1、FM 静噪检测的方法及其 DSP 实现静噪是 FM 接收机中的重要组成部分，本文简要介绍了 FM 接收机中静噪的意义，比较了 FM 接收机中静噪检测常用的几种方法，提出了一种用 DSP 算法来实现的数字静噪检测方法。该算法具有静噪可靠性高、运算复杂度低等优点。 调频接收机中大多采用鉴频器解调，鉴频器输出噪声的功率谱呈抛物线分布，随着输出频率增加而平方地增大。因此，在无输入有用信号时，鉴频器解调输出幅度较大的噪声。这些噪声经音频放大器放大后，输出很大的“哗”噪声。为去除这些噪声，传输语音的调频接收机中，不得不加入静噪电路，在没有输入信号或者输入信号很弱时，静噪系统关断音频输出，保持耳机安静。一个
2、可靠的静噪系统对于 FM 接收机来说，具有重要的意义。 一、常用静噪方式及性能比较 静噪电路系统大致分为三类：导频静噪、噪声静噪、载波检测静噪。发送端在对话音信号进行调制前，通常在话音信号频率低端（300Hz 以下）加入单音，然后再送去调制发射出去。接收端解调后检测这一单音，进行静噪控制。受静噪输出衰减和发射机电路对低频响应程度的限制，国军标规定军用 FM 电台的导频为 150 Hz（正负 2Hz）。 噪声静噪方式利用鉴相器的压噪特性，当射频信号较强时，输出噪声降低；当射频信号消失时，输出较大幅度的白噪声。噪声静噪方式即利用这一特性进行静噪控制。一般的窄带 FM接收中都为噪声静噪配置有音频放大
3、器（噪声提取滤波）和简单的施密特比较器，民用 FM 接收机几乎都用这种静噪方式。 载波检测静噪是利用鉴频器前限幅电路的电流与输入信号强度的对数在相当大的范围内成正比，通过检测此电流即可得出输入信号的强度，从而进行静噪控制。很多 FM 接收 IC 均给出此输入信号强度信号（RSSI）。此信号常用作输出信号强度表驱动、AGC、载波检测静噪等。 三种静噪方式中导频静噪电路最为复杂，而且增加了额外的发射功率，具有抗干扰能力强、操作简单等优点；噪声静噪和载波静噪电路简单，不需要额外发送导频，可实现互通性；有的电台为增加兼容性，经常是既有导频静噪功能也有噪声静噪功能。 二、数字静噪方式及 DSP 实现 随
4、着数字通信技术的发展，越来越多的数字算法运用到静噪检测上，本文就采用 TI 公司的 DSP 器件 TMS320VC5402 来实现噪声静噪的检测。整个中频接收机的系统框图如图 1 所示。 图 1 中频接收机的系统框图 中频信号经隔离变压器后输入 D/A 变换器 AD6640，从 DAC 采样后的数据直接输出给下变频器 HSP50214B，数据在下变频器里经过一系列的处理后就是 FM 解调后的数据，这些数据分成两路：一路送给 D/A 转换器 AD768，经运算放大器放大后输出到音频处理单元，最后送到耳机；一路送给 DSP 器件 TMS320VC5402，在 DSP 里运算后送出静噪标志位去控制音
5、频处理单元的通断。本文在上述噪声静噪的基础上采用下列方法来计算接收机的噪声静噪：以话音通信为例，假定接收机中频带宽为 40MHz，话音的频段范围为 300Hz3.4KHz。让接收机处于正常工作状态，此时，DSP 就可以从 50214B 采集到解调后的数据，根据此数据可以计算出 300Hz3.4KHz 频段内的话音和噪声的混合能量 A，0Hz40MHz 中频带宽内的噪声和话音的混合能量 B，可以把接收到的噪声认为是高斯白噪声，在信道中是呈均匀分部的，所以根据公式（1）可以得到噪声能量谱密度 P： 用公式（2）可以求出话音频段内的信号能量 S，公式（3）计算出话音频段内的噪声能量 N，S/N 即是
6、我们要计算的接收信噪比，如果这个信噪比大于噪声门限值，表示接收到话音信号，静噪标志位送出高电平；反之如果信噪比小于噪声门限值，则表示没有话音信号，静噪标志位送出低电平。 根据上面介绍的方法在 DSP 中具体实现：假设 DSP 接收到解调后的数据速率为120MHz（此速率可以根据需要调整），一次性采集 512 个点，对这些点采用快速傅立叶变换（FFT）算法，可以使计算量大大降低。经过 FFT 运算得到全部 512 个点的 X（k）值，然后根据公式（1）（3）来得到信噪比（SNR）。 检测信噪比（SNR）核心程序如下： 三、判决方案 为了防止在临界输入信噪比情况下，静噪门会出现交替的开启或闭锁，采
7、取连续多样点检测判决方案。判决方案如图 2 所示。如果目前静噪处于开启状态，将计算出来的 SNR 与门限值比较，当最新计算出来的 M 个 SNR 的均值小于门限时，静噪开启状态将改变为静噪闭锁状态，如果上述条件得不到满足，则仍保持在开启状态。同理，在静噪闭锁状态时，如果有 M 个 SNR 的均值大于门限值，则静噪门开启。M 值的大小将影响到静噪开启闭锁的响应时间，如果 M 值过大，则会使接收机从静噪开启到闭锁时出现强噪声的拖尾；但 M 值选择过小，会影响静噪的可靠性。所以，在实际应用中，应根据采样速率的值合理选择 M，既要保证高可靠性的静噪控制，又要使响应时间控制在一定范围内，如静噪开启时延应
8、小于 r1=40ms，静噪闭锁时延应小于 r2=60ms。此外，门限 r1 和门限 r2 的选择，是分别受静噪灵敏度（Squelch Sensitivity）和静噪回滞（Squelch Hysteresis）两个指标决定的，因此，在实际应用中通过测量灵敏度状态时的接收信号能量，从而产生与之对应的判决门限r1、r2，使之满足指标要求。 图 2 静噪门开启或闭锁判决方案 四、结论 在超短波电台中，FM 是一种最常用的工作方式。当工作在 FM 工作状态时，可靠的静噪功能尤其重要。本文设计了一种 FM 数字化接收机中静噪检测的方案，该方案采用 DSP 数字实现方法，在频域内实现信噪比的检测，通过连续 M 个信噪比与门限值比较进行判决，大大降低了静噪的虚警概率，通过实际应用表明，该算法具有较好的性能。
