CN205490572U - 基于fpga的调频广播调制器 - Google Patents

基于fpga的调频广播调制器 Download PDF

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梁永忠
李宁春
覃晖
张军
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Abstract

本实用新型公开了一种基于FPGA的调频广播调制器，包括机箱，机箱内安装有MCU模块、音频AD电路、FPGA立体声调频编码模块、DDS电路、射频放大电路、低通滤波器、功率调节电路、监控模块、电源模块、显示面板。立体声音频信号输入到音频AD电路，经过模\数转换后输出到FPGA立体声调频编码模块，经过调制后输出到DDS电路，信号经过频率合成后输出到射频放大电路，再经过低通滤波器输出到功率调节电路后输出射频信号；RDS数据信号输入到MCU模块；FPGA立体声调频编码模块和功率调节电路分别与MCU模块连接并实现双向通讯；监控数据信号输入到监控模块；MCU模块和显示面板分别与监控模块连接并实现双向通讯；电源信号输入到电源模块，电源模块的输出端以并联方式分别连接到MCU模块、音频AD电路和监控模块。本实用新型功耗低、可靠性强、功能完善、操作简单、维护方便。

Description

基于 FPGA 的调频广播调制器
技术领域
本实用新型涉及一种基于FPGA的调频广播调制器，尤其是一种适用于广播电视传输发射系统的集成RDS数据编码功能，可以实现发射国标立体声调频广播同时通过副载波传输广播数据的设备。
背景技术
RDS最初是英国BBC广播公司开发的一种特殊的无线电广播，称“无线数据广播系统”(Radio Data System)，它是在调频广播发射信号中利用副载波把电台名称、节目类型、节目内容及其它信息以数字形式发送出去。通过具有RDS功能的调谐器就可以识别这些数字信号，变成字符显示在显示屏上。另外RDS也可以用于应急广播中应急数据的传输。
传统基于模拟电路的调频广播调制器只能简单的将已调制到副载波上的RDS数据信号与音频合成后进行调频调制，无法独立完成RDS数据的调制及发送。一台调频广播调制器就需要一台RDS数据编码器与之搭配工作，增加了设备成本。本实用新型提供的一种基于FPGA的调频广播调制器，使用全数字调制方式，通过FPGA技术实现集成RDS的调频广播调制器，同时具有小型化、低功耗和高可靠性的优点。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的调频广播调制器，采用FPGA+DDS方式实现数字信号处理，完成音频信号采集处理、RDS数据调制、立体声复合基带信号的合成、直接数字频率合成等功能，可以通过远程监控接口和上位机软件进行数据交互，实现实时监控功能。
本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题的。
本实用新型基于FPGA的调频广播调制器，包括机箱，机箱内安装有MCU模块1、音频AD电路2、FPGA立体声调频编码模块3、DDS电路4、射频放大电路5、低通滤波器6、功率调节电路7、监控模块8、电源模块9、显示面板10。立体声音频信号输入到音频AD电路2，经过模\数转换后输出到FPGA立体声调频编码模块3，经过调制后输出到DDS电路4，信号经过频率合成后输出到射频放大电路5，再经过低通滤波器6输出到功率调节电路7后输出射频信号；RDS数据信号输入到MCU模块1，再调制好的RDS信号输出至FPGA立体声调频编码模块3；监控数据输入到监控模块8；电源输入到电源模块9。
所述FPGA立体声调频编码模块3和功率调节电路7分别与MCU模块1连接并实现双向通讯。
所述MCU模块1和显示面板10分别与监控模块8连接并实现双向通讯。
所述监控模块8采用32位ARM CPU的嵌入式实时监控系统。
所述电源模块9输出端分别连接到MCU模块1、音频AD电路2、FPGA立体声调频编码模块3、DDS电路4、射频放大电路5、功率调节电路7和监控模块8。
本实用新型功耗低、可靠性强、功能完善、操作简单、维护方便，通过FPGA技术实现集成RDS的调频广播调制器。采用FPGA+DDS方式实现数字信号处理，完成音频信号采集处理、RDS数据调制、立体声复合基带信号的合成、直接数字频率合成等功能。采用ARM处理器作为主控和通信单元，通过远程监控接口和上位机软件进行数据交互，实现远程监控。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图。
1—MCU模块。
2—音频AD电路。
3—FPGA立体声调频编码模块。
4—DDS电路。
5—视频放大电路。
6—低通滤波器。
7—功率调节电路。
8—监控模块。
9—电源模块。
10—显示面板。
具体实施方式
本实用新型基于FPGA的调频广播调制器，包括机箱，机箱内安装有MCU模块1、音频AD电路2、FPGA立体声调频编码模块3、DDS电路4、射频放大电路5、低通滤波器6、功率调节电路7、监控模块8、电源模块9、显示面板10。立体声音频信号输入到音频AD电路2经过模\数转换后，在FPGA立体声调频编码模块3中与经过MCU模块1编码的RDS数据进行调制输出带有RDS数据的立体声符合信号，再经过频率合成后输出到射频模块进行射频放大和频率调节，最后输出满足功率要求的射频信号。
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示：机箱内有MCU模块1、音频AD电路2、FPGA立体声调频编码模块3、DDS电路4、射频放大电路5、低通滤波器6、功率调节电路7、监控模块8、电源模块9、显示面板10。立体声音频信号输入到音频AD电路2，信号经过模\数转换后，输出到FPGA立体声调频编码模块3。FPGA立体声调频编码模块3将模\数转换后的音频数据进行音频信号预处理，立体声编码以及RDS数据调制，再将合成的信号与载波频率进行调频调制，最后输出带RDS数据的立体声复合信号至DDS电路4。DDS电路4通过控制相位的变化实现将输入的不同频率的复合信号进行频率合成，输出射频信号至射频放大电路5，信号经过一级放大后通过一个低通滤波器6滤除功率放大产生的多次谐波，再经过功率调节电路7对输出的功率大小进行调节，最后输出满足功率要求的射频信号。RDS数据信号输入到MCU模块1，MCU模块1对输入的RDS信号进行基带编码后，将编码后的RDS信号输出至FPGA立体声调频编码模块3。监控数据输入到监控模块8。电源输入到电源模块9。
所述FPGA立体声调频编码模块3和功率调节电路7分别与MCU模块1连接并实现双向通讯，MCU模块1对调制参数进行监控，实时监测调制器的调制度，AD音频幅度及输出频率等。
所述MCU模块1和显示面板10分别与监控模块8连接并实现双向通讯。
所述FPGA立体声调频编码模块3所需的时钟信号从音频AD电路2输出的音频采样时钟信号分频得到，保证编码器各个部分工作时钟一致，AD电路2输出的音频采样时钟作为FPGA立体声调频编码模块3的主处理时钟。
所述监控模块8采用32位的ARM9处理器作为整个设备的控制、数据采集和通信处理核心，监控模块8可与MCU模块1实时通讯，监控调制器的运行参数，同时对外提供远程监控接口，在远程监控接口上提供上位机应用通讯方式及网页通讯方式实现远程监控，简化了配置工作，使显示面板10配置菜单更简单、清晰。
所述电源模块9输出端分别连接到MCU模块1、音频AD电路2、FPGA立体声调频编码模块3、DDS电路4、射频放大电路5、功率调节电路7和监控模块8。

Claims (5)

1.基于FPGA的调频广播调制器，包括机箱，其特征在于，机箱内安装有MCU模块（1）、音频AD电路（2）、FPGA立体声调频编码模块（3）、DDS电路（4）、射频放大电路（5）、低通滤波器（6）、功率调节电路（7）、监控模块（8）、电源模块（9）、显示面板（10）；立体声音频信号输入到音频AD电路（2），经过模\数转换后输出到FPGA立体声调频编码模块（3），经过调制后输出到DDS电路（4），信号经过频率合成后输出到射频放大电路（5），再经过低通滤波器（6）输出到功率调节电路（7）后输出射频信号；RDS数据信号输入到MCU模块（1），再调制好的RDS信号输出至FPGA立体声调频编码模块（3）；监控数据输入到监控模块（8）；电源输入到电源模块（9）。
2.根据权利要求1所述基于FPGA的调频广播调制器，其特征在于，所述FPGA立体声调频编码模块（3）和功率调节电路（7）分别与MCU模块（1）连接并实现双向通讯。
3.根据权利要求1所述基于FPGA的调频广播调制器，其特征在于，所述MCU模块（1）和显示面板（10）分别与监控模块（8）连接并实现双向通讯。
4.根据权利要求1所述基于FPGA的调频广播调制器，其特征在于，所述监控模块（8）采用32位ARM CPU的嵌入式实时监控系统。
5.根据权利要求1所述基于FPGA的调频广播调制器，其特征在于，所述电源模块（9）输出端分别连接到MCU模块（1）、音频AD电路（2）、FPGA立体声调频编码模块（3）、DDS电路（4）、射频放大电路（5）、功率调节电路（7）和监控模块（8）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109617639A (zh) * 2018-11-16 2019-04-12 安徽帆扬通信电子技术有限公司 基于fpga的多路广播数字调制装置

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