四川信息职业技术学院文本小型数字广播系统的设计_高频电子技术项目五.doc_大学文库

www.scitc.com.cn 1 / 41 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课目录摘要 ............................................................................................... 1 第 1 章绪论 .................................................................................. 2 第 2 章设计思路及方案原理............................................................... 4 2.1 设计要求................................................................................... 4 2.2 立体声信号的产生...................................................................... 4 2.3 FM 立体声信号的解码 ................................................................ 5 2.4 无线数字音频收发模块的原理 ..................................................... 5 2.4.1 发射模块原理 ...................................................................... 5 2.4.2 接收模块原理 ...................................................................... 6 第 3 章小型无线数字广播系统的实现.................................................. 7 3.1 FM 调频技术介绍....................................................................... 7 3.2 锁相环电路的组成...................................................................... 8 3.2.1 PLL 的构成 ......................................................................... 8 3.2.2 PLL 的相位模型................................................................... 9 3.2.3 锁相环在频率合成电路中的应用 ............................................ 9 3.3 数字无线广播系统实现 ............................................................... 9 第 4 章广播系统电路原理 ................................................................ 11 4.1 PROTEL99 介绍 ......................................................................... 11 4.2 发射机电路 ............................................................................. 11 4.3 接收机电路 ............................................................................. 12 第 5 章无线调频广播的优缺点.......................................................... 15 结论 ............................................................................................. 17 参考文献.......................................................................................... 18

四川估息职业技术学院《高频电等拉孝》升品资源共享课第1章绪论广播通常是指通过无线电波或导线传送声音信息的具有多功能的现代化的信息传插工具。传统的理解为：一类是通过无线电波传送节目的无线广播，一类是通过导线传送节目的有线广播。广播是最先出现的电子大众传蝶，广播的发展是动态的。是在电子技术和通信技术的基础上发展起来的，他为人类文明的进步起了巨大的作用。目前，全国存在的广播电台有1000多家，所采用的技术主要是调频广搭技术，还有少量的中波广插、短波广播。根据现在人们对广播的需求，未来广插的发展方向是数字音顿广插DAB)、网络广播和同步调频广插. 人类社会的发展可视为一部信息传播技术的发展史。信息传播促进社会进步和科学技术的发展：科学技术的进步又不断地改进、更新人类信息传搭的媒体和工具，并促进信息更迅速、更广泛的传播。在21世纪的今天，广播的主要技术方式是调频广播，他是继调幅广播(20世纪20年代开始的的第二代广插，他开始于20世纪50年代，克服了中波广播的很多致命不足，知中台严重、顿带不够分配，信噪比差等，而实现了高保真度、动态范围宽、信噪比较好、较少串台现象。当今调频广插主要采用调频调幅导频制广插制式，风行了大半个世纪在模拟音频技术中音须信号的振幅是随时间连续变化的，他的记录和处理存在着机械传输抖动、媒体本地噪声及非线性失真等缺陷，人们为克服这些不足所付出的代价极高，面得到的改善几乎到了极限。在这种情况下，广播技术只有走一条新路才有前途，那就是数字音频技术，即把音频伯号数字化，并在数字状态下进行传递、记录、重放以及其他的加工处理，在数字音類技术中，音颠信号是以0,1数字方式出现的，在信号处理时，软件算法的能力可产生精确的结果，数字音频信号具有信噪比5/N高、失真小、动态范围大等模拟音频不可比拟的优势。当今，各种新的数字媒体接收设备不断出现，这种情况下，广播还维续走模拟之路，必将犯下历史性错误，使广播传统的受众被其他蝶体夺走，因此，从战略上考虑，广播必须全面数字化才能面对桃战。数字音顿广播技术由两部分组成：一部分是记录声音的数字音频技术，一部 www.scitc.com.cn 2/41《高顿电子技术》精品资源共享课建授项目组

www.scitc.com.cn 2 / 41 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课第 1 章绪论广播通常是指通过无线电波或导线传送声音信息的具有多功能的现代化的信息传播工具。传统的理解为：一类是通过无线电波传送节目的无线广播，一类是通过导线传送节目的有线广播。广播是最先出现的电子大众传媒，广播的发展是动态的，是在电子技术和通信技术的基础上发展起来的，他为人类文明的进步起了巨大的作用。目前，全国存在的广播电台有 1000 多家，所采用的技术主要是调频广播技术，还有少量的中波广播、短波广播。根据现在人们对广播的需求，未来广播的发展方向是数字音频广播(DAB)、网络广播和同步调频广播。人类社会的发展可视为一部信息传播技术的发展史。信息传播促进社会进步和科学技术的发展；科学技术的进步又不断地改进、更新人类信息传播的媒体和工具，并促进信息更迅速、更广泛的传播。在 21 世纪的今天，广播的主要技术方式是调频广播，他是继调幅广播(20 世纪 20 年代开始的)的第二代广播，他开始于 20 世纪 50 年代，克服了中波广播的很多致命不足，如串台严重、频带不够分配，信噪比差等，而实现了高保真度、动态范围宽、信噪比较好、较少串台现象。当今调频广播主要采用调频-调幅导频制广播制式，风行了大半个世纪。在模拟音频技术中音频信号的振幅是随时间连续变化的，他的记录和处理存在着机械传输抖动、媒体本地噪声及非线性失真等缺陷，人们为克服这些不足所付出的代价极高，而得到的改善几乎到了极限。在这种情况下，广播技术只有走一条新路才有前途，那就是数字音频技术，即把音频信号数字化，并在数字状态下进行传递、记录、重放以及其他的加工处理。在数字音频技术中，音频信号是以 0，1 数字方式出现的，在信号处理时，软件算法的能力可产生精确的结果。数字音频信号具有信噪比 S/N 高、失真小、动态范围大等模拟音频不可比拟的优势。当今，各种新的数字媒体接收设备不断出现，这种情况下，广播还继续走模拟之路，必将犯下历史性错误，使广播传统的受众被其他媒体夺走，因此，从战略上考虑，广播必须全面数字化才能面对挑战。数字音频广播技术由两部分组成：一部分是记录声音的数字音频技术，一部

四川信息职业技术李院《高麵电等执求》升品资源共享深分是广插卫星和发射系统的数字技术。数字音频广播技术首先应用于数字音频设备，DAT,优越性，广插设备的数字化更新更是非常迅速。结合计算机技术的数字音频工作站的应用使广播工作者更为方便，使人们处理音顿变得极为全面、快捷、精细，使节目制作、编辑、交换、传递、播出全面进入数字化、网路化管理。广东电台更走在全国前面，播控中心己全部实现一体化、数字化、网络化，网络化的构建、数字化的传输是由音频光纤传输网，计算机控制网实现。而作为广播卫犀和发射系统的数字技术的研究是当今世界的一个热门课题，他具有模拟广播无法比拟的优势：音质纯净、抗干扰能力强、性能稳定、所需发射功率小、覆盖面积大、顿谱利用率高，并可提供传送数据、图像多种业务，是广插发展的必然趋势，是广播发展中一个新的里程碑。在世界各国，须率资源是有限的。国家己严格限制频率的使用范围。广播频率是政府部门顾发的，现在很多公司、媒体都愿意斥巨资竞标顿谱使用权。无线广播中，单一找顿用来传输单一的或者单套立体声节目。传统的大功率的调频广播频率资源的限制，使广播技术工作者开辟了另一种广播技术形式：小调顿同步广播，他的特点是多布点、小功率、同频、同相、同步广播，使用的是现有的调顿技术，不过存在着多点同步问题，这在技术上是可以克服的。信号传输可使用微被、有线甚至卫星方式。一个地区、一个城市都需要有很多专业的服务及新闻宜传，如交通信息咨询、健康咨询、股市信息咨询等，广播又是大众最灵活的信息接受媒体，这需要建立很多的广搭电台，而作为一个国家的颜率资源是严格控制和有限的，因此，小调顿插就成了未来广提的另一种主要形式，他是广播发展的其中一个方向，是数字音频广插(DAB)、网铬广播的有力补充，既节约了频增资源，又实现了广播功能。19的3年7月广东电台交通台第一家采用同步调顿广播技术进行广播，已实现了社会效益和经济效益的成功。现在，广东就已建立了健康咨询、股市咨询等多家小调频广播电台，全国更有多家电台采用这种广播技术。当今世界新技术的发展相当迅速，技术革新非常快，广插的发展也是如此，联系实际，根据预测，数字音顿广搭(DB)、网络广播、同步调频广插己代表了未来十年广播技术的发展趋势。 www.scitc.com.cn 3/41 《高频电子技术》精品贤源共享课建授项目组

www.scitc.com.cn 3 / 41 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课分是广播卫星和发射系统的数字技术。数字音频广播技术首先应用于数字音频设备，DAT，优越性，广播设备的数字化更新更是非常迅速，结合计算机技术的数字音频工作站的应用使广播工作者更为方便，使人们处理音频变得极为全面、快捷、精细，使节目制作、编辑、交换、传递、播出全面进入数字化、网络化管理。广东电台更走在全国前面，播控中心已全部实现一体化、数字化、网络化，网络化的构建、数字化的传输是由音频光纤传输网、计算机控制网实现。而作为广播卫星和发射系统的数字技术的研究是当今世界的一个热门课题，他具有模拟广播无法比拟的优势：音质纯净、抗干扰能力强、性能稳定、所需发射功率小、覆盖面积大、频谱利用率高，并可提供传送数据、图像多种业务，是广播发展的必然趋势，是广播发展中一个新的里程碑。在世界各国，频率资源是有限的。国家已严格限制频率的使用范围。广播频率是政府部门颁发的，现在很多公司、媒体都愿意斥巨资竞标频谱使用权。无线广播中，单一载频用来传输单一的或者单套立体声节目。传统的大功率的调频广播频率资源的限制，使广播技术工作者开辟了另一种广播技术形式：小调频同步广播，他的特点是多布点、小功率、同频、同相、同步广播，使用的是现有的调频技术，不过存在着多点同步问题，这在技术上是可以克服的。信号传输可使用微波、有线甚至卫星方式。一个地区、一个城市都需要有很多专业的服务及新闻宣传，如交通信息咨询、健康咨询、股市信息咨询等，广播又是大众最灵活的信息接受媒体，这需要建立很多的广播电台，而作为一个国家的频率资源是严格控制和有限的，因此，小调频广播就成了未来广播的另一种主要形式，他是广播发展的其中一个方向，是数字音频广播(DAB)、网络广播的有力补充，既节约了频谱资源，又实现了广播功能。1993 年 7 月广东电台交通台第一家采用同步调频广播技术进行广播，已实现了社会效益和经济效益的成功。现在，广东就已建立了健康咨询、股市咨询等多家小调频广播电台，全国更有多家电台采用这种广播技术。当今世界新技术的发展相当迅速，技术革新非常快，广播的发展也是如此。联系实际，根据预测，数字音频广播(DAB)、网络广播、同步调频广播已代表了未来十年广播技术的发展趋势

A四川估息职业技术学院《高频电等技求》升品资源共享球进行恢复才能正确解调出S信号，而且恢复的38KHz载波信号必须要和发射端的 38K位在相位上保持一致。那么如何解决这个问圈呢？可行的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立38KH位的副载波。将+R信号和上下边带信号与19Hz导顿信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号，将立体声复合信号与主载被(88一10gM化)以FM方式进行调制后发射出去。 2.3FM立体声信号的解码立体声信号的主要部分是差信号S,在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除了，在立体声解码中就必须依靠S信号，将5信号和M信号相加减来获得， R信号。M+5=(L+R)+(L-R)=2L、M-5=(L+R)一(L-R)=2R。立体声解码电路是通过一个环形检波器来实现以上的功能的。 2.4无线数字音频收发模块的原理 DB接收机将从天线接收到的信号经过高频头转为中频模拟信号，放大后进行AWD变换，得到数字信号。其中AD采样时钟受品振VCXO的控制，采样时钟偏移由采样时钟同步部分估计得到。A/D转换后的数据一路做AGC检测去控制高顿头的输出，另一路经过R/C变换成FFT所需要的两路实虚部数据信号。时间同步部分估计得到一个时域符号的同步头，并粗略地估计由于收发频率不一致而引起的频偏。经过FT变换后，類率同步单元定出FT的窗口位置，校正带有频偏的数据。校正后的数据经过信道估计，得到当前实时的信道响应，经过信道均衡处理以消除信道多径衰落的影响，然后再经过解映射软判决译码和解扰，然后将音频信号送入信道解码器解码，接着进行信源解码和音频综合，最后经DA还原成模拟音频。 2.4.1发射模块原理发射模块如图2-1所示，当普通的立体声音须信号L,R输入后，首先由模 www.scitc.com.cn 5/41《高频电子技术》精品资源共享课建授项目组

www.scitc.com.cn 5 / 41 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课进行恢复才能正确解调出 S 信号，而且恢复的 38KHz 载波信号必须要和发射端的 38KHz 在相位上保持一致。那么如何解决这个问题呢？可行的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立 38KHz 的副载波。将 L+R 信号和上下边带信号与 19KHz 导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号。将立体声复合信号与主载波（88～108MHz）以 FM 方式进行调制后发射出去。 2.3 FM 立体声信号的解码立体声信号的主要部分是差信号±S，在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除了，在立体声解码中就必须依靠 S信号，将 S 信号和 M 信号相加减来获得 L、 R 信号。M+S=（L+R）+（L-R）=2L、M-S=（L+R）－（L-R）=2R。立体声解码电路是通过一个环形检波器来实现以上的功能的。 2.4 无线数字音频收发模块的原理 DAB 接收机将从天线接收到的信号经过高频头转为中频模拟信号，放大后进行 A/D 变换，得到数字信号。其中 A/D 采样时钟受晶振 VCXO 的控制，采样时钟偏移由采样时钟同步部分估计得到。A/D 转换后的数据一路做 AGC 检测去控制高频头的输出，另一路经过 R/C 变换成 FFT 所需要的两路实虚部数据信号。时间同步部分估计得到一个时域符号的同步头，并粗略地估计由于收发频率不一致而引起的频偏。经过 FFT 变换后，频率同步单元定出 FFT 的窗口位置，校正带有频偏的数据。校正后的数据经过信道估计，得到当前实时的信道响应，经过信道均衡处理以消除信道多径衰落的影响，然后再经过解映射软判决译码和解扰，然后将音频信号送入信道解码器解码，接着进行信源解码和音频综合，最后经 D/A 还原成模拟音频。 2.4.1 发射模块原理发射模块如图 2-1 所示，当普通的立体声音频信号Ｌ、Ｒ输入后，首先由模

四川信息职业技术学院《高频电子技术》利品资源共事佛第3章小型无线数字广播系统的实现调频广插己成为全球最主要的大众传播媒介之一。由于世界各地购买和使用调频牧音机的所众不断增加，越来越多的便携式产品设计人员开始将调顿收音机功能加入其产品，例如MP3播放机和行动电话。了解调顿收音机的基本原理可以协助设计人员开发更高效能的产品，包括传统的独立收音机或下一代多用途装置 3.1FM调频技术介绍 Edwin H.Armstrong是无线广播技术的发展先驱之一，他在1918和1933年分别发明了超外差无线接收机和调顿技术，这两项概念和他在1912年发展的再生电路技术已成为现代无线电子的基础。调頓收音机在1940年问世时仅支持单声道，立体声则要到1960年才出现. 频率调变是模拟角度调变的一种，它会利用携带信息的基带信号改变载波频率，这些基带信号通常称为信息或信息信号m)。调频广播通讯最常传送音频信号，但它也能传送带有低带宽数字信息的数字数据，这些数字信息在欧洲称为无线数据系统(RD),在美国则称为无线广播数据系统(RBDS), 单声道音频广播在1961年以前是调幅、调顿和电视的标准，当时的调顿广播还包含辅助通讯授权(Subsidiary Communications Authorization,SCA)服务，它会通过多路方式与主要声道共同播送，提供背景音乐和其它服务给企业和商店，到了1961年，美国联邦通讯委员会CC)核准播送立体声道，这将信号多路的想法扩大到立体音频的产生。立体多路信号的一项要求是兼容于众多现有的调顿单声道收音机，为了达成这个目标，多路信号MPX的0-15kHz基带部份须同时包含左声道)和右声道（®信息+），让单声道收音机也能收听立体广播。除此之外，它还会利用(L)信息对2353k州z基带顿谱内的38k州z物制副载被进行振幅调变，以便提供立体音效。多路信号还会包含一个19kHz的前导信号，协助调频立体接收 www.scitc.com.cn 7/41 《高類电子技术》精品魔源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 7 / 41 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课第 3 章小型无线数字广播系统的实现调频广播已成为全球最主要的大众传播媒介之一。由于世界各地购买和使用调频收音机的听众不断增加，越来越多的便携式产品设计人员开始将调频收音机功能加入其产品，例如 MP3 播放机和行动电话。了解调频收音机的基本原理可以协助设计人员开发更高效能的产品，包括传统的独立收音机或下一代多用途装置。 3.1 FM 调频技术介绍 Edwin H. Armstrong 是无线广播技术的发展先驱之一，他在 1918 和 1933 年分别发明了超外差无线接收机和调频技术，这两项概念和他在 1912 年发展的再生电路技术已成为现代无线电子的基础。调频收音机在 1940 年问世时仅支持单声道，立体声则要到 1960 年才出现。频率调变是模拟角度调变的一种，它会利用携带信息的基带信号改变载波频率，这些基带信号通常称为信息或信息信号 m(t)。调频广播通讯最常传送音频信号，但它也能传送带有低带宽数字信息的数字数据，这些数字信息在欧洲称为无线数据系统(RDS)，在美国则称为无线广播数据系统(RBDS)。单声道音频广播在 1961 年以前是调幅、调频和电视的标准，当时的调频广播还包含辅助通讯授权(Subsidiary Communications Authorization，SCA)服务，它会通过多路方式与主要声道共同播送，提供背景音乐和其它服务给企业和商店。到了 1961 年，美国联邦通讯委员会(FCC)核准播送立体声道，这将信号多路的想法扩大到立体音频的产生。立体多路信号的一项要求是兼容于众多现有的调频单声道收音机，为了达成这个目标，多路信号(MPX)的 0-15kHz 基带部份须同时包含左声道(L)和右声道(R)信息(L+R)，让单声道收音机也能收听立体广播。除此之外，它还会利用(L-R)信息对 23-53kHz 基带频谱内的 38kHz 抑制副载波进行振幅调变，以便提供立体音效。多路信号还会包含一个 19kHz 的前导信号，协助调频立体接收

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