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数字调谐收音机是什么?数字调谐收音机原理分析

2018年07月20日 15:40 作者:工程师谭军 用户评论(0

数字调频收音机

数字式调频立体声收音机采用飞利浦专用数字收音集成电路,利用单片机控制,用4位LED数码管显示接收信号的频率,通过手动按键来减小或增大接收信号的频率值,精度为0.1MHz,这种收音机与普通调频立体声收音机相比内置噪声消除、软静音、低音增强电路设计,FM及MPX立体声采用DSP处理器,具有灵敏度高、噪声小、抗干扰能力强、外接元件少、使用简单等优点。数字收音集成电路与单片机采用I2C串行数据总线接口通讯,用先进的SEEK硬件搜台方式,全频段搜索只需4~5s,大大提高了搜台速度。

数字调频收音机发展

现如今随着时代的发展,收音机遍布家家户户,随处都能见到收音机的身影,它为许多山村留守老人带去了欢乐,也时刻给他们传递着万千世界不断变迁的时代信息。然而之前所使用的收音机大多为模拟调谐收音机,这种收音机由于其调谐都是可变电阻或者可变电感等硬件来进行调谐的,且对于广播信号的放大和声音的还原也都是依靠于硬件,故其具有频率不够精准和漂频等缺点,使得用户在使用的时候具有极大的不舒适感[1]。鉴于此缺点和科学技术不断发展,出现了新一代的高科技收音机——数字调频收音机,数字调谐收音机采用PLL锁相技术来搜索和锁定频率,其最大的优点就是弥补了模拟调谐所产生的频率不准确和漂频等缺点,使得人们在使用的时候具有极大的舒适感[8]。数字调谐收音机的出现促进传统收音机更新换代,因而其具有极大的市场潜力。

数字调频收音机的原理

目前的收音机,其输入回路和本机振荡回路一般是LC型。它们的调谐大多是用可变电容器进行。LC振荡器的频率稳定性和准确度不够高。如果本机振荡器采用稳定性很高的晶体振荡器,调谐就很不方便。解决这个问题的最流行方法是频率合成法。利用频率合成技术还便于实现自动调谐,频率数字显示,频率预置等。

数字调谐收音机是什么?数字调谐收音机原理分析

为了提高接收机的稳定性,可利用频率稳定性很高的晶体振荡器作为振荡源,然后再取晶体振荡器的整数倍作为本机振荡的频率。如果广播电台的频率是按一定的间隔来分布的话,则可采这些频率的公约数作为基准频率,再按基准的频率的约干倍来选台,这样调谐得到的频率是非常准确的。
根据上述要求,频率合成的方法有两种:一种是利用晶体振荡频率作为基准频率,再用其谐波进行倍频、混频、滤波,以得到所需的频率,这种方法叫直接合成式,其缺点是需用很多的晶体和带通滤波器,而且使用数学电路不方便。目前的收音机都是间接合成法,它是由锁相环(PLL)为核心组成的频率合成器实现的。(还有一种方法是用微处理器产生的数字波形通过D/A转换合成振荡频器)

PLL电路有两个振荡源,一个是基准振荡器(晶体),一个是压控振荡器(VCO),从压控振荡器VCO取出信号,经过分频器分频可得到基准频率(由基准振荡器输出经过预分频器N1分频后得到为f0/N1)相同的频率fo/N1,加至相位比较器,与基准频率比较。若有误差则误差电压由比较器输出,经过低通滤波器送至VCO,调节其振荡频率使其与基准频率一致(锁定频率),。在锁定的情况下压控振荡器VCO的振荡频率就可按分频比的比值作为倍数调节。也就是只要调整分频比的比值就可以使VCO取基准频率的任意倍数频率作为本机振荡器的频率。因此过去改变可变电容调节本机振荡的工作,现在就只要调整程序可控分频器的分频比(N2)就可以了。

基准频率输出送至的预频器的分频比(N1),对某一型号的收音机的某一波段来说是固定不变的,而程序可近分频器的分频比N21是随控制部分指令的不同而改变。程控分频器受其工作频率的限制,所以增加一级预分频器先分频一个,再送入程控分频器。同时,为避免由于预分频器的加入而导致频率间隔和频率范围等条件的改变,在基准晶体振荡器的频率输出端也加了一个分频器。在锁定的情况下,若在程控分频器的输入端加上被分频的信号,当对该信号进行N2分频时,计数器就对输入信号计数到N2。达到N2之后,又从头开始计数,如此重复运输和,其重复弶相当于原输入信号频率的1/N2倍,因此达到分频要求。

若设预分频器、分频器之分频比N1=20,晶体振荡器的频率f0=100khz,是基准频率fs=f0/N1=100/20=5khz,已知我国fm 接收范围是87-108Mhz,中频为10.7Mhz,若采用超外差方式,则本机频率的范围应是(87+10.7)Mhz到(108+10.7)Mhz,即97.7Mhz-118.7Mhz,那么程控分频器的分频比N2的变化范围很容易计算出来。

     本机频率fr=N2*f0,而f0=N1*fs,所以fr=N2*(N1*fs),则N2=fr/(N1*fs)

当接收87Mhz信号时,fr=(87+10.7)Mhz=97.7Mhz,此时,N2=97.7*10^3/(20*5)=977,当接收108信号时,fr=(108+10.7)Mhz=118.7Mhz.此时,N2=118.7*10^3/20*5=1187。
可见,只要改变N2,由fr=N2*(N1*f0)可以得到任意的本机振荡频率fr.N2控制部分,可由微处理器或采用专用集成电路进行控制。这种微处理器或专用集成电路同时还可兼做频率数字显示,自动调谐,频率预置等多种功能。

数显机与数调机的原理区别

数显机虽用数字显示,可是它显示的数字是通过本机振荡器的频率经过放大,分频,在一定的时间间隔内对其行计数得出来的。其本振电路跟普通收音机没有多大区别。

自动搜索调谐

自动搜索调谐有多种形式:

        1)机电式,其方法是由一个伺服电机带动收音机调谐电路中的电感(调磁芯)或电容,当调到一个电台时,一个反馈信号使电机停转,收音机即调谐于该电台上。这种方式目前极小采用

        2)电子扫描式(非PLL电路)。

对于采用变容二极管调谐(不是PLL电路)的收音机,通过专用的电路(可以是微处理器通过D/A转换或锯齿波信号发生器)产生由低至高或由高至低的扫描电压,当在扫描过程中到达某一个频率点时恰好遇上该处有电台广播,则该电台信号会立即进入到收音机,使其处于调谐状态,中放就有中频信号输出,经检波后可得到一个直流控制电压(或者直接利用AGC电压),其控制电压立即促使扫描信号停下。

         3)PLL式

原理同第2种方式,只不过是通过改变PLL的可变分频器分频比代替改变变容二极管的电压。

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( 发表人:沈丹 )

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