基于AGC算法的音频信号处理方法及FPGA实现（2） 影响, 制作

yuyang911220

3 AGC算法的音频信号处理仿真及实现
3.1 仿真实验
在音频信号处理中，根据音频输入、输出的幅度变化，制作AGC仿真实验。按照实用AGC算法的流程和信号计算式(2)，将音频的输出信号计算出来，此时当音频信号突然减小时，就会出现过冲现象，为将过冲现象消除/避免，需按照实用AGC算法公式，为音频信号的输出增加延时，延时可按式(3)计算
y(n)=x(n)×G(n) (2)
y(n)=x(n-32)×G(n) (3)
增加音频信号延时，可将过冲现象解决和消除，虽增加延时会对音频信号产生一定影响，但其不利影响在可接受范围内。仿真实验结果如图2和图3所示。

图2 增加延时、输入信号增大，输出幅度的变化


图3 增加延时、输入信号减小，输出幅度的变化

在音频信号输入的过程中，当音频信号增益变大后，其将相对缓慢，此时进行的增益延时相对较小，增益增加的幅度也相对较小，虽造成输出的音频信号较大，但已接近理想输出幅度，因此对信号输出器件的安全性将不会造成影响。
3.2 FPGA的实现
实验中，FPGA的信号处理流程如图4所示。

图4 FPGA的信号处理流程

音频信号通过音频采样的形式进行数字过滤，得到图4中I、Q两路信号，可使用下式

将形成的两路信号幅值计算出来，AGC系统中反馈的幅值以A(n)=Ain(n)×G(n)式(5)计算得出。根据算出的A和Ain值对音频信号进行增益调整，调整时间为4 s。
当音频信号的幅度发生变化时，在增益开始阶段，进行的调整相对较快，此时对增益的影响较大，即信号增益变化较大。经过约4 s的增益调整，可将信号幅度的输出值调整到期望值，随着输入音频信号的快速变化，输出的音频信号也会随着输入信号的变化而发生相应的改变，但在输入信号突然增大时，音频输出信号不会产生明显变化，由此实现了基于AGC算法的音频FPGA。
4 结束语
针对AGC算法的工作原理、音频信号处理、FPGA等内容进行分析。在音频信号处理过程中，采用实用AGC算法，通过采取仿真实验，得到实用AGC算法在音频信号处理及FPGA实现中的应用，并可降低信号传输中的失真问题，有效提高了信号传输的稳定性。实验结果表明，将实用AGC算法，应用于音频信号处理方法与FPGA实现中，其具有良好的性能，且确保了信号的稳定性。