轻量化音频信号处理算法与FPGA实现

来源：电子测量技术杂志2024年第6期北京时间：

作者：龙彪，杨军，陈惠萍，陈光润，赵培阳

单位：广西师范大学电子与信息工程学院 桂林 541004

摘要：为了解决语音通信系统中音频信号处理的数据量大，杂散信号多，以及调频接收机在接收到的音频信号忽大忽小的问题，提出了一种轻量化音频信号处理算法，并基于此算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现了音频信号的接收与自动增益控制。该算法结合数字下变频技术、多级抽取滤波技术及自动增益控制技术(AGC)，应用于音频信号处理系统中，将从上级天线接收的射频模拟信号通过模数转换以及数字下变频转换为基带音频信号，经四级抽取滤波将基带信号中的杂散信号滤除，降低了系统的复杂性和功耗，同时AGC对基带音频信号进行控制调整，输出较为稳定的音频信号。经过实验证明:该算法能够有效地将信息速率从102.4 MHz降至32 kHz、减少计算负担、提高信号质量、降低了FPGA的资源利用率；并且实现音频信号的自动增益控制调整，其调整时间仅为12.8 μs，满足接收机的功率稳定时间。

关键词：音频信号;数字下变频;多级抽取滤波;自动增益控制

基金资助：中央引导地方科技发展资金项目（桂科ZY23055007）、广西师范大学重大科技成果转化培育项目（2020PY002）资助