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微相E316实现FM电台监听

news 来源：原创 2025/5/24 8:17:15

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÷ÖÆÐÅºÅ');
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。