CN201057646Y - 数字调频广播发射机 - Google Patents

Abstract

一种数字调频广播发射机，它由音频预处理、数字信号处理、数字调制、控制显示四部分功能单元组成。从音频输入、信号处理、调频调制、控制显示整个过程全部采用数字技术进行处理。它将模拟音频信号数字采样，AES音频信号解码变成数字信号后，送入高速数字处理器(ADSP－BF533)进行数字预处理、数字插值滤波、数字延时、数字预加重与数字软件产生19KHz导频和38KHz副载频直接软件立体声编码成基带信号再送入直接数字频率合成器(AD9951)中调频调制。控制部分采用高速微处理器(C8051F020)，人机界面采用5寸触摸液晶屏输入信息。数字调频广播发射机利用数字处理技术上软件的同一性和不变性从而在保证了技术指标的一致性和稳定性，应用在调频广播中构成高质量的调频同步广播网。

Description

数字调频广播发射机

所属技术领域

本实用新型涉及一种调频广播发射装置，用于广播电台调频广播发射中组成高质量的调频同步广播网。

背景技术

目前，公知的广播电台使用的调频广播发射机是采用模拟信号处理及频率调制技术实现的。它将从音频信号源传来的模拟音频信号经过预处理(信号放大或衰减)、预加重、立体声编码(使用矩阵式、硬开关、软开关三种编码方式之一)，形成基带信号后送入调频调制器调制。调频调制器采用集成锁相环频率合成调制技术产生载波(87.0～108MHz)，并将基带信号调制到该载波上用天线发射出去。模拟信号处理及频率调制技术存在的问题是技术指标的一致性低，每台发射机之间的调制度相差±15％、载频偏差1×10-5的数量级上。这样指标的发射机符合国家标准《GY/T 169-2001：米波调频广播发射机技术要求和测量方法》的要求，可以应用到调频广播发射上，但是不符合调频同步广播的国家标准《GY/T154-2000调频同步广播系统技术规范》的技术要求(频率偏差要求≤1×10^-9；音频相位偏差要求≤5μs；调制度偏差要求≤2.5％)，不能用于构建高质量的调频同步广播网。

造成这样的结果是因为进行模拟信号处理(预处理、预加重、立体声编码)及频率调制(锁相环)的元器件之间本身就存在差异，即使使用调整、测试等技术手段筛选，在实际应用中的外部环境每时每刻都在变化，发射机的稳定性难以达到使用要求。目前虽然有AES数字音频信号送入调频广播发射机进行立体声编码的发射机，也只是提高了在发射机的信噪比、失真度和分离度方面的技术指标，也不能解决这个问题。

发明内容

为了克服现有的调频广播发射机的技术指标的一致性低，稳定性差的问题，本实用新型提供一种数字调频广播发射机，该数字调频广播发射机从音频输入、信号处理、调频调制整个过程全部采用数字技术进行处理。利用数字处理技术上软件的同一性，不变性在根本上保证了技术指标的一致性和稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用模拟至数字(A/D)转换器(CS5361)将模拟音频信号数字采样或AES音频信号解码(CS8420)变成数字信号后，送入高速数字处理器(DSP芯片ADSP-BF533)进行数字预处理(放大或衰减)、数字插值滤波、数字预加重、数字产生19KHz导频和38KHz副载频，直接软件立体声编码成复合信号，复合信号送入直接数字频率合成器(DDS芯片AD9951)中调制。控制部分采用高速微处理器(C8051F020)，人机界面采用5寸触摸液晶屏进行信息的响应和处理。

本实用新型的有益效果是，可以利用数字处理技术上软件的同一性和不变性在根本上保证了技术指标的一致性和稳定性。这一问题的解决，可以将其应用在调频广播发射系统中构成高质量的调频同步广播网。采用模拟调频广播发射机的调频同步广播网的相干区达到5-10KM，相干区内不能清晰收听。采用数字调频广播发射机的调频同步广播网的相干区只有1-3KM，在相干区同步效果良好，可以清晰收听。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是数字预处理的电路原理图。

图中1数字预处理、2数字信号处理、3数字调制、4控制显示。

图2是数字预处理的电路原理图。模拟音频信号通过数字采样(CS5361)，数字音频信号通过AES解码(CS8420)变成数字信号。

图3是数字信号处理的电路原理图。高速数字信号处理器(DSP芯片ADSP-BF533)进行数字处理(放大或衰减)、数字插值滤波、数字预加重、数字产生19KHz导频和38KHz副载频，直接软件立体声编码成成基带信号。

图4是数字调制的电路原理图。在数字处理器的控制下，直接数字频率合成器(DDS芯片AD9951)生成载波并将数字信号处理器送来的基带信号调制在载波上。

图5是控制显示的电路原理图。MCU采用高速微处理器(C8051F020)控制数字处理器，进行外部通讯，检测控制射频功放，接收触摸液晶屏信息。

具体实施方式

采用模拟至数字(A/D)转换器(CS5361)将模拟音频信号数字采样或AES音频信号解码(CS8420)变成数字信号后，送入高速数字信号处理器(DSP芯片ADSP-BF533)进行数字放大或衰减、数字插值滤波、数字预加重、数字产生19KHz导频和38KHz副载频，直接软件立体声编码成基带信号，基带信号送入直接数字频率合成器(DDS芯片AD9951)中调制。控制部分采用高速微处理器(C8051F020)，人机界面采用5寸触摸液晶屏进行信息的响应和处理。

1.数字预处理

包括数模转换(ADC)与AES解码电路，将外部不同的音频信号转换成统一的数字音频信号后由DSP处理。CS5361是用于数字音频系统模拟至数字(A/D)转换器。它具有采样、A/D转换和抗混叠滤波功能，可为左右输入通道同时产生24位、采样频率可达每声道192千赫的串行格式数值。CS8420是AES数字音频解码器，输出串行数字音频，可以及通过一个4线微控制器端口进行的控制。

2.数字信号处理

数字信号处理主要由高速数字信号处理器(DSP芯片ADSP-BF533)完成。接收到数字音频数据后，先进行数字信号处理：通过对数字音频数据进行乘除法运算，将数字信号衰减或放大到标准电平(1KHz信号、100％调制度是75KHz)，保证了调制度的一致性。然后将数字音频数据进行数字滤波，利用MATLAB软件，设计一个低通滤波器。具体参数为：采样频率为196KHz，通带宽度为15KHz，则Fpass1＝20Hz，Fpass2＝15KHz，衰减1db，过渡带为4000Hz则Fstop1＝15KHz，Fstop2＝19KHz，阻带衰减为60db。运行Matlab获得126阶的带通滤波器，并提取系数，滤除15KHz以上音频避免干扰19KHz信号同时滤除了噪声信号。数字音频数据在RAM内存中存放一定时间后(数字延时)取出作傅立叶变换，在频域上与预加重曲线窗函数相乘进行数字预加重。利用Matlab软件，根据采样定律和奈奎斯特(Nyquist)准则，在19KHz正弦波的一个周期内取九点生成19KHz，插值滤波后生成38KHz，保证了19KHz和38KHz的相位是相同的(数字产生19KHz导频产生和38KHz副载频)。最后，将处理后的数字音频数据、19KHz信号、38KHz信号按立体声编码函数直接运算，合成为基带信号。数字信号处理器同时还接收来自MCU的命令并根据命令对音频信号进行处理、产生相关调制信号及返回相关信息给MCU控制部分。

3.数字调制

将数字处理器产生的基带信号送入直接数字频率合成器(DDS芯片AD9951)，在DSP控制下DDS生成载波并将基带信号调制在载波上，经过滤波与放大输出。直接数字频率合成器的频率由32位表示，频率偏差可以达到2×10^-11数量级。

4.控制显示

MCU和数字处理器、外部通讯、射频功放及触摸液晶屏相连。MCU和触摸液晶屏通过串口进行通讯，接收外部控制信息。根据外部指令控制DSP进行音频控制与调制控制，调整功放输出，根据设定功率、温度、驻波比及功放电源电流控制输出功率。MCU与外部通过RS232串行通讯接口接收遥控遥测指令。

Claims (1)

1.数字调频广播发射机，其特征在于它包括将模拟音频信号数字采样或AES音频信号解码(CS8420)变成数字信号的模拟至数字(A/D)转换器(CS5361)；所述数字调频广播发射机还包括接受上述模拟至数字(A/D)转换器(CS5361)所变成的数字信号并将其进行数字放大或衰减、数字插值滤波、数字延时、数字预加重的高速数字信号处理器；所述高速数字信号处理器的芯片采用DSP芯片ADSP-BF533，数字调频广播发射机还包括生成载频、接受基带信号、并将载频和基带信号调制成射频信号的直接数字频率合成器，所述直接数字频率合成器的芯片采用DDS芯片AD9951，所述基带信号为经高速数字信号处理器数字放大或衰减、数字插值滤波、数字延时、数字预加重后的数字信号与数字软件产生的19KHz导频和38KHz副载频直接按立体声编码公式运算生成的信号。

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