如何設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)頻收音機(jī)

關(guān)鍵詞： 調(diào)頻 , 收音機(jī) , FM

作者：賽普拉斯半導(dǎo)體公司Gautam Das

我們正在目睹個(gè)人計(jì)算領(lǐng)域的不斷發(fā)展。手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備即將取代傳統(tǒng)的電腦。調(diào)頻收音機(jī)（FM Radio）是發(fā)展中國(guó)家的一種常見(jiàn)娛樂(lè)方式，但這個(gè)事實(shí)往往被人們所忽略，外加因特網(wǎng)無(wú)線電的出現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致 調(diào)頻收音機(jī)的消亡。OEM廠商通常不會(huì)考慮在平板電腦或移動(dòng)設(shè)備上配備調(diào)頻收音機(jī)。然而，許多大都市現(xiàn)在仍然有FM廣播電臺(tái)，而且近期也不會(huì)被淘汰掉。

一種微型插件在連接到手機(jī)或平板電腦后能給這些移動(dòng)設(shè)備帶來(lái) 調(diào)頻收音機(jī)功能。這種即插即用型FM接收器采用帶微控制器或SOC的FM接收器芯片。微控制器與平板電腦/移動(dòng)設(shè)備上的USB主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)相當(dāng)于一個(gè)USB器件，能夠接收頻道掃描、更換頻道、輸出功率設(shè)置等操作的命令。這種即插即用FM接收器配件通過(guò)總線供電，可收聽(tīng)本地FM頻道，而且其耗電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于移動(dòng)寬帶收音機(jī)（因特網(wǎng)收音機(jī)）。

調(diào)頻收音機(jī)接收器

調(diào)頻收音機(jī)接收器芯片工作在70 MHz到108 MHz之間，能滿足全球頻段要求，支持美歐的87.5到108 MHz、日本的76到90 MHz和中國(guó)的76到108 MHz標(biāo)準(zhǔn)。通常來(lái)說(shuō)，調(diào)頻收音機(jī)接收器能以50 kHz、100 kHz或200 kHz步進(jìn)的方式調(diào)諧頻率。此外，調(diào)頻收音機(jī)還支持無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS)/無(wú)線電廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RBDS)功能，能夠通過(guò)主機(jī)實(shí)現(xiàn)完全可編程。RDS除了用于發(fā)射音頻之外還能接收文本等信息。這些文本可能包括歌曲名稱、廣播節(jié)目名稱以及flash新聞等可供顯示的內(nèi)容。在緊急情況下，RDS還可用來(lái)發(fā)射危急信息。

頻段掃描是指FM radio芯片掃描整個(gè)FM頻段并尋找可用無(wú)線電頻道的過(guò)程。收音機(jī)將最強(qiáng)的頻道頻率存儲(chǔ)在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中，供主機(jī)微控制器或SOC讀取。

存儲(chǔ)頻道后，可通過(guò)三種方法調(diào)諧到特定頻道：

●預(yù)設(shè)調(diào)諧：這種方法是將FM接收器的調(diào)諧頻率設(shè)置為主機(jī)定義的特定頻道。
●搜索調(diào)諧：這種方法是讓接收器通過(guò)頻率增加（上搜）或降低（下搜）的辦法自動(dòng)搜索下一個(gè)可用的有效頻道。
●步進(jìn)調(diào)諧：這種方法是讓接收器通過(guò)頻率序號(hào)的增加（漸進(jìn)）或降低（漸降）選擇下一個(gè)頻道。

當(dāng)今大多數(shù)無(wú)線電接收器芯片都通過(guò)I2C和SPI等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與主機(jī)進(jìn)行通信。此外，無(wú)線電接收器芯片還會(huì)通過(guò)生成關(guān)鍵事件中斷的方式提醒主機(jī)注意，這些事件包括：

●當(dāng)接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)的值降到閾值水平以下時(shí)，信號(hào)質(zhì)量低；
●單聲道轉(zhuǎn)換到立體聲，或者相反；
●需要無(wú)線電數(shù)據(jù)系統(tǒng) (RDS) 同步；
●RDS同步丟失；
●RDS緩沖區(qū)已滿。

由于該嵌入式系統(tǒng)工作在由電池供電的設(shè)備上，因此高效的電源管理至關(guān)重要。無(wú)線電接收器芯片支持多種電源模式，并可由SOC控制，以延長(zhǎng)電池使用壽命。因此，接收器芯片支持以下電源模式：

●關(guān)機(jī)：在此模式中，電源關(guān)閉，所有內(nèi)部穩(wěn)壓器被禁用；
●斷電：電源開啟，但內(nèi)部穩(wěn)壓器仍然被禁用；
●待機(jī)：穩(wěn)壓器可工作，保持無(wú)線電模式；
●上電：這是正常的運(yùn)行模式，所有穩(wěn)壓器被啟用且無(wú)線電全面工作。

圖1給出了FM接收器的方框圖。

2012-10-25 10:31:14 上傳

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圖1：接收器的方框圖

第一階段是模擬信號(hào)處理階段，該階段負(fù)責(zé)將RF天線信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)較低的中頻(IF)數(shù)字信號(hào)。自動(dòng)增益控制單元(AGC)將低噪聲RF放大器(LNA)保持在其線性工作范圍內(nèi)?；祛l器用于將接收到的RF信號(hào)下變頻為較低的中頻(IF)信號(hào)。而ADC將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。在數(shù)字域內(nèi)完成FM解調(diào)。此外，數(shù)字信號(hào)處理器也用于處理RDS數(shù)據(jù)。

調(diào)頻收音機(jī)配件的實(shí)施

圖2中的完整FM系統(tǒng)采用通用型FM radio芯片，其簡(jiǎn)單實(shí)施方框圖如下所示：

2012-10-25 10:31:14 上傳

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