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數字調諧收音機是什么？數字調諧收音機原理分析

知識百科

 數字調頻收音機數字式調頻立體聲收音機采用飛利浦專用數字收音集成電路 ， 利用單片機控制 ， 用4位LED數碼管顯示接收信號的頻率 ， 通過手動按鍵來減小或增大接收信號的頻率值 ， 精度為0.1MHz ， 這種收音機與普通調頻立體聲收音機相比內置噪聲消除、軟靜音、低音增強電路設計 ， FM及MPX立體聲采用DSP處理器 ， 具有靈敏度高、噪聲小、抗干擾能力強、外接元件少、使用簡單等優點 。 數字收音集成電路與單片機采用I2C串行數據總線接口通訊 ， 用先進的SEEK硬件搜臺方式 ， 全頻段搜索只需4～5s ， 大大提高了搜臺速度 。
數字調頻收音機發展現如今隨著時代的發展 ， 收音機遍布家家戶戶 ， 隨處都能見到收音機的身影 ， 它為許多山村留守老人帶去了歡樂 ， 也時刻給他們傳遞著萬千世界不斷變遷的時代信息 。 然而之前所使用的收音機大多為模擬調諧收音機 ， 這種收音機由于其調諧都是可變電阻或者可變電感等硬件來進行調諧的 ， 且對于廣播信號的放大和聲音的還原也都是依靠于硬件 ， 故其具有頻率不夠精準和漂頻等缺點 ， 使得用戶在使用的時候具有極大的不舒適感[1] 。 鑒于此缺點和科學技術不斷發展 ， 出現了新一代的高科技收音機——數字調頻收音機 ， 數字調諧收音機采用PLL鎖相技術來搜索和鎖定頻率 ， 其最大的優點就是彌補了模擬調諧所產生的頻率不準確和漂頻等缺點 ， 使得人們在使用的時候具有極大的舒適感[8] 。 數字調諧收音機的出現促進傳統收音機更新換代 ， 因而其具有極大的市場潛力 。
數字調頻收音機的原理目前的收音機 ， 其輸入回路和本機振蕩回路一般是LC型 。 它們的調諧大多是用可變電容器進行 。 LC振蕩器的頻率穩定性和準確度不夠高 。 如果本機振蕩器采用穩定性很高的晶體振蕩器 ， 調諧就很不方便 。 解決這個問題的最流行方法是頻率合成法 。 利用頻率合成技術還便于實現自動調諧 ， 頻率數字顯示 ， 頻率預置等 。

數字調諧收音機是什么？數字調諧收音機原理分析

文章插圖

為了提高接收機的穩定性 ， 可利用頻率穩定性很高的晶體振蕩器作為振蕩源 ， 然后再取晶體振蕩器的整數倍作為本機振蕩的頻率 。 如果廣播電臺的頻率是按一定的間隔來分布的話 ， 則可采這些頻率的公約數作為基準頻率 ， 再按基準的頻率的約干倍來選臺 ， 這樣調諧得到的頻率是非常準確的 。
根據上述要求 ， 頻率合成的方法有兩種：一種是利用晶體振蕩頻率作為基準頻率 ， 再用其諧波進行倍頻、混頻、濾波 ， 以得到所需的頻率 ， 這種方法叫直接合成式 ， 其缺點是需用很多的晶體和帶通濾波器 ， 而且使用數學電路不方便 。 目前的收音機都是間接合成法 ， 它是由鎖相環（PLL）為核心組成的頻率合成器實現的 。 （還有一種方法是用微處理器產生的數字波形通過D/A轉換合成振蕩頻器）
PLL電路有兩個振蕩源 ， 一個是基準振蕩器（晶體) ， 一個是壓控振蕩器（VCO） ， 從壓控振蕩器VCO取出信號 ， 經過分頻器分頻可得到基準頻率（由基準振蕩器輸出經過預分頻器N1分頻后得到為f0/N1)相同的頻率fo/N1,加至相位比較器 ， 與基準頻率比較 。 若有誤差則誤差電壓由比較器輸出 ， 經過低通濾波器送至VCO,調節其振蕩頻率使其與基準頻率一致（鎖定頻率） ， 。 在鎖定的情況下壓控振蕩器VCO的振蕩頻率就可按分頻比的比值作為倍數調節 。 也就是只要調整分頻比的比值就可以使VCO取基準頻率的任意倍數頻率作為本機振蕩器的頻率 。 因此過去改變可變電容調節本機振蕩的工作 ， 現在就只要調整程序可控分頻器的分頻比（N2）就可以了 。
基準頻率輸出送至的預頻器的分頻比(N1) ， 對某一型號的收音機的某一波段來說是固定不變的 ， 而程序可近分頻器的分頻比N21是隨控制部分指令的不同而改變 。 程控分頻器受其工作頻率的限制 ， 所以增加一級預分頻器先分頻一個 ， 再送入程控分頻器 。 同時 ， 為避免由于預分頻器的加入而導致頻率間隔和頻率范圍等條件的改變 ， 在基準晶體振蕩器的頻率輸出端也加了一個分頻器 。 在鎖定的情況下 ， 若在程控分頻器的輸入端加上被分頻的信號 ， 當對該信號進行N2分頻時 ， 計數器就對輸入信號計數到N2 。 達到N2之后 ， 又從頭開始計數 ， 如此重復運輸和 ， 其重復弶相當于原輸入信號頻率的1/N2倍 ， 因此達到分頻要求 。
若設預分頻器、分頻器之分頻比N1=20,晶體振蕩器的頻率f0=100khz,是基準頻率fs=f0/N1=100/20=5khz,已知我國fm 接收范圍是87-108Mhz,中頻為10.7Mhz,若采用超外差方式 ， 則本機頻率的范圍應是(87+10.7)Mhz到(108+10.7)Mhz,即97.7Mhz-118.7Mhz ， 那么程控分頻器的分頻比N2的變化范圍很容易計算出來 。
    本機頻率fr=N2*f0,而f0=N1*fs,所以fr=N2*(N1*fs),則N2=fr/(N1*fs)
當接收87Mhz信號時 ， fr=(87+10.7)Mhz=97.7Mhz,此時 ， N2=97.7*10^3/(20*5)=977,當接收108信號時 ， fr=(108+10.7)Mhz=118.7Mhz.此時,N2=118.7*10^3/20*5=1187 。
可見 ， 只要改變N2,由fr=N2*(N1*f0)可以得到任意的本機振蕩頻率fr.N2控制部分 ， 可由微處理器或采用專用集成電路進行控制 。 這種微處理器或專用集成電路同時還可兼做頻率數字顯示 ， 自動調諧 ， 頻率預置等多種功能 。
數顯機與數調機的原理區別【數字調諧收音機是什么？數字調諧收音機原理分析】數顯機雖用數字顯示 ， 可是它顯示的數字是通過本機振蕩器的頻率經過放大 ， 分頻 ， 在一定的時間間隔內對其行計數得出來的 。 其本振電路跟普通收音機沒有多大區別 。
自動搜索調諧
自動搜索調諧有多種形式:
        1)機電式 ， 其方法是由一個伺服電機帶動收音機調諧電路中的電感（調磁芯）或電容 ， 當調到一個電臺時 ， 一個反饋信號使電機停轉 ， 收音機即調諧于該電臺上 。 這種方式目前極小采用
        2)電子掃描式(非PLL電路） 。
對于采用變容二極管調諧(不是PLL電路）的收音機 ， 通過專用的電路(可以是微處理器通過D/A轉換或鋸齒波信號發生器）產生由低至高或由高至低的掃描電壓 ， 當在掃描過程中到達某一個頻率點時恰好遇上該處有電臺廣播 ， 則該電臺信號會立即進入到收音機 ， 使其處于調諧狀態 ， 中放就有中頻信號輸出 ， 經檢波后可得到一個直流控制電壓（或者直接利用AGC電壓） ， 其控制電壓立即促使掃描信號停下 。
         3)PLL式
原理同第2種方式 ， 只不過是通過改變PLL的可變分頻器分頻比代替改變變容二極管的電壓 。