客中来，正如前面的帖子所说，天天都有惊喜，天天都有收获！但是没有天天给大家一个好的文章。但是我自己觉得每一篇都是很有重量级的。同意的朋友们就在我的博客顶一下哦！

    言归正传，在前面就提到过关于收音机的设计内容（这是文章的地址：http://blog.ednchina.com/wangxing/167165/message.aspx），那么今天先开始一个入门的介绍吧，在最近几天的日志主要是关于如何实现FM立体声的调制以及使用软件实现立体声的解调。首先声明一下：这是一个毕业设计的文章，是学校时待人做毕设时的资料（不免费哦）。现在将这些资料共享出来，接受大家的指点。当时就那个水准哦！呵呵！

在本文章中将向大家阐明几个问题：

一、题目的主要内容：

    本题目主要研究的内容是在清晰认识软件无线电立体声的概念和其系统结构的前提下，深入研究调制解调部分的组成、功能及用FPGA实现借调功能，从硬件和软件两方面开发用于立体声调制和利用软件来实现解调，从而提高立体声发射接收系统的质量。具体研究内容如下:<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

（1）    立体声调制电路板的设计，用来实现发射部分

（2）    立体声解调电路的设计，用以接受调制发射出的信号

（3）    FPGA设计对接受到的单声道信号传为双声道的具体过程

（4）系统的整体测试,由开发器将软件加载予以FPGA为核心的硬件平台上进行调试。

二、涉及到的知识：

关于立体声

    声音是物体振动产生的，产生声音的振动物体称为声源。声音是以波的形式传播的，有声波存在的空间场称为声场。

    我们日常所提到的声音是由四面八方的不同声源传到我们耳朵里来的，因此我们是经常处于立体声场之中的。也就是说，我们日常听到的声音是立体声。

    然而，现在一般所说的立体声，实际上是对立体声广播，立体声录音或立体声重放的简称。

    人有双耳，因此人们能够判断声源的方位和空间分布。也就是说，人耳具有感受立体声场的能力。这就是通常所说的双耳效应。

    当我们收听一组大型管弦乐队演奏实况的转播时，如果声音转播系统只由一只传声器拾声，经一个放大通道后，由一只扬声器或一组扬声器重放出来，即所谓的单声道系统，如1图所示，由于这时重放的声源近似一个点声源，因而不能反映出实际声场中管弦乐队各种乐器的方位和空间分布，与人们在演奏现场听声的效果有很大不同，也就是缺乏立体感，这是单声道重放系统的最大缺点。

    为了获得有立体声感的收听效果，最初曾实验将许多传声器排成一个平面垂直地布置在演奏现场的舞台前面，将各个传声器分别连接到各自的放大器，然后将各放大器的输出分别与另一听声房间中排列成一个平面的同样数目的扬声器一一对应地连接起来。这样，在听声房间中听声时，可以获得与在演奏现场听声时非常近似的效果，能够区别出各种乐器的方位和空间分布，也就是具有立体感。随后发现，布置在演奏现场上方和下方的传声器实际作用不大，只要保留一排与乐器高度相当的传声器和一排与听声者耳朵高度相当的扬声器，效果就很好。

    两声道（也称双声道）立体声传声系统如图1.2所示。它比起单声道系统来，无论在音质的改善和临场感的加强方面，以及可以如实的重现声场中的各个声源的方位和空间分布方面有极大的飞跃。但双声道立体声传声系统只是在听声音的前方重现出声源的方位和空间分布，还不是建立起四面八方的立体声场，所以目前已经从双声道立体声向四声道全景立体声和三维环绕立体声发展，但技术都还不成熟。

三、立体声的调制

立体声信号的产生流程及调制原理

    1、将L（左声道）和R信号（右声道）进行叠加（即L+R）我们称这种和信号为M信号；将L信号与R信号相减即L-R，我们称这种信号为S信号（如图1）。

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图１

　　2、将S信号调制于38KHZ的副载波（调幅制AM），调制后再将38KHZ的已调波通过一个称为平行器的将38KHZ副载波抑制掉，仅留下38KHZ已调波的上下边带分量。将S信号进行这样的处理目的是使S信号变成±S（如图2）。

3、将L+R信号和上下边带信号与19KHZ导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号。

4、将立体声复合信号与主载波（88～108MHZ）以FM方式进行调制后发射出去。

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四、立体声的解调

立体声解码的原理

FM立体声信号包括左声道信号L和右声道信号R。为了与非立体声FM广播相兼容，立体声信号用将左右声道之和L+R信号作为主信道信号，另外再产生一个附加信号L—R。用L—R信号对副载波进行调副，再将载波抑制，得到上下两个边带，即成为抑制载波的DSB—AM信号。副载波的频率为38KHZ。设左右声道的信号频谱在30—50KHZ，则抑制波的DSB—AM信号的频谱在23KHZ—53KHZ。为了接受端能解调出这个双边信号，需发送一个导频信号。按我国现有的体制，导频信号频率为副载波的一半，即19KHZ。由上述主信号L+R、附加信号L—R调制形成的抑制载波的DSB—AM信号，再加上19KHZ的导频信号，组成了立体声复合信号，即

     U(t)=(L+R)+(L-R)coswt+Upcos0.5wt

式中w是副载波的角频率，w=2

复合立体声信号的频谱如图所示。复合信号再对88—108MHZ的射频信号进行调频，最终形成FM立体声广播的发射信号。

    立体声信号的主要部分是差信号±S，在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除

了，在立体声解码中就必须依靠S信号，将S信号和M信号相加减来获得L、R信号。M+S=（L+R）+（L-R）=2L、M-S=（L+R）-（L-R）=2R。
　　立体声解码电路是通过一个环形检波器来实现以上的功能的这里重点介绍一下19KHZ倍频电路和环形检波器电路。

1、19KHZ倍频电路
　　这部分电路实际上是恢复38KHZ副载波电路。19KHZ的导频信号从B1取出送到D1和D2进行全波整流，输出38KHZ的半波脉冲信号，BG2将信号放大，由于其波形是脉冲波所以它包含有丰富的谐波成分，而我们需要的是其基波（即一次谐波）所以BG2的负载是一个LC并联选频电路，它谐振于38KHZ，所以38KHZ的基波将得到最大的输出，经B2耦合将信号送至环形检波器从而达到恢复 38KHZ副载波。这里由于38KHZ的副载波是由发送端的19KHZ导频信号所产生的，所以它与发送端的38KHZ副载波是同步的。
　　2、环形检波器
　　此电路如图5。从输入端进来的是去掉了19KHZ导频信号的立体声复合信号，它加到B2次级线圈的中点并被38KHZ的副载波所调制（AM），用两个一般的包络检波器就能将所需的2L和2R信号检出来。环形检波器就能实现此功能，再生的38KHZ的副载波在环形检波器内充当了开关信号，它使D3、D4、D5、D6轮流导通，其中正向波形由D5、D6检波输出M+S=2L信号，其负载电阻是R14；负向波形由D3、D6检波输出M-S=2R信号，其负载电阻是R15，C10和C11的作用是将38KHZ副载波旁路掉，这样在输出端就得到了2R和2L的立体声音频信号了。

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五、基于FPGA的立体声的解调

软件无线电是近年来提出的一种实现无线电通信的新思路，是无线通信系统发展的趋势所在。软件无线电就是将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成通用的硬件平台，并通过软件加载实现各种无线电通信功能的一种开放式体系结构。软件无线电的关键思想是将模数转换器、数模转换器尽可能的靠近天线:用软件来实现尽可能多的硬件功能。软件无线电的主要特点是其软件的灵活性和结构的开放性。软件无线电技术己经成为第三代移动通信系统中的关键技术。

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大家好，本文只是一个引言的作用，详细的我会在后期的文中中一一列出的！希望可以让大家满意！！