CN102064800B - 一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法 - Google Patents

一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法 Download PDF

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Abstract

一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法，涉及广播技术与计算机软件应用技术领域。主要利用建立的测试模块对表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK进行自动测试、插值运算与精细调谐，使天线调谐回路逐点校准于某一波段L上的r个频率点获得准确Vtune值存入表ANT_vtuneATBACK，使高放调谐回路也逐点校准于波段L上的r个频率点并及时调整AMP_vtuneATBACK表；通过评估噪声水平自动计算出收音机上所有频率点的最优谐振电容值，从而快速并准确地实现所有频率点上的最优调谐。解决了电子调谐收音机生产过程中无法对所有频率点逐一进行最优调谐的问题，克服了手工逐点调谐样机过程烦琐、时间周期很长的缺点；降低了生产复杂程度。

Description

一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法
技术领域
本发明涉及广播技术与计算机软件应用技术领域，尤其是一种通过噪声自动评估算法实现电子调谐收音机最优调谐的方法。 
背景技术
在出现电子调谐技术之前，由天线回路、高放回路及振荡回路组成的收音机的调谐式高频放大器为了提高选择性，需要在上述三个部件间实行三联调谐。三联调谐一般使用三联可变电容器实现，三联调谐要求天线回路、高放回路及混频器本振三个谐振电路互相配合，实现波段内高中低三个频点的跟踪，以达到精确调谐的目的。 
在出现了电子调谐手段后，混频器本振一般由数字锁相环电路产生，故无需对其进行调谐，但天线回路和高放回路仍然需要进行双联调谐。 
三联调谐和双联调谐都面临同样的问题，即使在一个波段内做到高中低三个频率点的完全跟踪，也难以保证波段内所有频率点逐点精确调谐，从而影响整机增益和选择性。 
以电子调谐收音机为例：电子调谐收音机的调谐式高频放大器由天线回路和高放回路组成，这两个谐振回路均由电感和可变电容组成，其中可变电容通常使用变容二极管。变容二极管的电容-电压特性单调曲线决定了在向变容二极管施加不同的电压时，变容二极管两端将呈现与此电压相关的电容值。在电子调谐收音机中，每一个特定频率都将触发一个特定电压，这个电压将被施加在变容二极管上，从而产生一个与有用频率相关的电容值，使得谐振回路谐振于有用频率上，从而实现谐振回路的选频特性。收音机厂家将对应天线回路和高放回路的两组典型的频率-电压-电容的对应关系表写入电子调谐收音机的内部存储器，在使用者进行频率调谐时，电子调谐收音机中的微处理器将从此内部存储器中读取频率-电压-电容的对应关系表，根据不同的频率给出不同的控制电压，从而相应地操纵天线回路和高放回路中变容二极管的电容值变化，此电容值与电感值相配合，使得天线回路和高放回路这两个谐振电路同时谐振在有用频率上，从而实现调谐 式高频放大器的选择性。 
上述方法的特点在于变容二极管的应用简化了调谐机构，并且使得调谐过程可以在收音机内部微处理器的控制下工作。其缺点在于变容二极管本身的特性决定了其离散程度比较高，元件的一致性较差，致使每一只变容二极管的电容-电压特性曲线不尽相同，在收音机大规模生产时，如果给每一部收音机都装定相同的频率-电压-电容的对应关系而不进行逐点调谐校正的话，将导致收音机个体差异加大，从而导致收音机出现失谐、灵敏度下降，噪音增大等问题。但如果对每一台电子调谐收音机进行逐点调谐校正的话，其生产复杂程度将大大增加。 
为了使电子调谐收音机实现逐点最优调谐，需要研制新的调谐方法。本发明提供一种方法，该方法通过评估噪声水平自动计算出收音机上所有频率点的最优谐振电容值，在计算机CPU控制器的处理下能够快速并准确地实现所有频率点上的最优调谐。文献检索中专利号为200710126057.6的中国专利公开了名为“一种影像噪声评估系统及方法”，主要用于对当前影像执行噪声评估，与本发明的目的、技术特征及技术方案是完全不同的。 
发明内容
本发明的目的是利用可以评估噪声水平并自动计算出收音机上所有频率点的最优谐振电容值的算法，快速并准确地实现所有频率点上的最优调谐。解决电子调谐收音机生产过程中无法对所有频率点逐一进行最优调谐的问题。 
实现本发明目的之技术解决方案如下： 
一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法，包括如下步骤： 
第一步：针对电子调谐收音机电中的感线圈102和变容二极管103组成的天线调谐回路，电感线圈105和变容二极管106组成的高放调谐回路波段内的某一频点F、两个谐振回路在该频点F上谐振时，可变电容的电容值所对应的电压控制器118的输出电压值vtune的对应频点VT，手动测试生成两张列表，表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK； 
表ANT_vtuneATBACK 
  F1   F2   F3   F4   F5   F6   F7   F8 ......... Fr
  VTA1   VTA2   VTA3   VTA4   VTA5   VTA6   VTA7   VTA8 ........... VTAr
表AMP_vtuneATBACK 
  F1   F2   F3   F4   F5   F6   F7   F8 ......... Fr
  VTH1   VTH2   VTH3   VTH4   VTH5   VTH6   VTH7   VTH8 ........... VTHr
第二步：利用测试模块对表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK进行自动测试与精细校正，使天线调谐回路逐点校准于某一波段L上的r个频率点获得准确Vtune值存入表ANT_vtuneATBACK，使高放调谐回路也逐点校准于波段L上的r个频率点并及时调整AMP_vtuneATBACK表； 
第三步，将校准后的ANT_vtuneATBACK表和AMP_vtuneATBACK表存入外部存储器120中，在收音机调谐时，CPU主控器117读取用户输入的频率后，即从ANT_vtuneATBACK表和AMP_vtuneATBACK表中分别读取与此频率相对应的天线调谐回路和高放调谐回路的Vtune值，并使用这两个Vtune值控制电压控制器118生成两个模拟电压，分别去控制天线调谐回路和高放调谐回路的可变电容产生两个电容值，使得天线调谐回路和高放调谐回路谐振在用户输入的频率上。 
上述第二步所述的测试模块包括如下步骤： 
(1)从表中r个频点中，从高中低范围内读入n个频点F1、F2、…Fn以及与这几个频点相对应的vtune值； 
(2)从读入的几个频点中选择一个频点作为接收频率并设置该频点相对应的vtune值VTAv v＝(1、2、…n)； 
(3)在(VTAv-m，VTAv+m)的范围内从小到大调节vtune值，对12K中频采样读出能量值，记录能量值最大似对应vtune值VTPv，通过VTPv减去VTAv得到差值OFFSETv并记录下OFFSETv； 
(4)询问读入的所有频点都设置完了吗？如果回答Y，进入下一步执行(5)；如果回答N，则返回前面执行(2)； 
(5)求出相邻的差值的平均值OFFSETLv，表中所有的频点范围在F1到F2间的vtune值都加上OFFSETL1，F2到F3的vtune值都加上OFFSETL2，依次进行加法运算； 
(6)在表中每隔x个频点取一个频点F，并得到其相对应的vtune值； 
(7)从取出的频点中选择一个频点Fz做为接收频率并设置该频点相对应的vtune值VTAz z＝(1、2x、3x、…r)； 
(8)在(VTAz-n，VTAz+n)的范围内从小到大调节vtune值，对12K中频采 样读出能量值，记录能量值最大时对应vtune值VTPz，把VTPz做为频点Fz的准确vtune值存入表中(n＜m)； 
(9)询问取出的所有频点都设置完了吗？如果回答Y，则表自动存入存储器中，同时进入下一步执行(10)；如果回答N，则返回前面执行(7)； 
(10)对相邻频点的n个频点的vtune值做插值运算后执行结束。 
与现有技术相比，本发明克服了手工逐点调谐占用时间周期太长且生产时耗费人力，尤其克服了用手工调谐样机的频点，又用样机的这几个频点值或几个频点的均值调谐所有机器的所有频点而导致误差大出现失谐、灵敏度下降，噪音增大等问题；降低了生产复杂程度。本发明应用的有益效果是，在收音机生产线的生产过程中完全自动实现调谐校正，而不需要增加生产复杂度及成本的情况下实现在所有频率点上的最优调谐。 
附图说明
图1是本发明一个实施例，测试模块与待测机的硬件原理结构图示意图。 
图2是本发明调谐方法中测试模块算法步骤示意图。 
图3是本发明一个实施例，自动调谐与手动调谐vtune值比较曲线图。 
具体实施方式
结合附图与实施例对本发明做进一步的具体说明。 
参见图1图2图3，图1所述的一种电子调谐收音机既是实施本发明的硬件部分又是解决存在技术问题的待测接收机。依序包括与天线101相连的电感线圈102，与线圈相连的变容二极管103，与变容二极管相连的高频放大器104，与高频放大器相连的电感线圈105，与线圈相连的变容二极管106，与变容二极管相连的第一混频器107，以及为第一混频器提供本振信号的本振108，与第一混频器相连的滤波器109，与滤波器109相连的第二混频器110，以及为第二混频器提供本振信号的本振111，与第二混频器相连的滤波器112，与滤波器112相连的第三混频器113，以及为第三混频器提供本振信号的本振114，与第三混频器相连的滤波器115，与滤波器相连的模数转换器116，与模数转换器相连的CPU处理器控制电路117，以及分别与CPU处理器控制电路相连的电压控制器118，内存119，外部存储器120，显示器121，键盘122，与数模转换器123相连的音频放大器124，与音频放大器相连的扬声器125，电压控制器118的输出分别与 变容二极管103和变容二极管106相连，其中与CPU处理器117相连接的外部存储器120中包含有能快速准确地实现收音机上所有频率点的最优调谐的测试模块。 
一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法，包括如下步骤： 
第一步，针对收音机电路中的感线圈102和变容二极管103组成的天线调谐回路，电感线圈105和变容二极管106组成的高放调谐回路波段内的某一频点F、两个谐振回路在该频点F上谐振时，可变电容的电容值所对应的电压产生器的输出电压值vtune的对应频VT，手动测试生成两张列表，表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK； 
表ANT_vtuneATBACK 
  F1   F2   F3   F4   F5   F6   F7   F8 ......... Fr
  VTA1   VTA2   VTA3   VTA4   VTA5   VTA6   VTA7   VTA8 ........... VTAr
表AMP_vtuneATBACK 
  F1   F2   F3   F4   F5   F6   F7   F8 ......... Fr
  VTH1   VTH2   VTH3   VTH4   VTH5   VTH6   VTH7   VTH8 ........... VTHr
表中F为具体波段内的频点，例如长波波段每3khz一个频点，中波波段每9或10khz一个频点，而短波波段每5khz一个频点，调频波段每100khz一个频点。VT即为对应频点的vtune值，值域范围(0:255)，上表中的vtune值是一个典型值，在单台样机上测定，它对应着当两个谐振回路在该频点上的谐振时，可变电容的电容值所对应的电压产生器的输出电压值。 
第二步：利用测试模块对表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK进行自动测试与精细校正，使天线调谐回路逐点校准于某一波段L上的r个频率点获得准确Vtune值存入表ANT_vtuneATBACK，使高放调谐回路也逐点校准于波段L上的r个频率点并及时调整AMP_vtuneATBACK表。具体地包括： 
2.1利用测试模块对待测接收机进行自动测试，首先将待测接收机的接收频率设置为F1，接收机静音，关闭AGC； 
2.2从上表中选出几个频点，选择的频点要包括该波段的高中低频段，出于对自动测试速度的考虑，本实施例一般每兆赫兹选择3-5点； 
2.3假定有某一波段L，共有r个频率点，在其中提取头中尾3个频率点分 别为F1，F(r/2)，Fr，对应天线调谐回路Vtune值VTA1，VTA(r/2)，VTAr，以及高放调谐回路Vtune值VTH1，VTH(r/2)，VTHr； 
2.4测试模块操纵待测接收机接收频点F1，并分别用VTA1和VTH1两个值操纵电压控制器118，分别产生两个电压去控制天线调谐回路和高放调谐回路处的可变电容，使这两个调谐回路都大致调谐在F1上；需要说明的是，所谓大致调谐，是因为VTA和VTH均在样机上测得，而可变电容器件由于个体差异的原因，使得VTA和VTH不一定导致两谐振回路谐振于F1，这正是本发明要解决的主要问题； 
2.5测试模块固定VTH1值不变，调节VTA1值，VTA1值变化范围为(VTA1-m，VTA1+m)，每次变化步长为1。每变化一次，电压生成器都会产生一个相应的电压去控制天线调节回路处的可变电容，由此使得调谐回路谐振在F1附近的一个特定频率上； 
2.6操控待测接收机的ADC模数转换器116对12khz中频信号进行采样，计算输入中频信号的12khz处的信号能量W并寻找共计2*m+1个W样本中的峰值Wp。Wp即对应着天线调谐回路已经谐振到目标频率F1上，记录此时的实际的Vtune值VTp1，用VTp1减去VTA1，得到Offset1； 
2.7对频点F(r/2)重复第2.3-2.6步骤，固定VTH(r/2)在[VTA(r/2)-m，VTA(r/2)+m]范围内调节VTA(r/2)，当12kHz中频信号能量达到峰值时，记录此时的实际Vtune值VTp(r/2)，用VTp(r/2)减去VTA(r/2)，得到Offset2； 
2.8对频点Fr重复第2.3-2.6步骤，固定VTHr，在(VTAr-m，VTAr+m)范围内调节VTAr，当12kHz中频信号能量达到峰值时，记录此时的实际Vtune值VTpr，用VTpr减去VTAr，得到Offset3； 
2.9执行下列运算： 
OffsetL1＝(0ffset1+Offset2)/2，OffsetL2＝(0ffset2+Offset3)/2； 
2.10对于波段L内的r个频点，执行如下操作：将F1到F(r/2)之间的频点，每个频点的Vtune值都在原有基础上加上OffsetL1；将F((r/2)+1)到Fr之间的频点，每个频点的Vtune值都在原有基础上加上OffsetL2，将结果存入表ANT_vtuneATBACK； 
2.11从波段L的r个频点中，每隔n个频点提取一个频点进行精细调谐。 如此，可以得到如下r/n+1个待测频点：F1，Fn，F2n，F3n，F4n.......Fr，查阅表ANT_vtuneATBACK和AMP_vtuneATBACK可知，这些频点对应有天线调谐回路Vtune值VTA1，VTAn，VTA2n，VTA3n，VTA4n......VTAr及相应的高放调谐回路Vtune值VTH1，VTHn，VTH2n，VTH3n，VTH4n........VTHr； 
2.12测试模块将待测接收机的接收频率设置为F1，接收机静音，关闭AGC； 
2.13测试模块120操纵待测接收机接收频点F1，并分别用VTA1和VTH1两个值操纵电压控制器118，分别产生两个电压去控制天线调谐回路和高放调谐回路处的可变电容，使这两个调谐回路都大致调谐在F1上； 
2.14测试模块120固定VTH1值不变，调节VTA1值，VTA1值变化范围为(VTA1-n，VTA1+n)，此时n小于前面步骤7中的m，每次变化步长为1。每变化一次，电压控制器118都会产生一个相应的电压去控制天线调节回路处的可变电容，由此使得天线调谐回路谐振在F1附近的一个特定频率上； 
2.15操纵待测接收机的ADC数控转换器116对12khz中频信号进行采样，计算输入中频信号的12khz处的信号能量并寻找2*n+1个样本中的峰值。此峰值即对应着天线调谐回路已经谐振到目标频率F1上，记录此时的实际的Vtune值，将此值作为天线调谐回路在频点F1处的准确Vtune值存入表ANT_vtuneATBACK中，替换原值VTA1； 
2.16对剩下的频点Fn，F2n，F3n，F4n.......Fr依次执行步骤2.13-2.16，得到天线回路在上述频点的准确Vtune值，并存入表ANT_vtuneATBACK中，替代原有VTAn，VTA2n，VTA3n，VTA4n......VTAr等Vtune值； 
2.17对F1到Fn之间的Vtune值执行插值操作，首先求得相邻两组频点F1和Fn的Vtune值之间的极差，取平均后得到平均差delta： 
delta = ( VTA 1 * 1024 - VTA n * 1024 ) n
而后将平均差delta插值到相邻两组频点F1和Fn之间的频点上： 
VTA 2 = VTA 1 * 1024 + 1 * delta 1024 ;
VTA 3 = VTA 1 * 1024 + 2 * delta 1024 ;
VTA 4 = VTA 1 * 1024 + 3 * delta 1024 ;
VTA n - 1 = VTA 1 * 1024 + ( n - 2 ) * delta 1024 ;
用插值的方法，算出F1到Fn中间n-2个频点的Vtune值； 
2.18对相邻频点组Fn和F2n，F2n和F3n，F3n和F4n..........F(r-n)和Fr都执行第2.17步操作。分别在Fn和F2n，F2n和F3n，F3n和F4n..........F(r-n)和Fr之间分别拟合平滑的Vtune曲线； 
2.19至此，天线调谐回路已经逐点校准于波段L上的r个频率点；对于高放调谐回路，同样执行第2.1到第2.18步骤，将高放调谐回路也逐点校准于波段L上的r个频率点。需要说明的是，与校准天线调谐回路调整ANT_vtuneATBACK表不同的是，校准高放调谐回路需要调整AMP_vtuneATBACK表。 
第三步，将校正准确后的ANT_vtuneATBACK表和AMP_vtuneATBACK表存入外部存储器120中，在收音机调谐时，CPU主控器117读取用户输入的频率后，即从ANT_vtuneATBACK表和AMP_vtuneATBACK表中分别读取与此频率相对应的天线调谐回路和高放调谐回路的Vtune值，并使用这两个Vtune值控制电压控制器生成两个模拟电压，分别去控制天线调谐回路和高放调谐回路的可变电容产生两个电容值，使得天线调谐回路和高放调谐回路谐振在用户输入的频率上。 
图3是本发明又一实施例，是自动调谐与手动调谐vtune值比较曲线图，即通过本发明自动计算vtune值和手动调节vtune所得在某一频点的vtune值对比。 
自动计算选择的头中尾三个频点分别是150kHz、201kHz、288kHz，其对应的vtune值分别是50、100、148。先通过上述步骤自动计算出不同频点所对应的vtune值存入存储器所述表中，然后再调到某一频点通过手动调节vtune值得到该频点最优vtune值。最后在自动计算得出的vtune值表中查找到与手动调节相同频点的vtune值。实线条为手动调节得到的vtune值，虚线条是自动计算得出的vtune值。可以看出通过本发明自动计算得到的vtune值非常接近通过手动调节得到的vtune值，出现的误差值比较小。大部分的误差值为1和2，也有没有出现误差的点。可以得出通过本发明自动计算出的结果是最优的结论。 

Claims (2)

1.一种自动实现电子调谐收音机调谐的方法，其特征是，包括如下步骤：
第一步：针对电子调谐收音机中的第一电感线圈（102）和第一变容二极管（103）组成的天线调谐回路，第二电感线圈（105）和第二变容二极管（106）组成的高放调谐回路波段内的某一频点F、两个所述调谐回路在该频点F上谐振时，第一变容二极管和第二变容二极管的电容值所对应的电压控制器（118）的输出电压值为对应频点的vtune值，手动测试生成两张列表，表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK；
第二步：测试模块对表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK进行自动测试、插值运算与精细调谐，使天线调谐回路逐点校准于某一波段L上的r个频点获得准确vtune值存入表ANT_vtuneATBACK，使高放调谐回路也逐点校准于波段L上的r个频点并及时调整表AMP_vtuneATBACK；
第三步，将校准后的表ANT_vtuneATBACK和表AMP_vtuneATBACK存入外部存储器（120）中，在收音机调谐时，CPU主控器（117）读取用户输入的频率后，即从表ANT_vtuneATBACK和表AMP_vtuneATBACK中分别读取与该频率相对应的天线调谐回路和高放调谐回路的vtune值，并使用这两个vtune值控制电压控制器（118）生成两个模拟电压，分别去控制天线调谐回路的第一变容二极管和高放调谐回路的第二变容二极管产生两个电容值，使得天线调谐回路和高放调谐回路谐振在用户输入的频率上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第二步中的自动测试、插值运算与精细调谐的步骤如下：
（1）在表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK中的r个频点中，从高中低频段范围内读入n个频点F1、F2、…Fn以及与这n个频点相对应的高放调谐回路和天线调谐回路的vtune值；
（2）从读入的n个频点中选择一个频点作为接收频率并设置该频点相对应的高放调谐回路的vtune值VTHv v=（1、2…n）和天线调谐回路的vtune值VTAv v=(1、2、…n)；
（3）在（VTAv-m，VTAv+m）的范围内从小到大调节天线调谐回路的vtune值，对12khz中频信号采样读出能量值，记录能量值最大时对应的天线调谐回路的vtune值，记为VTPv，通过VTPv减去VTAv得到差值OFFSETv并记录下OFFSETv；
（4）询问读入的所有频点都设置完了吗，如果回答Y，进入下一步执行（5）；如果回答N，则返回执行（2）；
（5）求出相邻的差值的平均值OFFSETLv，表ANT_vtuneATBACK中所有的频点范围在F1到F2间的vtune值都加上OFFSETL1，F2到F3间的vtune值都加上OFFSETL2，依次进行加法运算；
（6）在表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK中每隔x个频点取一个频点Fz z=（1、x、2x、3x…r）并得到其相对应的高放调谐回路和天线调谐回路的vtune值；
（7）从取出的频点中选择一个频点Fz做为接收频率并设置该频点相对应的高放调谐回路的vtune值VTHz z=（1、x、2x、3x…r）和天线调谐回路的vtune值VTAz z=(1、x、2x、3x、…r)，其中x<m；
（8）在（VTAz-x，VTAz+x）的范围内从小到大调节天线调谐回路的vtune值，对12khz中频信号采样读出能量值，记录能量值最大时对应的天线调谐回路的vtune值VTPz，把VTPz做为频点Fz的准确的天线调谐回路的vtune值存入表ANT_vtuneATBACK中；
（9）询问取出的所有频点都设置完了吗，如果回答Y，则表ANT_vtuneATBACK与表AMP_vtuneATBACK自动存入外部存储器（120）中，同时进入下一步执行（10）；如果回答N，则返回执行（7）；
（10）对表ANT_vtuneATBACK中的频点Fz和Fz+x z=(1、x、2x、3x、…r)之间的x-2个频点的天线调谐回路的vtune值做插值运算后执行结束。
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