VMR6512設(shè)計(jì)的高品質(zhì)無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)器

無線FM音頻轉(zhuǎn)發(fā)器可以將音頻信號調(diào)制成高頻信號，在一定距離內(nèi)用調(diào)頻收音機(jī)進(jìn)行接收。無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)器被大量地應(yīng)用于無線耳機(jī)、車載MP3轉(zhuǎn)發(fā)器、會議廣播、樓宇及公園廣播等地方。最簡單的無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)器可以只用一個(gè)三極管構(gòu)成，如下圖所示：
  
圖一 單管音頻FM轉(zhuǎn)發(fā)器

上圖采用1只三極管9018構(gòu)成振蕩器。音頻信號從三極管基極輸入，利用B-E結(jié)的變?nèi)荻O管特性實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。該電路雖然簡單，但音質(zhì)很差，振蕩電路穩(wěn)定性非常不好，電壓的改變，人體或金屬物在天線附近出現(xiàn)都會改變振蕩頻率從而導(dǎo)致接收端的不穩(wěn)定。而且該電路只能傳送單聲道的音頻，使用者無法聆聽到高品質(zhì)的立體聲音樂。

復(fù)雜一些的立體聲轉(zhuǎn)發(fā)器采用集成電路，最常用的是RoHM公司的BA1404。該電路集內(nèi)部集成了立體聲編碼器，可以產(chǎn)生19kHz的立體聲導(dǎo)頻信號隨音頻一起發(fā)射。如果收音機(jī)有立體聲解碼功能就能解調(diào)出立體聲音樂了。BA1404的應(yīng)用電路如下圖所示：
  
圖二  BA1404應(yīng)用電路

與單管的轉(zhuǎn)發(fā)器比較，BA1404不僅可以傳送立體聲信號，而且音質(zhì)也有了明顯提高，但是分離度、頻響等指標(biāo)仍然不是很理想，BA1404的音質(zhì)距離欣賞高質(zhì)量音樂仍然有相當(dāng)大的差距。由于BA1404內(nèi)部采用的仍然是LC振蕩器，因此頻率的穩(wěn)定性仍然不夠好，容易產(chǎn)生頻漂的現(xiàn)象。現(xiàn)在市面上有相當(dāng)多的采用BA1404的車載音頻轉(zhuǎn)發(fā)器或者無線耳機(jī)成品出售。
    要打造出廣播級的音質(zhì)，并且頻率又非常穩(wěn)定的FM無線轉(zhuǎn)發(fā)器，則需要采用數(shù)字音頻預(yù)處理以及頻率合成等復(fù)雜技術(shù)。由于成本和復(fù)雜程度等原因，這些技術(shù)通常都只用在廣播電臺，而普通用戶很難接受。
那是不是高穩(wěn)定度、Hi-Fi音質(zhì)的音頻轉(zhuǎn)發(fā)器就與普通用戶無緣了呢？北京瑞宇飛科技有限公司開發(fā)的無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊VMR6512很好地解決了成本與音質(zhì)和頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，讓所有的人都能以很低的成本享受到廣播級別的音質(zhì)。
下圖是VMR6512無線音頻調(diào)制模塊的內(nèi)部框圖。
  
圖三  VMR6512 無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)器框圖 [!--empirenews.page--]

VMR6512無線音頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊具有以下特點(diǎn)：

•  廣播級的音質(zhì)
•  全集成封裝，無需任何外部元件即可工作
•  音頻采用DSP進(jìn)行處理，為高音質(zhì)提供了保證
•  采用頻率合成技術(shù)，振蕩頻率高度穩(wěn)定
•  輸出功率可調(diào)，最高可達(dá)115dBuV
•  頻率范圍88.0MHz-108.0MHz，低端可根據(jù)要求擴(kuò)展到76.0MHz
•  可輸入模擬音頻或數(shù)字音頻
•  具備外部UART接口，可用外部CPU或PC機(jī)方便地進(jìn)行控制
•  提供頻率設(shè)置UP/DOWN輸入，方便獨(dú)立使用

該模塊可應(yīng)用于：

•  Hi-Fi無線耳機(jī)
•  車載MP3音頻轉(zhuǎn)發(fā)器
•  無線話筒
•  會議廣播系統(tǒng)
•  樓宇音樂播放
•  公園音樂播放
•  視聽娛樂設(shè)備附件
•  校園廣播電臺

    VMR6512內(nèi)部由一個(gè)CPU對整個(gè)模塊進(jìn)行控制。外部處理器可以通過UART串口與模塊進(jìn)行通信，對模塊的頻率、發(fā)射功率、接口模式等進(jìn)行設(shè)置。此外，模塊還提供了UP和DOWN兩個(gè)引腳，以便在沒有外部CPU或控制串口的情況下進(jìn)行頻率調(diào)整。模塊默認(rèn)上電發(fā)射頻率是100.0MHz，UP或者DOWN引腳上每給一個(gè)低電平脈沖，則發(fā)射頻率升高或者降低0.1MHz。如果在這兩個(gè)引腳上連續(xù)保持低電平，則發(fā)射頻率每0.3秒改變一次。
音頻信號接口可以是普通的模擬音頻輸入，也可以是數(shù)字音頻輸入。模擬音頻首先經(jīng)過音頻A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再進(jìn)入DSP進(jìn)行處理。數(shù)字音頻提供了常用的I2S，left-justified和DSP等三種接口模式，幾乎能夠與所有的codec或者DSP進(jìn)行無縫連接。
    音頻信號數(shù)字化之后，DSP會對信號進(jìn)行濾波、預(yù)加重、導(dǎo)頻產(chǎn)生等一系列處理。由于是在數(shù)字域進(jìn)行處理，因此具備了模擬電路無法企及的優(yōu)勢，為高音質(zhì)提供了前提保障。
    模塊內(nèi)還集成了自動增益控制（AGC）功能，當(dāng)輸入音頻超過一定閾值，AGC會自動將音頻信號進(jìn)行衰減避免失真的出現(xiàn)。而當(dāng)音頻信號低于某一閾值，AGC電路又會將音頻信號進(jìn)行一定程度的放大，從而保證了接收端始終有合適的音量輸出。
    經(jīng)過DSP處理之后的信號再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，送入高頻調(diào)制器進(jìn)行FM調(diào)制。高頻信號通過頻率合成的方式產(chǎn)生，頻率可以以10KHz的步進(jìn)進(jìn)行調(diào)整，頻率范圍從88.0MHz-108MHz連續(xù)可調(diào)，若有特殊需要還可以擴(kuò)展至76.0-108.0MHz。FM調(diào)制信號的頻偏也可以進(jìn)行精確調(diào)整，不過通常不建議用戶自己進(jìn)行設(shè)置。輸出FM信號的功率最大為115dBuV，空曠地帶傳輸距離可達(dá)五六十米。
下圖是VMR6512的外形及引腳：
  
圖四  VMR6512模塊外形及引腳說明

    VMR6512模塊的外形尺寸僅為25mmx15mmx3.8mm（長x寬x高），可以方便地嵌入無線耳機(jī)和車載MP3音頻轉(zhuǎn)發(fā)器等小型設(shè)備中。
    下圖是VMR6512的元件符號及引腳說明：
 
圖五  VMR6512元件符號
表一  VMR6512引腳說明

下圖是VMR6512的參考設(shè)計(jì)電路圖：
 
圖六  VMR6512參考設(shè)計(jì)電路
    上圖的參考設(shè)計(jì)是基于VMR6512獨(dú)立工作模式的設(shè)計(jì)。其中S1和S2分別用于調(diào)整頻率升高和降低。S3用于整個(gè)模塊的Reset。天線采用75cm長度的導(dǎo)線會獲得比較好的效果。
    當(dāng)然也可以利用單片機(jī)或者PC機(jī)來對VMP6512進(jìn)行控制，并且駁接數(shù)字信號，這樣能進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)發(fā)器的靈活程度并獲得更高的音質(zhì)。如何通過串口對VMR6512進(jìn)行控制本文不再贅述。
    通常情況下VMR6512的發(fā)射距離在空曠地帶可以達(dá)到五六十米以上（視天線和收音機(jī)靈敏度而定），足以滿足大多數(shù)需求。在一些特殊的應(yīng)用中如果需要傳輸更遠(yuǎn)的距離，可以用VMR6512配合北京瑞宇飛科技有限公司的另一產(chǎn)品——VMR6700高頻功率放大器將發(fā)射距離延長到1.5公里以上。當(dāng)然這需要取得相關(guān)部門的許可。
    VM系列模塊采用耐高溫的材料進(jìn)行封裝，因此可以采用回流焊進(jìn)行焊接。在業(yè)余條件下用電烙鐵焊接也是非常方便的。準(zhǔn)備一把尖頭烙鐵和一些細(xì)焊錫絲（1mm以下最佳）。先在焊盤上涂上一些助焊劑，然后將模塊放到準(zhǔn)確的位置，使模塊上的引腳與焊盤一一對應(yīng)好。將焊錫絲放入半孔缺口，用烙鐵輕輕觸碰焊錫絲，很快焊錫就會融化并且將模塊的半孔焊盤與底板的焊盤牢固地焊接在一起。焊接的操作如下圖所示：
 
圖七  VM系列模塊的手工焊接