CN102307071A - 轻便型广播监测接收机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻便型广播监测接收机，包括有低通滤波及亚倍频滤波电路、高频通道选通电路、第一本振电路、第一混频电路、第一中放及中频滤波电路、第二本振电路、第二混频电路、第二中放及中频滤波电路、第三本振电路、第三混频器电路、第三中放及中频滤波电路、检波或鉴频解调电路、A/D转换及采样电路、DSP处理芯片、FPGA芯片、程序及数据存储器、语音压缩芯片和控制器等部分。本发明是专为广电管理部门掌握所辖区域内AM/FM调制的广播无线覆盖的详细质量情况而开发研制的广播监测接收设备，可实现对使用频率的频率偏差、功率电平、调制度、音频信号的数字化以及码率压缩等各种技术指标的测量。

Description

轻便型广播监测接收机

技术领域

本发明涉及一种广播通信监测装置，具体地说是一种对AM/FM调制的广播质量指标进行监测用的轻便型广播监测接收机。

背景技术

目前，广播电视管理部门对于AM/FM调制的无线广播信号的质量指标的监测测量，如对使用频率的频率偏差、功率电平（包含频段电平扫描）、调制度、音频信号的数字化以及码率压缩等技术性能指标进行测量时，往往需要搭建、连接多台相关的测量仪器，或者选择箱式/台式的相关测量设备才能进行测量，不仅使用的测量设备多样复杂，而且测量过程也多有不便。

发明内容

本发明的目的就是提供一种轻便型广播监测接收机，以解决现有监测设备结构复杂和使用不便的问题。

本发明是这样实现的：一种轻便型广播监测接收机，包括有：

低通滤波及亚倍频滤波电路，分别与高频通道选通电路和控制器相接，用于滤除所接收中/短波高频信号中的二倍频以上的高次谐波和带外高频杂散信号；

高频通道选通电路，分别与所述低通滤波及亚倍频滤波电路和第一混频电路相接，用于对所述低通滤波及亚倍频滤波电路输出的中/短波高频信号通过选通放大、直通或衰减，以得到适度的高频信号；

第一本振电路，分别与第一混频电路和控制器相接，用于产生70MHz的中频震荡信号；

第一混频电路，分别与所述高频通道选通电路、所述第一本振电路和第一中放及中频滤波电路相接，用于将所述高频通道选通电路输出的高频信号转换成70MHz的第一中频信号；

第一中放及中频滤波电路，分别与所述第一混频电路和第二混频电路相接，用于对所述第一混频电路输出的70MHz的第一中频信号进行放大和滤波；

第二本振电路，分别与第二混频电路和控制器相接，用于产生10.7MHz的中频震荡信号；

第二混频电路，分别与所述第一中放及中频滤波电路、所述第二本振电路和第二中放及中频滤波电路相接，用于将所述第一中放及中频滤波电路输出的中频信号转换成10.7MHz的第二中频信号；

第二中放及中频滤波电路，分别与所述第二混频电路和第三混频电路相接，用于对所述第二混频电路输出的10.7MHz的第二中频信号进行放大和滤波；

第三本振电路，分别与第三混频电路和控制器相接，用于产生50KHz的中频震荡信号；

第三混频器电路，分别与所述第二中放及中频滤波电路、所述第三本振电路和第三中放及中频滤波电路相接，用于将所述第二中放及中频滤波电路输出的中频信号转换成50MHz的第三中频信号；

第三中放及中频滤波电路，分别与所述第三混频电路和检波或鉴频解调电路相接，用于对所述第三混频电路输出的50MHz的第三中频信号进行放大和滤波；

检波或鉴频解调电路，分别与所述第三中放及中频滤波电路、A/D转换及采样电路和语音压缩芯片相接，用于从所述第三中放及中频滤波电路输出的中频信号中解调出所需的音频信号；

A/D转换及采样电路，分别与所述检波或鉴频解调电路和DSP处理芯片相接，用于对所述检波或鉴频解调电路输出的音频信号进行采样和数字化处理；

DSP处理芯片，分别与所述A/D转换及采样电路、程序及数据存储器和FPGA芯片相接，用于完成监测测量所需的数据运算；

FPGA芯片，分别与所述DSP处理芯片、程序及数据存储器和控制器相接，用于完成监测测量所需的逻辑、数字滤波及控制功能；

程序及数据存储器，分别与所述DSP处理芯片和所述FPGA芯片相接，用于存放程序和数据；

语音压缩芯片，分别与所述检波或鉴频解调电路和控制器相接，用于将所述检波或鉴频解调电路输出的音频信号转换成模拟语音信号或数字语音信号进行语音输出；以及

控制器，分别与所述低通滤波及亚倍频滤波电路、所述第一本振电路、所述第二本振电路、所述第三本振电路、所述FPGA芯片和所述语音压缩芯片相接，用于发出监测、测量的控制命令，并对监测、测量结果进行数字化或图形化显示、储存和/或远程传输。

本发明在所述低通滤波及亚倍频滤波电路中附设一个独立的调频广播滤波器，频率范围为87—108MHz。

本发明的整机结构为封装于一个铝合金盒体内的由上中下三层多单元模块组成的结构形式，各单元模块固定在盒体内，各单元模块之间采用带导线的插头插座联接，其结构紧凑，牢固可靠，装配维修极为方便。机内整机布局分为多波段滤波器单元、高放单元、混频及中放单元、数据处理单元和电源单元共五个功能单元，其中，电源单元和数据处理单元在盒体的上层，滤波器单元和高放单元在盒体的下层，混频及中放单元在盒体的中层。这样可以使生产中的装配、调试及维修十分便利，也大大提高了本接收机的可靠性及接收性能。由于盒体采用了铝合金的整体结构形式，所以电磁屏蔽性能极佳。

本发明是专为广电管理部门掌握所辖区域内AM/FM调制的广播无线覆盖的详细质量情况而开发研制的广播监测接收设备。使用本广播监测接收机，可使对AM/FM调制的无线广播信号的质量指标的监测测量变得简便而容易，即只需将被测信号接入本接收机，通过本接收机的一个串口连通控制器，通过操作控制器，即可实现对使用频率的频率偏差、功率电平、调制度、音频信号的数字化以及码率压缩等各种技术指标的测量。本发明结构简单，使用方便，测量显示直观。

附图说明

图1 是本发明的电路结构框图。

图2是低通滤波器的幅频特性曲线图。

图3是本发明的控制器工作界面示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明广播监测接收机包括有低通滤波及亚倍频滤波电路1、高频通道选通电路2、第一本振电路3、第一混频电路4、第一中放及中频滤波电路5、第二本振电路6、第二混频电路7、第二中放及中频滤波电路8、第三本振电路9、第三混频器电路10、第三中放及中频滤波电路11、检波或鉴频解调电路12、A/D转换及采样电路13、DSP处理芯片14、FPGA芯片15、程序及数据存储器16、语音压缩芯片17和控制器18等部分。

其中，低通滤波及亚倍频滤波电路1中的低通滤波器为30MHz的低通滤波器，如图2所示，其在30MHz以内，带内插损小于1dB，而对70MHz以上频率的抑制大于50dB，由此确保了第一中频抑制和第一像频抑制指标的要求。

低通滤波及亚倍频滤波电路1中的亚倍频滤波电路将0.5～30MHz分为9个波段，当控制器18设置接收频率时，即接通该频率所在波段，并将其他波段关闭，以提高抗干扰性能。详细的波段划分如表1所示。

表1：

波段	频率划分	控制代码
			1	0.5～1.5MHz	0  0  0  0
2	1.5～2.181MHz	0  0  0  1
			3	2.181～3.172MHz	0  0  1  0
4	3.172～4.613MHz	0  0  1  1
			5	4.613～6.708MHz	0  1  0  0
6	6.708～9.775MHz	0  1  0  1
			7	9.775～14.186MHz	0  1  1  0
8	14.186～20.630MHz	0  1  1  1
			9	20.630～30.000MHz	1  0  0  0

本发明接收机在低通滤波及亚倍频滤波电路1中可单独设置一个调频广播滤波器，频率范围为87—108MHz。当控制器18设置接收频率为调频广播频段时，即接通该调频广播滤波器，并将其他滤波器关闭，以提高抗干扰性能。

为了在不同的使用环境信号强度下本接收机都有满意的接收效果，在高频通道选通电路2中设置了放大、直通、衰减三种高频通道的工作通路。在一般情况下，本接收机选择直通通道，通过天线接收的中/短波高频信号直接输入到第一混频电路4，此时本接收机的动态范围及灵敏度均能较好地兼顾。当在接收信号较强、干扰很大的环境中工作时，本接收机选择衰减通道，输入端可自动衰减10dB，通过该衰减通道，对大信号、强干扰背景下扩大接收机线性范围有明显的作用。在接收信号较弱时，本接收机选择放大通道，增益约20dB，可提高接收机的灵敏度。本接收机一般可根据接收信号的强弱自动选择相应的工作通路，特殊情况下，可通过手动设置选择相应的工作通路。

第一本振电路3由DDS直接频率合成器组成，其优点是频率步进小，频率转换速度快。

第一混频电路4采用平衡无源混频电路，其内部有四个超高速DMOS开关管，当栅极驱动足够高时，产生的互调分量极小，保证了整机的三阶互调指标。

第一中放及中频滤波电路5包括低噪声放大器、70MHz中频滤波器和集成一中放这三部分组成。其中，低噪声放大器可采用MINI公司的低噪声放大器，具有增益、输入输出阻抗稳定等优点，增益为10dB，噪声系数小于3dB。70MHz中频滤波器可采用晶体滤波器，它具有良好的矩形系数，体积小，重量轻，输入输出阻抗为50Ω，可较好地与混频器及中放电路匹配。

对于在中、短波调幅接收时，选择中心频率为70MHz、3dB带宽为±4.5kHz、60dB阻带≤±15kHz的滤波器；对于87—108MHz的调频广播信号，可选择中心频率为71MHz、3dB带宽为±110kHz、40dB阻带≤±230 kHz的滤波器。

集成一中放可采用AD公司的AD8367，增益控制范围45dB，最大增益值为42 dB，控制线性好，精度高，最高可工作在600MHz，是十分理想的中频放大器。

第二本振电路6为频率综合器，中、短波调幅接收时，产生10.7MHz的本振信号；调频广播时，产生81.7MHz的本振信号。

第二中放及中频滤波电路8由低噪声放大器、10.7M中频滤波器和集成二中放这三部分组成。其中的10.7M中频滤波器可采用陶瓷滤波器，具有较好的矩形系数。

    第三本振电路9为10.65MHz晶振，与10.7MHz的中频信号混频生成50kHz的中频信号。

检波或鉴频解调电路12可采用PHILLIP公司的专用解调芯片，内部数字化处理，可完成调幅、调频及立体声调频广播的解调，同时经数字处理，可对解调出的音频信号进行频域均衡，如高音补偿、低音补偿、高低音衰减等，以满足不同使用环境的要求。

A/D转换及采样电路13可采用TI公司的ADS8361，其功耗低，采样率高。直接对50kHz的中频信号及其它检测信号以500kHz的速率采样，提供并行接口送DSP数据处理单元进行数据计算处理。

FPGA芯片15是一种容量大、处理速度快的集成电路芯片。加电时，FPGA芯片15将EPROM中的数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA芯片15进入工作状态。完成监测任务所需的逻辑、数字滤波及控制等各种功能，将DSP处理芯片14运算结果的数据通过RS232C传送到控制器18。

DSP处理芯片14可选用TI公司的TMS320C5402，在本电路中，以异步中断的方式读入前端A/D转换来的数字信号，在FPGA程序的指令下，完成中、短波调幅信号的频率偏差、调幅度、信号功率电平（包含频段电平扫描）等指标的数据运算；或者完成立体声调频广播的频率、调制频偏、左右声道电平等指标的数据运算。

控制器18可以是任意具有键盘及显示功能的微处理器，也可以是可携带的笔记本电脑。只要能够加装并运行本接收机的监测、测量软件就行。本接收机实际上是一个“黑匣子”，它的监测和测量功能都需要通过控制器18发布命令，并通过控制器18回收监测、测量数据。

本发明接收机各部分的相互连接方式是：低通滤波及亚倍频滤波电路1的输出接高频通道选通电路2，高频通道选通电路2的输出接第一混频电路4，第一本振电路3的输出也连接在第一混频电路4上，经混频后产生70MHz的第一中频信号。第一混频电路4的输出接第一中放及中频滤波电路5，第一中放及中频滤波电路5的输出接第二混频电路7，第二本振电路6的输出也连接在第二混频电路7上，经混频产生10.7MHz的第二中频信号。第二混频电路7的输出接第二中放及中频滤波电路8，第二中放及中频滤波电路8的输出接第三混频电路10，第三本振电路9的输出也连接在第三本振电路9上，经混频产生50KHz的第三中频信号。第三混频电路10的输出接第三中放及中频滤波电路11，第三中放及中频滤波电路11的输出接检波或鉴频解调电路12，检波或鉴频解调电路12的输出接语音压缩芯片17，将检波或鉴频解调电路12输出的音频信号转换成模拟语音信号或数字语音信号进行语音输出；在检波或鉴频解调电路12的输出端还接有A/D转换及采样电路13，对检波或鉴频解调电路12输出的音频信号进行采样和A/D转换。A/D转换及采样电路13的输出接由DSP处理芯片14、FPGA芯片15与程序及数据存储器16连接组成的数据处理单元，完成广播选频的设定以及监测测量所需的数据运算。控制器18分别与低通滤波及亚倍频滤波电路1、第一本振电路3、第二本振电路6、第三本振电路9、FPGA芯片15和语音压缩芯片17相接，用以发出监测、测量的控制命令，对监测、测量结果进行数字化或图形化显示、储存和/或远程传输。

本发明接收机的工作流程是：带天线的低通滤波及亚倍频滤波电路1对通过天线接收的中/短波高频信号进行滤波，在滤除所含的二倍频以上的高次谐波和带外高频杂散信号后，向高频通道选通电路2输出。高频通道选通电路2对低通滤波及亚倍频滤波电路1输出的中/短波高频信号经过选通放大、直通或衰减中的一种方式的处理后，向第一混频电路4输出大小合适的高频信号。第一混频电路4对输入的中/短波高频信号与第一本振电路3所输入的70MHz中频震荡信号进行混频，使之转换成70MHz的第一中频信号，之后输入第一中放及中频滤波电路5，经第一中放及中频滤波电路5的放大和滤波后，向第二混频电路7输出。第二混频电路7将输入的第一中频信号与第二本振电路6所发10.7MHz的中频震荡信号进行混频，转换成10.7MHz的第二中频信号；之后，再经第二中放及中频滤波电路8的放大和滤波，向第三混频器电路10输出。第三混频器电路10对输入的第二中频信号与第三本振电路9所发50KHz的中频震荡信号进行混频，转换成50MHz的第三中频信号，之后，再经第三中放及中频滤波电路11的放大和滤波，向检波或鉴频解调电路12输出，由检波或鉴频解调电路12经检波或鉴频后，解调出所需的音频信号。

检波或鉴频解调电路12解调出的音频信号分成两路输出：第一路输出经语音压缩芯片17转换成模拟语音信号或数字语音信号进行语音输出；第二路输出经A/D转换及采样电路13进行采样和数字化处理后，送DSP处理芯片14，在控制器18的控制下，完成监测任务所需的各种数据运算，并将监测、测量结果以数字化或图形化的形式显示在控制器18的显示屏上，同时还对监测、测量结果进行储存和远程传输。

本发明是一款高度集成化的小型广播监测设备。整机结构为铝合金小盒式结构形式，盒体由上、中、下三层共多个单元模块组成，各单元均为独立整体，固定在盒体内，各单元之间采用带导线的插头插座的连接方式。机内整机布局分为多波段滤波器单元、高放单元、混频及中放单元、数据处理单元、电源单元等五个功能单元。其中，电源单元和数据处理单元在盒体的上层，滤波器单元和高放单元在盒体的下层，混频及中放单元在盒体的中层。这样可以使生产中的装配、调试及维修十分便利，也大大提高了接收机的可靠性及接收性能。

结合图3所示的控制器工作界面图，说明本发明广播监测接收机的操作步骤如下：

1、写入接收机序号—即接收机代号：每一台广播监测接收机都有一个编号（代号），将该接收机的代号填入图3界面左上方的“代号”框中，点击该框右旁边的“设置”按钮予以确认。因为每一台广播监测接收机都有自己的一套参数，该步操作是将这套参数调出以备使用。

2、打开接收机：在图3界面右下方有一个“接收机控制”框，点击该框中的“打开接收机”按钮予以确认。如果接收机被打开，则图3界面左上方的“接收机状态”灯由红色变为绿色。

3、设置接收机频率：在图3界面右边中部有一个“频率设置”框，框内有两种调制方式的“频率类型”可供选用。当待测频率是调频波时，选定“FM”类型; 当待测频率是调幅波时，则选定“AM”类型。然后在频率框中输入以KHz为单位的待测频率，点击该框右旁边的“设置”按钮予以确认。

如果设置成功，则待测频率会自动出现在图3界面右上角的“频率”框中。

当从天线接收来的中/短波高频信号的大小（强弱）满足接收机要求时，图3界面左上角“AM载波锁定指示”灯由灰色变为绿色，表示接收机工作正常。

此时，在图3界面右边上部一个较大的“测量指标”框内的多项实时技术指标值，如电平（高频信号的相对功率电平）、调幅度、频偏（载波频率偏差）等同时被显示出来。此时在图3界面的显示框中即可显示出三个曲线图，这就是所测指标随时间变化的实时曲线图。

4、设置接收机音量：在进行指标测量的同时，可以监听实时声音，左右拉动图3界面右边下角的“音量设置”框中的滑动钮，可以改变音量的大小。

5、设置接收机带宽：在进行技术指标测量时，有时需要改变接收机的中频带宽，图3界面左边中部的“中短波中频带宽设置”框和“AM调幅度测量带宽置框”框，是为完成该项任务而准备的。选择需要的带宽值，点击“设置”即可完成该项操作。

6、接收机高音补偿设置：如果需要对接收机的高音频进行补偿，则需先在图3界面右下角的高音补偿设置区选取合适的高音补偿截至频率，再在图3界面左边下部的“高音补偿设置”框内选取是“按钮”并点击“设置”予以确认。

7、关于接收机的频谱扫描功能（频段电平扫描）：接收机的频谱扫描功能主要是完成监测被接收信号在某一频段范围内多个频点的功率电平值。

在图3界面中间下部的“频谱扫描设置”框内完成频谱扫描参数的设置。这些参数主要有扫频开始频率、扫频步长、频点数等。选好这些参数后，点击开始扫频“按钮”。此时，在“频谱扫描设置”框上方出现一个频谱扫描结束后，表示不同频点电平值的柱状图型。同时，在图3界面右边上部那个较大的“测量指标”框内会列出该扫描频段内每个频点的实时电平值。

如果要结束频谱扫描功能，需要点击结束扫频“按钮”。

8、关闭接收机：在图3界面右下方有那个“接收机控制”框内，点击“关闭接收机”按钮。

Claims (2)

1.一种轻便型广播监测接收机，其特征是，包括有：

低通滤波及亚倍频滤波电路（1），分别与高频通道选通电路（2）和控制器（18）相接，用于滤除所接收中/短波高频信号中的二倍频以上的高次谐波和带外高频杂散信号；

高频通道选通电路（2），分别与所述低通滤波及亚倍频滤波电路（1）和第一混频电路（4）相接，用于对所述低通滤波及亚倍频滤波电路（1）输出的中/短波高频信号通过选通放大、直通或衰减，以得到适度的高频信号；

第一本振电路（3），分别与第一混频电路（4）和控制器（18）相接，用于产生70MHz的中频震荡信号；

第一混频电路（4），分别与所述高频通道选通电路（2）、所述第一本振电路（3）和第一中放及中频滤波电路（5）相接，用于将所述高频通道选通电路（2）输出的高频信号转换成70MHz的第一中频信号；

第一中放及中频滤波电路（5），分别与所述第一混频电路（4）和第二混频电路（7）相接，用于对所述第一混频电路（4）输出的70MHz的第一中频信号进行放大和滤波；

第二本振电路（6），分别与第二混频电路（7）和控制器（18）相接，用于产生10.7MHz的中频震荡信号；

第二混频电路（7），分别与所述第一中放及中频滤波电路（5）、所述第二本振电路（6）和第二中放及中频滤波电路（8）相接，用于将所述第一中放及中频滤波电路（5）输出的中频信号转换成10.7MHz的第二中频信号；

第二中放及中频滤波电路（8），分别与所述第二混频电路（7）和第三混频电路（10）相接，用于对所述第二混频电路（7）输出的10.7MHz的第二中频信号进行放大和滤波；

第三本振电路（9），分别与第三混频电路（10）和控制器（18）相接，用于产生50KHz的中频震荡信号；

第三混频器电路（10），分别与所述第二中放及中频滤波电路（8）、所述第三本振电路（9）和第三中放及中频滤波电路（11）相接，用于将所述第二中放及中频滤波电路（8）输出的中频信号转换成50MHz的第三中频信号；

第三中放及中频滤波电路（11），分别与所述第三混频电路（10）和检波或鉴频解调电路（12）相接，用于对所述第三混频电路（10）输出的50MHz的第三中频信号进行放大和滤波；

检波或鉴频解调电路（12），分别与所述第三中放及中频滤波电路（11）、A/D转换及采样电路（13）和语音压缩芯片（17）相接，用于从所述第三中放及中频滤波电路（11）输出的中频信号中解调出所需的音频信号；

A/D转换及采样电路（13），分别与所述检波或鉴频解调电路（12）和DSP处理芯片（14）相接，用于对所述检波或鉴频解调电路（12）输出的音频信号进行采样和数字化处理；

DSP处理芯片（14），分别与所述A/D转换及采样电路（13）、程序及数据存储器（16）和FPGA芯片（15）相接，用于完成监测测量所需的数据运算；

FPGA芯片（15），分别与所述DSP处理芯片（14）、程序及数据存储器（16）和控制器（18）相接，用于完成监测测量所需的逻辑、数字滤波及控制功能；

程序及数据存储器（16），分别与所述DSP处理芯片（14）和所述FPGA芯片（15）相接，用于存放程序和数据；

语音压缩芯片（17），分别与所述检波或鉴频解调电路（12）和控制器（18）相接，用于将所述检波或鉴频解调电路（12）输出的音频信号转换成模拟语音信号或数字语音信号进行语音输出；以及

控制器（18），分别与所述低通滤波及亚倍频滤波电路（1）、所述第一本振电路（3）、所述第二本振电路（6）、所述第三本振电路（9）、所述FPGA芯片（15）和所述语音压缩芯片（17）相接，用于发出监测、测量的控制命令，并对监测、测量结果进行数字化或图形化显示、储存和/或远程传输。

2.根据权利要求1所述的轻便型广播监测接收机，其特征是，在所示低通滤波及亚倍频滤波电路（1）中附设一个独立的调频广播滤波器，频率范围为87--108MHz。

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