CN103346812A - 音频接收芯片的调台方法和装置及音频接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种音频接收芯片的调台方法和装置及音频接收机。音频接收芯片的调台方法包括：数字本振模块生成数字本地振荡信号；数字混频模块将数字低中频信号与数字本地振荡信号进行混频；选频滤波模块对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；收发频差估计模块根据预定频率范围内的数字零中频信号，估计收发频差，其中，预定频率范围至少包括目标接收频道和目标接收频道的相邻频道；本振调整信号生成模块根据收发频差，生成本振调整信号；数字本振模块根据本振调整信号，调整数字本地振荡信号，使得音频接收芯片接收到预定频率范围内的有效频道。本发明可以实现利用信道选择器调台时，为使用者提供出声快、易找台的友好使用感受。
Description
技术领域
本发明涉及接收技术领域，尤其涉及一种音频接收芯片的调台方法和装置及音频接收机。
背景技术
收音机是一种被人们广泛使用的电子产品。传统收音机的信号处理核心部分是混频器，用于将射频信号和本地振荡信号相混频，生成低中频信号；如图1所示，为现有技术中采用PVC电容的音频接收机的结构示意图，混频器11将不同频率的射频信号与本地振荡器10生成的本地振荡信号进行混频后得到中心频率固定的低中频信号，该低中频信号经选频滤波器12滤波后送入解调器13，解调器13解调出音频信号。在调台时，本地振荡器10生成的本地振荡信号的频率会随着接收频道发生变化，这样不同频道的射频信号就会被转化成中心频率固定的低中频信号。如图2所示，为现有技术中图1所示的音频接收机中本地振荡器的结构示意图，PVC电容101与电感102形成并联LC回路，配合振荡电路103形成一个LC振荡器，LC振荡器的振荡频率为：
可见，电容值直接决定了振荡频率。采用PVC电容搜台时，用户一边缓慢旋转电台调整旋钮，一边收听音频输出，通过辨别音频的变化来搜索空中电台，然后在初步定位到的空中电台附近微调电台调整旋钮，通过电台广播的音频效果使音频接收机尽量对准发射电台。但是采用PVC电容的音频接收机具有以下缺点：PVC电容值随温度的变化为30～50PPM/℃，这样音频接收机很难准确工作在目标频道上，而总是有一定的偏差；上述音频接收机的PVC电容体积大、占用电路板空间、增加产品成本、不利于产品小型化；PVC电容连续变化，不能实现自动搜台。
因此，为了克服上述问题，技术人员利用软件无线电思想及数字信号处理器（Digital Signal Processor，以下简称：DSP）技术，实现了音频接收机的单芯片集成，明显降低了产品成本和缩小了电路板面积。如图3所示，为现有技术中采用DSP技术的音频接收机的结构示意图，天线模块30接收射频信号，传输到低噪声放大器31进行放大处理，本地振荡器32产生出两路相互正交的本地振荡信号，分别送入混频器33与低噪声放大器31的输出信号进行混频，产生出两路相互正交的I/Q低中频信号，接着分别经过模数转换器34进行模数转换，模数转换后的数字信号输入到DSP36中进行一系列的信号处理，包括混频处理和解调处理，例如：镜频抑制处理、选频滤波处理、FM或AM解调处理和音频滤波处理；经DSP36处理后的信号经过数模转换器37转变成模拟音频信号，通过音频功放38的驱动，扬声器39将模拟音频信号转变为声音；信道选择器43作为调台器件，能获得对芯片电源电压的不同分压值，根据分压值大小可以对应出一个目标接收频道，存入到寄存器42，根据寄存器42中的目标接收频道控制频率综合器35的频率控制字，实现对指定FM或者AM频道空中电台的接收；芯片上集成了I2C总线接口41，芯片外微控单元（Microprogrammed ControlUnit，简称：MCU）40可以通过I2C总线控制芯片的音频接收过程。
但是，当信道选择器是以指定的步长在指定的FM或者AM频段进行离散频道点调台时，用户在搜索空中广播电台时，只有信道选择器正好对准空中广播电台时才能辨别出空中广播台的存在，造成手工找台困难，使用户无法得到像PVC电容旋钮连续调台时出声快、易找台的友好使用感受。
发明内容
本发明提供一种音频接收芯片的调台方法和装置及音频接收机，用以实现利用信道选择器调台时，为使用者提供出声快、易找台的友好使用感受。
本发明提供一种音频接收芯片的调台方法，包括：
生成数字本地振荡信号；
将数字低中频信号与所述数字本地振荡信号进行混频；
对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；
根据预定频率范围内的所述数字零中频信号，估计收发频差，其中，所述预定频率范围至少包括目标接收频道和所述目标接收频道的相邻频道；
根据所述收发频差，生成本振调整信号；
根据所述本振调整信号，调整所述数字本地振荡信号，使得所述音频接收芯片接收到所述预定频率范围内的有效频道。
本发明还提供一种音频接收芯片的调台装置，包括：
数字本振模块，用于生成数字本地振荡信号；
数字混频模块，用于将数字低中频信号与所述数字本地振荡信号进行混频；
选频滤波模块，用于对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；
收发频差估计模块，用于根据预定频率范围内的所述数字零中频信号，估计收发频差，其中，所述预定频率范围至少包括目标接收频道和所述目标接收频道的相邻频道；
本振调整信号生成模块，用于根据所述收发频差，生成本振调整信号；
所述数字本振模块还用于根据所述本振调整信号，调整所述数字本地振荡信号，使得所述音频接收芯片接收到所述预定频率范围内的有效频道。
本发明还提供一种音频接收芯片，包括：
本地振荡器，用于根据信道选择信号，产生本地振荡信号；
混频器，用于将接收的射频信号和所述本地振荡信号混频成模拟低中频信号；
模数转换器，用于将所述模拟低中频信号转变成数字低中频信号；
数字信号处理器DSP，用于对所述数字低中频信号进行混频处理和解调处理，输出数字音频信号；
数模转换器，用于将所述数字音频信号转变成模拟音频信号；
所述DSP中包括任一所述的调台装置。
本发明还提供一种音频接收机，包括：
天线模块，用于接收射频信号；
所述的音频接收芯片，与所述天线模块连接，用于根据信道选择信号，将所述射频信号转变成模拟音频信号；
信道选择器，与所述音频接收芯片连接，用于提供所述信道选择信号；
扬声器，与所述音频接收芯片连接，用于将所述模拟音频信号转变为声音；
控制器，用于控制所述音频接收芯片的音频接收过程；
电源，用于为所述音频接收芯片供电。
在本发明的音频接收芯片的调台方法中，数字本振模块生成数字本地振荡信号；数字混频模块将数字低中频信号与数字本地振荡信号进行混频；选频滤波模块对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；收发频差估计模块根据预定频率范围内的数字零中频信号，估计收发频差，其中，预定频率范围至少包括目标接收频道和目标接收频道的相邻频道；本振调整信号生成模块根据收发频差，生成本振调整信号；数字本振模块根据本振调整信号，调整数字本地振荡信号，使得音频接收芯片接收到预定频率范围内的有效频道。这样，由于具有较宽的预定频率范围，收发频差估计的范围与现有技术相比更宽，因此，使用者在使用本方法调台时，既能够快速的接收到希望收听的频道，又不会错过某些喜欢的广播节目，可以实现利用信道选择器调台时，为使用者提供出声快、易找台的友好使用感受。
附图说明
图1为现有技术中采用PVC电容的音频接收机的结构示意图；
图2为现有技术中图1所示的音频接收机中本地振荡器的结构示意图；
图3为现有技术中采用DSP技术的音频接收机的结构示意图；
图4为本发明的音频接收芯片的调台方法实施例的流程示意图；
图5为本发明的音频接收芯片的调台方法实施例中的选频滤波模块的工作原理图；
图6为本发明的音频接收芯片的调台装置实施例的结构示意图；
图7为本发明的音频接收芯片实施例的结构示意图；
图8为本发明的音频接收机实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
如图4所示，为本发明的音频接收芯片的调台方法实施例的流程示意图，可以包括如下步骤：
步骤401，数字本振模块生成数字本地振荡信号；
步骤402，数字混频模块将数字低中频信号与数字本地振荡信号进行混频；该数字低中频信号由模数转换器生成；
步骤403，选频滤波模块对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；
可选地，选频率滤波模块对混频后的信号进行选频滤波的目的是去除干扰信号，例如：音频接收芯片为FM音频接收芯片，FM广播信号带宽为200kHz，则FM选频滤波模块带宽为200kHz；音频接收芯片为AM音频接收芯片，AM广播信号带宽为6kHz，则AM选频滤波模块带宽为6kHz。
步骤404，收发频差估计模块根据预定频率范围内的数字零中频信号，估计收发频差，其中，预定频率范围至少包括目标接收频道和目标接收频道的相邻频道；
可选地，设目标接收频道的频率为X；音频接收芯片为FM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为100kHz，预定频率范围可以为X-200kHz～X+200kHz，音频接收芯片为AM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为1kHz，预定频率范围可以为X-10kHz～X+10kHz；
步骤405，本振调整信号生成模块根据收发频差，生成本振调整信号；
可选地，本振调整信号生成模块根据收发频差，生成本振调整信号可以包括：增益单元对收发频差进行缩小，其目的是对跟踪有效台的速度进行调整，这样可以使得跟踪更稳定地运行；积分单元将缩小后的收发频差进行累积；频偏调整限幅单元对累积后的收发频差进行限幅处理，其目的是将收发频差的上限限制在预定频率范围内，例如，音频接收芯片为FM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为100kHz，那么频偏调整限幅单元将收发频差的上限限制在X+0kHz～X+200kHz，音频接收芯片为AM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为1kHz，那么频偏调整限幅单元将收发频差的上限限制在X+0kHz～X+10kHz。
步骤406，数字本振模块根据本振调整信号，调整数字本地振荡信号，使得音频接收芯片接收到预定频率范围内的有效频道。该有效频道可以为：在预定频偏范围内的目标接收频道、目标接收频道的相邻频道、或其他有效频道中的其中之一。
本发明使用大频差范围的收发频差估计模块，以FM音频接收机为例说明使用本发明音频接收芯片的调台方法收听邻台、次邻台的过程，选频滤波模块带宽为200kHz，FM广播信号带宽为200kHz；如图5所示，为本发明的音频接收芯片的调台方法实施例中的选频滤波模块的工作原理图，如图5A所示，当收发频道相同时，实际收发频差由晶振偏差决定，小于10kHz，经过选频滤波后，大部分FM广播信号通过选频滤波模块，收发频差容易估计。
如图5B和图5C所示，当有效频道位于目标接收频道的100kHz邻台时，邻台信号的上边带（或下边带）信号位于选频滤波模块通带内，下边带（或上边带）信号位于选频滤波模块的过渡带和阻带。由于至少一半以上邻台信号能通过选频滤波模块，DSP中估计的收发频差虽然比实际收发频差要小，但这只是增加了跟踪邻台信号的时间，随着本振调整信号生成模块的累积和数字本振模块的调整，更多邻台信号通过选频滤波模块，本振调整信号生成模块生成本振调整信号的速度越来越快，数字本振模块的调整速度也越来越快，并最终使音频接收机对准邻台信号接收，使得用户提前捕获到邻台广播。
如图5D和图5E所示，当有效频道位于目标接收频道的200kHz次邻台时，一小部分200kHz次邻台信号能通过选频滤波模块，DSP中估计的收发频差要比实际收发频差要小更多，但是只要估计收发频差的正负与实际收发频差一致，本振调整信号生成模块中的积分单元就能将估计的收发频差累积起来，数字本振模块根据本振调整信号进行频率调整，随着本振调整信号生成模块的累积和数字本振模块的调整，越来越多次邻台信号进入选频滤波模块，更多的收发频差被估计出来，本振调整信号生成模块生成本振调整信号的速度越来越快，数字本振模块的调整速度也越来越快，并最终使音频接收机对准次邻台信号接收，使得用户提前捕获到次邻台广播。
在本发明中，数字本振模块生成数字本地振荡信号；数字混频模块将数字低中频信号与数字本地振荡信号进行混频；选频滤波模块对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；收发频差估计模块根据预定频率范围内的数字零中频信号，估计收发频差，其中，预定频率范围至少包括目标接收频道和目标接收频道的相邻频道；本振调整信号生成模块根据收发频差，生成本振调整信号；数字本振模块根据本振调整信号，调整数字本地振荡信号，使得音频接收芯片接收到预定频率范围内的有效频道，这样，由于具有较宽的预定频率范围，收发频差估计的范围与现有技术相比更宽，因此，使用者在使用本方法调台时，既能够快速的接收到希望收听的频道，又不会错过某些喜欢的广播节目；使用者在利用信道选择器调台时，也可以通过辨别音频的变化来搜索空中电台，从而为使用者提供出声快、易找台的友好使用感受。
可选地，本实施例还引入了智能AFC复位技术，本实施例还可以包括如下步骤：台间距计算模块计算目标接收频道与有效频道的频差；复位模块当频差为零或大于预定阈值时，将累积后的收发频差调整为零；可选地，音频接收芯片为FM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为100kHz，预定阈值可以小于或等于200kHz；音频接收芯片为AM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为1kHz，预定阈值可以小于或等于10kHz。
在本发明实施例中，当搜索到有效频道后，台间距计算模块可以计算出有效频道与目标接收频道的频差，即，台间距。如果有效频道和目标接收频道的频差为零时，即信道选择器将要调谐的频道正好是跟踪到的邻台或次邻台，则复位模块将累积后的收发频差调整为零，使音频接收机直接对准目标接收频道，而不会受到上次调谐时积分单元累积调整量的影响。如果有效频道与目标接收频道的频差超过200kHz，同样地，复位模块将累积后的收发频差调整为零，直接放弃对该目标接收频道信号进行跟踪。
如图6所示，为本发明的音频接收芯片的调台装置实施例的结构示意图，音频接收芯片的调台装置可以包括：数字本振模块70，数字混频模块62、选频滤波模块63、收发频差估计模块64和本振调整信号生成模块65；数字混频模块62与数字本振模块70连接，选频滤波模块63与数字混频模块62连接，收发频差估计模块64与选频滤波模块63连接，本振调整信号生成模块65与收发频差估计模块64和数字本振模块70相连接，以上各模块形成闭合回路。
数字本振模块70用于生成数字本地振荡信号；数字混频模块62用于将数字低中频信号与数字本地振荡信号进行混频，其中，数字低中频信号由模数转换器34生成；选频滤波模块63用于对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；收发频差估计模块64用于根据预定频率范围内的数字零中频信号，估计收发频差，其中，预定频率范围至少包括目标接收频道和目标接收频道的相邻频道；本振调整信号生成模块65用于根据收发频差，生成本振调整信号；数字本振模块70还用于根据本振调整信号，调整数字本地振荡信号，使得音频接收芯片接收到预定频率范围内的有效频道。
可选地，再参见图6所示的结构示意图，本振调整信号生成模块65可以包括：增益单元651、积分单元652和频偏调整限幅单元653；增益单元651用于对收发频差进行缩小；积分单元652用于将缩小后的收发频差进行累积；频偏调整限幅单元653用于对累积后的收发频差进行限幅处理；可选地，限幅范围可以为X+0kHz～X+200kHz。
可选地，音频接收芯片的调台装置还可以包括：台间距计算模块67和复位模块68；台间距计算模块67用于计算目标接收频道与有效频道的频差；复位模块68用于当频差为零或大于预定阈值时，将累积后的收发频差调整为零；可选地，音频接收芯片为FM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为100kHz，预定阈值可以小于或等于200kHz；音频接收芯片为AM音频接收芯片，相邻两个频道的频率间隔为1kHz，预定阈值可以小于或等于10kHz。
如图7所示，为本发明的音频接收芯片实施例的结构示意图，音频接收芯片可以包括：本地振荡器32、混频器33、模数转换器34、数字信号处理器DSP36和数模转换器37；本地振荡器32用于根据信道选择信号产生本地振荡信号；混频器33用于将接收的射频信号和本地振荡信号混频成模拟低中频信号；模数转换器34用于将模拟低中频信号转变成数字低中频信号；DSP36用于对数字低中频信号进行混频处理和解调处理，输出数字音频信号；数模转换器37用于将数字音频信号转变成模拟音频信号；DSP36中包括图6所示的调台装置，在此不再赘述。
如图8所示，为本发明的音频接收机实施例的结构示意图，音频接收机可以包括：天线模块30、音频接收芯片70、信道选择器43、扬声器39、控制器83和电源85；音频接收芯片70与天线模块30连接，信道选择器43、控制器83、扬声器39和电源85分别与音频接收芯片70相连接。
天线模块30用于接收射频信号；音频接收芯片70用于根据信道选择信号，将射频信号转变成模拟音频信号；信道选择器43用于提供信道选择信号；扬声器39用于将模拟音频信号转变为声音；控制器83用于控制音频接收芯片70的音频接收过程；电源85用于为音频接收芯片70供电；其中，音频接收芯片70可以为图7所示音频接收芯片，在此不再赘述。
可选地，信道选择器43可以包括电位器、按钮、或触摸屏。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种音频接收芯片的调台方法，其特征在于，包括：
生成数字本地振荡信号；
将数字低中频信号与所述数字本地振荡信号进行混频；
对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；
根据预定频率范围内的所述数字零中频信号，估计收发频差，其中，所述预定频率范围至少包括目标接收频道和所述目标接收频道的相邻频道；
根据所述收发频差，生成本振调整信号；
根据所述本振调整信号，调整所述数字本地振荡信号，使得所述音频接收芯片接收到所述预定频率范围内的有效频道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述收发频差，生成本振调整信号包括：
对所述收发频差进行缩小；
将缩小后的收发频差进行累积；
对累积后的收发频差进行限幅处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
计算所述目标接收频道与所述有效频道的频差；
当所述频差为零或大于预定阈值时，将所述累积后的收发频差调整为零。
4.一种音频接收芯片的调台装置，其特征在于，包括：
数字本振模块，用于生成数字本地振荡信号；
数字混频模块，用于将数字低中频信号与所述数字本地振荡信号进行混频；
选频滤波模块，用于对混频后的信号进行选频滤波，得到数字零中频信号；
收发频差估计模块，用于根据预定频率范围内的所述数字零中频信号，估计收发频差，其中，所述预定频率范围至少包括目标接收频道和所述目标接收频道的相邻频道；
本振调整信号生成模块，用于根据所述收发频差，生成本振调整信号；
所述数字本振模块还用于根据所述本振调整信号，调整所述数字本地振荡信号，使得所述音频接收芯片接收到所述预定频率范围内的有效频道。
5.根据权利要求4所述的调台装置，其特征在于，所述本振调整信号生成模块包括：
增益单元，用于对所述收发频差进行缩小；
积分单元，用于将缩小后的收发频差进行累积；
频偏调整限幅单元，用于对累积后的收发频差进行限幅处理。
6.根据权利要求4所述的调台装置，其特征在于，还包括：
台间距计算模块，用于计算所述目标接收频道与所述有效频道的频差；
复位模块，用于当所述频差为零或大于预定阈值时，将所述累积后的收发频差调整为零。
7.一种音频接收芯片，包括：
本地振荡器，用于根据信道选择信号，产生本地振荡信号；
混频器，用于将接收的射频信号和所述本地振荡信号混频成模拟低中频信号；
模数转换器，用于将所述模拟低中频信号转变成数字低中频信号；
数字信号处理器DSP，用于对所述数字低中频信号进行混频处理和解调处理，输出数字音频信号；
数模转换器，用于将所述数字音频信号转变成模拟音频信号；
其特征在于，所述DSP中包括权利要求4至6任一所述的调台装置。
8.一种音频接收机，其特征在于，包括：
天线模块，用于接收射频信号；
权利要求7所述的音频接收芯片，与所述天线模块连接，用于根据信道选择信号，将所述射频信号转变成模拟音频信号；
信道选择器，与所述音频接收芯片连接，用于提供所述信道选择信号；
扬声器，与所述音频接收芯片连接，用于将所述模拟音频信号转变为声音；
控制器，用于控制所述音频接收芯片的音频接收过程；
电源，用于为所述音频接收芯片供电。
9.根据权利要求8所述的音频接收机，其特征在于，所述信道选择器包括：电位器、按钮、或触摸屏。
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