數字調頻廣播發射機的製作方法

2023-05-11 10:35:21 1

專利名稱：數字調頻廣播發射機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種調頻廣播發射裝置，用於廣播電臺調頻廣播發射中組成 高質量的調頻同步廣播網。
背景技術：
目前，公知的廣播電臺使用的調頻廣播發射機是採用模擬信號處理及頻率調 制技術實現的。它將從音頻信號源傳來的模擬音頻信號經過預處理(信號放大或 衰減)、預加重、立體聲編碼(使用矩陣式、硬開關、軟開關三種編碼方式之一)， 形成基帶信號後送入調頻調製器調製。調頻調製器採用集成鎖相環頻率合成調製 技術產生載波(87. 0 108MHz)，並將基帶信號調製到該載波上用天線發射出去。 模擬信號處理及頻率調製技術存在的問題是技術指標的一致性低，每臺發射機之 間的調製度相差±15%、載頻偏差1X10-5的數量級上。這樣指標的發射機符合 國家標準《GY/T 169—2001:米波調頻廣播發射機技術要求和測量方法》的要求， 可以應用到調頻廣播發射上，但是不符合調頻同步廣播的國家標準 《GY/T154-2000調頻同步廣播系統技術規範》的技術要求(頻率偏差要求《1X 10 -9 ;音頻相位偏差要求《5 us;調製度偏差要求《2.5%)，不能用於構建 高質量的調頻同步廣播網。
造成這樣的結果是因為進行模擬信號處理(預處理、預加重、立體聲編碼) 及頻率調製(鎖相環)的元器件之間本身就存在差異，即使使用調整、測試等技 術手段篩選，在實際應用中的外部環境每時每刻都在變化，發射機的穩定性難以 達到使用要求。目前雖然有AES數字音頻信號送入調頻廣播發射機進行立體聲編 碼的發射機，也只是提高了在發射機的信噪比、失真度和分離度方面的技術指標， 也不能解決這個問題。 發明內容
為了克服現有的調頻廣播發射機的技術指標的一致性低，穩定性差的問題， 本實用新型提供一種數字調頻廣播發射機，該數字調頻廣播發射機從音頻輸入、 信號處理、調頻調製整個過程全部釆用數位技術進行處理。利用數字處理技術上軟體的同一性，不變性在根本上保證了技術指標的一致性和穩定性。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是採用模擬至數字(A/D)
轉換器(CS5361)將模擬音頻信號數字採樣或AES音頻信號解碼(CS8420)變成 數位訊號後，送入高速數字處理器(DSP晶片ADSP-BF533)進行數字預處理(放 大或衰減)、數字插值濾波、數字預加重、數字產生19KHz導頻和38KHz副載頻， 直接軟體立體聲編碼成複合信號，複合信號送入直接數字頻率合成器(DDS晶片 AD9951)中調製。控制部分採用高速微處理器(C8051F020)，人機界面採用5 寸觸摸液晶屏進行信息的響應和處理。
本實用新型的有益效果是，可以利用數字處理技術上軟體的同一性和不變性 在根本上保證了技術指標的一致性和穩定性。這一問題的解決，可以將其應用在 調頻廣播發射系統中構成高質量的調頻同步廣播網。採用模擬調頻廣播發射機的 調頻同步廣播網的相干區達到5-IOKM，相干區內不能清晰收聽。釆用數字調頻廣 播發射機的調頻同步廣播網的相干區只有1-3KM，在相干區同步效果良好，可以 清晰收聽。以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l是數字預處理的電路原理圖。
圖中l數字預處理、2數位訊號處理、3數字調製、4控制顯示。
圖2是數字預處理的電路原理圖。模擬音頻信號通過數字採樣(CS5361)，數 字音頻信號通過AES解碼(CS8420)變成數位訊號。
圖3是數位訊號處理的電路原理圖。高速數位訊號處理器(DSP晶片 ADSP-BF533)進行數字處理(放大或衰減)、數字插值濾波、數字預加重、數字 產生19KHz導頻和38KHz副載頻，直接軟體立體聲編碼成成基帶信號。
圖4是數字調製的電路原理圖。在數字處理器的控制下，直接數字頻率合成 器(DDS晶片AD9951)生成載波並將數位訊號處理器送來的基帶信號調製在載波 上。
圖5是控制顯示的電路原理圖。MCU釆用高速微處理器(C8051F020)控制數 字處理器，進行外部通訊，檢測控制射頻功放，接收觸摸液晶屏信息。
具體實施方式
採用模擬至數字(A/D)轉換器(CS5361)將模擬音頻信號數字釆樣或AES音 頻信號解碼(CS8420)變成數位訊號後，送入高速數位訊號處理器(DSP晶片 ADSP-BF533)進行數字放大或衰減、數字插值濾波、數字預加重、數字產生19KHz 導頻和38KHz副載頻，直接軟體立體聲編碼成基帶信號，基帶信號送入直接數字 頻率合成器(DDS晶片AD9951)中調製。控制部分採用高速微處理器(C8051F020)， 人機界面釆用5寸觸摸液晶屏進行信息的響應和處理。
1. 數字預處理
包括數模轉換(ADC)與AES解碼電路，將外部不同的音頻信號轉換成統一 的數字音頻信號後由DSP處理。CS5361是用於數字音頻系統模擬至數字(A/D) 轉換器。它具有採樣、A/D轉換和抗混疊濾波功能，可為左右輸入通道同時產生 24位、採樣頻率可達每聲道192千赫的串行格式數值。CS8420是AES數字音頻 解碼器，輸出串行數字音頻，可以及通過一個4線微控制器埠進行的控制。
2. 數位訊號處理
數位訊號處理主要由高速數位訊號處理器(DSP晶片ADSP-BF533)完成。接 收到數字音頻數據後，先進行數位訊號處理通過對數字音頻數據進行乘除法運 算，將數位訊號衰減或放大到標準電平(lKHz信號、10(^調製度是75KHz)，保 證了調製度的一致性。然後將數字音頻數據進行數字濾波，利用MATLAB軟體， 設計一個低通濾波器。具體參數為採樣頻率為196KHz，通帶寬度為15KHz，則 Fpassl=20Hz， Fpass2=15KHz，衰減ldb，過渡帶為4000Hz則Fstopl=15KHz， Fstop2=19KHz，阻帶衰減為60db。運行Matlab獲得126階的帶通濾波器，並提 取係數，濾除15KHz以上音頻避免幹擾19KHz信號同時濾除了噪聲信號。數字音 頻數據在RAM內存中存放一定時間後(數字延時)取出作傅立葉變換，在頻域上 與預加重曲線窗函數相乘進行數字預加重。利用Matlab軟體，根據採樣定律和 奈奎斯特(Nyquist)準則，在19KHz正弦波的一個周期內取九點生成19KHz，插 值濾波後生成38KHz，保證了 19KHz和38KHz的相位是相同的(數字產生19KHz 導頻產生和38KHz副載頻)。最後，將處理後的數字音頻數據、19KHz信號、38KHz 信號按立體聲編碼函數直接運算，合成為基帶信號。數位訊號處理器同時還接收
來自MCU的命令並根據命令對音頻信號進行處理、產生相關調製信號及返回相關 信息給MCU控制部分。
3. 數字調製
將數字處理器產生的基帶信號送入直接數字頻率合成器(DDS晶片AD9951)， 在DSP控制下DDS生成載波並將基帶信號調製在載波上，經過濾波與放大輸出。 直接數字頻率合成器的頻率由32位表示，頻率偏差可以達到2X10 .11數量級。
4. 控制顯示
MCU和數字處理器、外部通訊、射頻功放及觸摸液晶屏相連。MCU和觸摸液 晶屏通過串口進行通訊，接收外部控制信息。根據外部指令控制DSP進行音頻控 制與調製控制，調整功放輸出，根據設定功率、溫度、駐波比及功放電源電流控 制輸出功率。MCU與外部通過RS232串行通訊接口接收遙控遙測指令。
權利要求1、數字調頻廣播發射機，其特徵在於它包括將模擬音頻信號數字採樣或AES音頻信號解碼(CS8420)變成數位訊號的模擬至數字(A/D)轉換器(CS5361)；所述數字調頻廣播發射機還包括接受上述模擬至數字(A/D)轉換器(CS5361)所變成的數位訊號並將其進行數字放大或衰減、數字插值濾波、數字延時、數字預加重的高速數位訊號處理器；所述高速數位訊號處理器的晶片採用DSP晶片ADSP-BF533，數字調頻廣播發射機還包括生成載頻、接受基帶信號、並將載頻和基帶信號調製成射頻信號的直接數字頻率合成器，所述直接數字頻率合成器的晶片採用DDS晶片AD9951，所述基帶信號為經高速數位訊號處理器數字放大或衰減、數字插值濾波、數字延時、數字預加重後的數位訊號與數字軟體產生的19KHz導頻和38KHz副載頻直接按立體聲編碼公式運算生成的信號。
專利摘要一種數字調頻廣播發射機，它由音頻預處理、數位訊號處理、數字調製、控制顯示四部分功能單元組成。從音頻輸入、信號處理、調頻調製、控制顯示整個過程全部採用數位技術進行處理。它將模擬音頻信號數字採樣，AES音頻信號解碼變成數位訊號後，送入高速數字處理器(ADSP-BF533)進行數字預處理、數字插值濾波、數字延時、數字預加重與數字軟體產生19KHz導頻和38KHz副載頻直接軟體立體聲編碼成基帶信號再送入直接數字頻率合成器(AD9951)中調頻調製。控制部分採用高速微處理器(C8051F020)，人機界面採用5寸觸摸液晶屏輸入信息。數字調頻廣播發射機利用數字處理技術上軟體的同一性和不變性從而在保證了技術指標的一致性和穩定性，應用在調頻廣播中構成高質量的調頻同步廣播網。
文檔編號H04H20/48GK201057646SQ20062010890
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月25日 優先權日2006年10月25日
發明者宋偉祥, 彭新堂, 李之平, 洪勇華, 譚先鋒 申請人:杭州眾傳數字設備有限公司