微相E316实现FM电台监听

        前面介绍了基于Matlab、矢量信号器或微相E316、HackRF One实现AM和FM调制解调，今天分享的内容是用微相E316、上位机和Matlab实现FM电台信号监听。注意本文仅用于科研和学习，私自搭建电台属于违法行为。

1.概述

微相E316、上位机和Matlab实现FM电台信号监听测试框图如1所示：

图1 微相E316实现FM信号监听框图       

         通过上位机设置要采集的FM电台的频率、采样率和采集长度，完成FM电台信号的采集，然后将采集的FM调制IQ数据导入Matlab后，通过Matlab软件完成FM信号解调和播放。微相E316的网口和USB口连接计算机，如图2所示：

图2 微相E316和计算机接线图

微相E316的天线接收口连接天线，如图3所示。

图3 微相E316和天线接线图

2.微相E316软件框架

       FPGA_PL端软件框架如图4所示，FPGA_PL端接收部分完成将AD9361采集的射频数据进行混频、下变频和AGC，并将AGC后的IQ数据通过datamover模块传到PS端，FPGA_PS端将接收到的IQ数据传给上位机，上位机完成数据接收和存数据文件。

图4 FPGA_PL端软件框图

3.上位机采集FM电台信号

步骤一：打开基于Matlab的上位机软件“sdr_soft.exe”,如图5所示；

图5 上位机软件

步骤二：打开“超短波电台”，如图6所示；

图6 超短波电台上位机

步骤三：设置IP地址，微相E316 IP地址：192.168.0.103，调试计算机IP地址192.168.0.33，连接成功提示如图7所示；

图7 上位机连接微相E316成功提示

步骤四：设置采集FM电台频率88.4MHz，收到提示参数下发成功，如图8所示；

图8 上位机设置采集FM信号频率

步骤五：设置采样率0.064MHz和采集长度1024000，收到提示参数下发成功，如图9所示；

图9 上位机设置采样率和采集长度

步骤六：选中“存文件”选项，然后点击“信号采集”，如图10所示；

图10 上位机设置存文件和采集开始

步骤七：等待采集完成，如图11所示；

图11 采集完成

4.Matlab解调FM信号

首先，将上一节采集的FM调制IQ数据x和采样率fs导入Matlab。根据如下FM解调公式，得到我们需要的源基带信号。

具体matlab解调代码如下：

%%%%%%%%%%%%%FM解调%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% adc_i = real(x); adc_q = imag(x); subplot(2,1,1); plot(adc_i); title('FMµ÷ÖÆÐźÅ'); fm = 64000; %重新检测数据长度 c_len = length(adc_i); cr = zeros(1,c_len); cj = zeros(1,c_len); for i = 2: c_len %必须从2开始，因为有I-1 cr(i) = adc_i(i)*adc_i(i) +adc_q(i)*adc_q(i); cj(i) = adc_i(i-1) * adc_q(i) - adc_i(i)* adc_q(i-1);%I(n-1)*Q(n) -I(n)*Q(n-1) end angle = zeros(1,c_len); for i = 1:c_len if cr(i) == 0 angle(i) = 0; else angle(i) = (cj(i)/cr(i))*2 ^16; %FPGA 中没有小数，要进行量化 end end d_len = length(angle); sum = 0; cnt = 0; demout = zeros(1,fix(d_len*(fm/fs))); d_cnt = 1; for i= 1:d_len sum = sum + angle(i); if cnt == fs/fm demout(d_cnt) = sum /cnt; d_cnt = d_cnt + 1; cnt = 0; sum= 0; end cnt = cnt + 1; end demout = 1*demout/max(abs(demout)); subplot(2,1,2); plot(demout);title('FM解调后的信号'); sound(demout,fm);

FM信号和解调信号时域波形如图12所示。

图12 FM调制信号和解调信号

5.采样率0.32MHz采集FM电台信号

      上位机修改采样率为0.32MHz，其他参数不变，采集完成提示如图13所示，在Matlab里完成FM信号解调，FM调制信号和解调信号时域波形如图14所示。

图13 上位机采集完成

图14 FM调制信号和解调信号

6.采样率0.64MHz采集FM电台信号

        上位机修改采样率为0.64MHz，其他参数不变，采集完成提示如图15所示，在Matlab里完成FM信号解调，FM调制信号和解调信号时域波形如图16所示。

图15 上位机采集完成

图16 FM调制信号和解调信号

        第4-6节，比较将上位机设置不同采样率采集的IQ数据导入Matlab后解调并播放，我们发现采样率64KHz时，由于带宽小，解调后的信号收听效果比较差，有明显杂音，而采样率320KHz和640KHz时，解调后的信号听起来比较清晰。