HD Radio接收機的設(shè)計

時間：2008-04-03 15:12:00

關(guān)鍵字：接收機 RADIO HD FM

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[導(dǎo)讀]HD Radio(High-Definition Radio)是一種數(shù)字廣播技術(shù)，但和衛(wèi)星廣播有所不同。衛(wèi)星廣播直接接收2.3GHz頻率范圍的衛(wèi)星信號，而HD Radio的工作頻率則和當(dāng)前分配給AM和FM電臺的頻率是一樣的。

HD Radio(High-Definition Radio)是一種數(shù)字廣播技術(shù)，但和衛(wèi)星廣播有所不同。衛(wèi)星廣播直接接收2.3GHz頻率范圍的衛(wèi)星信號，而HD Radio的工作頻率則和當(dāng)前分配給AM和FM電臺的頻率是一樣的。利用正交頻分復(fù)用(OFDM)數(shù)字技術(shù)，HD Radio將新的數(shù)字信號放置于現(xiàn)有AM和FM邊帶中的任一個之上。在AM波段上(頻率為530~1,705kHz)，常用的模式是同時聯(lián)播，即將同一個節(jié)目以模擬和數(shù)字兩種格式進行發(fā)射。以前的廣播將忽略數(shù)字內(nèi)容，而數(shù)字廣播則會接收數(shù)字信號。

在典型的HD Radio接收機中，前端或者調(diào)諧器將AM和FM信號轉(zhuǎn)換成IF，ADC將IF數(shù)字化，DSP芯片處理所有其它的廣播功能，DAC驅(qū)動立體聲功率放大器，而內(nèi)置的嵌入式控制器則運行各項功能，包括調(diào)諧功能和LCD顯示。

現(xiàn)在有多種前端調(diào)諧器可供選擇。例如，Atmel公司的T4260 BiCMOS芯片被iBiquity認證為可以用于AM/FM車用或家用桌上廣播。它有兩個RF路徑，一個用于AM，另一個用于FM。從天線獲得的信號會輸?shù)交祛l器中，這個混頻器將AM波段向上變頻為10~25MHz的IF。一般情況下，它最終會設(shè)置為流行的10.7MHz，這樣就有很多陶瓷IF濾波器可供選擇。在FM路徑中，信號向下變頻到10.7MHz。

典型的HD Radio接收機的結(jié)構(gòu)框圖。

鎖相環(huán)(PLL)合成器為兩個混頻器提供局部振蕩器信號。AM的增量調(diào)諧為1kHz，而FM的增量調(diào)諧則為12.5/25/50kHz。也提供用于AM和FM的獨立快速自動增益控制(AGC)塊。增益可以通過內(nèi)部DAC來改變，RF電路的增量為1dB，而IF電路則是2dB。另外還包括了一個用于調(diào)諧和控制的三線串行總線。

恩智浦(NXP)半導(dǎo)體公司的TEF6721HL和Atmel的芯片相似，但它也包括了31m、41m和49m的短波波段和VHF FM天氣波段。I²C接口被用來調(diào)諧和控制。這兩種IC都要求必需的天線、阻抗匹配和其它的前端元件。

Alps Electric公司的TDGA2全集成屏蔽調(diào)諧器是針對AM和FM波段中的IBOC信號而設(shè)計的。輸出為10.7MHz。提供一個I²C總線用來進行調(diào)諧和增益控制及其它控制。來自調(diào)諧器的IF信號接著必須在ADC中被數(shù)字化。德州儀器(TI)的AFEDRI8201將10.7MHz IF信號傳送給一個可編程增益放大器，然后傳送給ADC。這個12位的轉(zhuǎn)換器以80Msps的速率對IF信號進行采樣，并給外部DSP芯片提供接口。

DSP執(zhí)行所有的解壓縮、解交織、解碼和解調(diào)功能。作為HD收音機用DSP芯片的主要供應(yīng)商，TI在TMS320DRI300/350基帶芯片上編入了iBiquity授權(quán)的所有HD Radio軟件。它們可以執(zhí)行所有AM和FM功能，并能進行音頻后處理，同時還支持MP3和WMA。它們還有用于外部嵌入式控制器、啟動EEPROM或閃存以及解交織DRAM的接口。輸出針對可兼容DAC而設(shè)計。

盡管TI是目前用于HD Radio的DSP的主要供應(yīng)商，但NXP也占有一定的份額。NXP的SAF3550 HD Radio數(shù)字基帶處理芯片采用了帶有片上高速緩存的強大的ARM946處理核，還集成了可編程基帶輸入及音頻輸出采樣率轉(zhuǎn)換器，與TEF6721HL調(diào)諧器兼容。

HD Radio面臨一個主要問題是由DSP和嵌入式處理器引起的電磁干擾(EMI)。為減少敏感的RF接收器電路受到的干擾，以及滿足FCC的B類輻射測試，大多生產(chǎn)商不得花費大量時間來設(shè)計能將EMI干擾減至最小的電路板。雖然濾波可消除大部分干擾，但有些時候仍需采用屏蔽保護。

最后，如果要設(shè)計一個HD Radio，必須首先和iBiquity公司取得聯(lián)系以獲得許可信息。iBiquity公司擁有該技術(shù)的專利，并授權(quán)給發(fā)射器和接收器的生產(chǎn)商。它還有完整的測試和認證程序，用來確保符合NRSC-5A標準。目前，iBiquity已經(jīng)認可了Radiosophy公司的MultiStream HD桌上廣播接收器。這一產(chǎn)品采用了Alps的調(diào)諧器和TI的芯片。FM的信噪比是78dB，而AM的信噪比則為50dB。MultiStream的多播能力讓使用者可以從FM信號中選擇多個數(shù)據(jù)流。AM和FM天線是內(nèi)置式的，也可以和外部天線進行連接。聲音來自于帶有4V揚聲器的雙通道8W放大器。128x64像素帶背光LCD顯示器可以顯示HD標準中規(guī)定的時間、頻率和滾動信息。

它的其它特點包括一個立體聲耳機迷你插口和一個USB端口，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和計算機將軟件升級上載到DSP中。它還集成了RCA拾音插座輸出，這個輸出采用的是Sony/NXP數(shù)字接口(S/PDIF)數(shù)字格式。一個S/PDIF Toslink光學(xué)輸出插口將數(shù)字音頻直接發(fā)送到一個帶有更大揚聲器的外部立體聲放大器中。