低功耗数字接收机是专门为处理语音信号而设计的设备,其核心功能是将模拟的窄带中频信号转化为数字窄带中频信号。这种接收机在设计上注重降低功耗,同时能够处理特定频率范围内的语音信号。在该接收机中,数字前端是关键部分,它包含了模数转换器(ADC)和低通滤波器(LPF),其任务是先对来自混频器的模拟信号进行采样,然后再对采样得到的信号进行数字处理。 在进行数字信号解调之前,首先需要对频谱进行搬移,这一过程涉及模数转换器(A/D转换器)将模拟信号转换成数字信号。低通滤波器(LPF)的作用是在采样之前滤除不需要的信号频率成分,以避免采样时产生混叠。在接收机的数字前端设计中,频谱的位置关系需要根据模拟信号的中频和采样率来确定。通常上下边带(USB和LSB)的位置需要根据具体应用来确定,但为了简化解释,可以认为下边带在左,上边带在右。 解调方案一中,设计的数字接收机使用带通滤波器(BPF)来实现上边带信号的解调。设计一个低通滤波器,其通带带宽为Δf1,过渡带带宽为Δf2。然后,估算所需的滤波器阶数N。通过频谱搬移,将设计的低通滤波器转换成带通滤波器。如果使用FIR指令来实现带通滤波器,那么其执行时间可以减半。为了使带通滤波器的系数对称,需要对系数附加一个特定的相位差△φ(n)。 解调方案二同样以解调上边带信号为例,但其设计思路更为简单。在这种方案中,首先将待解调信号的频谱搬移,然后通过低通滤波器过滤,最后将信号的频谱搬移回原位。这种方法虽然涉及两次频谱搬移,但其设计过程更为直接。 在比较两种解调方案时,方案一的带通滤波器在每个时钟周期内需要进行4N次乘加运算,而考虑到系数对称性,实际只需2N次乘加运算。如果处理的信号不是独立边带,上边带信号解调所用的带通滤波器的系数与下边带信号解调所用的带通滤波器的系数成共轭关系,因此只需要N次乘加运算。如果是独立边带,解调其中一个边带需要2N次乘加运算,解调两个边带共需4N次乘加运算。而方案二中,低通滤波器在每个时钟周期内仅需2N次乘加运算,考虑对称性后仅需N次乘加运算。如果信号不是独立边带,则解调两个边带共需2N次乘加运算。加上两次经过数字NCO的运算,总共是8次乘加运算。综合考虑运算开销,方案二总体上优于方案一。 在微波和射频(RF)领域,这类低功耗数字接收机的应用非常广泛,特别是在需要高效能和低功耗的通信设备中。其设计和实现涉及到数字信号处理、滤波器设计、模数转换以及频谱管理等多个方面的知识。通过这些技术,可以有效地处理和解调接收到的窄带语音信号,使其能够在通信系统中发挥最大的效能。
































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