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射頻/無線  

一個完整的數位音訊廣播(DAB)接收機方案

上網時間: 2005年08月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:DAB  數位音訊廣播  調頻  FM  正交頻分多路再使用 

本文提出的DAB接收機方案採用三顆高度整合的IC,能進行VHF BIII接收和L頻段接收,並具有良好的通道選擇及出色的頻率選擇性。

目前,調頻(FM)接收常常因多徑干擾而失真或中斷,特別是在使用行動接收機的時候(如在汽車中接收)。導致這種現象的主要原因是來自山峰或建築物的反射,這些反射使主訊號的相位產生偏移並導致調頻載波失真。

一項新的廣播傳輸標準-數位音訊廣播(DAB)透過以下方法可克服這些缺點,即:採用長符號時間與特殊保護間隔,在以200km/h速度行動並使用簡單桿式天線的接收機上提供近似CD品質的立體聲音訊。該方法導致的傳輸速率的減少可透過採用多載波正交頻分多路傳輸(OFDM)技術進行補償,而由多徑傳輸帶來的其它反射效應則可用在DAB傳輸技術中以增強主訊號。

有四種針對不同應用和頻率而優化的DAB傳輸模式,其中最重要模式是用於地面單頻網(SFN)的模式1與用於傳輸距離有限的中等規模網路的模式2。

圖1:DAB接收機的原理簡圖

Atmel公司能提供完整的DAB晶片組。該晶片組具有三顆高度整合的IC用於DAB接收,其中兩顆IC覆蓋DAB調諧器的類比功能,第三顆則是DAB基頻IC。

這個基頻IC包含一個通道解碼器、一個源解碼器以及一個數據解碼器,負責快速傅立葉變換(FFT)、維特比(Viterbi)解碼、數據處理以及源解碼。

此DAB接收機將DAB訊號從175MHz至240MHz頻率轉換成固定中頻(IF)頻率。IC的訊號通路包括一個可變增益輸入放大器和一個帶有整合表面聲波(SAW)濾波器驅動電路、將訊號轉換成38.912MHz固定IF的下變頻器。訊號通過SAW濾波器後,在可變增益放大器(VGA)中被再一次放大以及下變頻(下變頻為可選)。

在這?,一個整合的自動增益控制(AGC)環路透過調整內、外部VGA或可變衰減器的增益控制SAW濾波器上的射頻(RF)功率。為提供最佳中頻輸出功率,另一個AGC環路則調整DAB接收機IF輸出端上的VGA增益。

這兩個AGC環路的時序可獨立調節,因而可提供良好的通道選擇及出色的頻率選擇性(即避免受鄰近通道或其它訊號源的干擾)。輸入RF訊號透過兩路射頻輸入中的一路饋入DAB接收機。

DAB接收機包括一個壓控振盪器(VCO)和一個小數分頻PLL電路,以便產生必需的本振(LO)訊號,該訊號被鎖定在整合晶振的頻率上或者外部參考頻率上。參考頻率訊號從一個輸出接腳上獲得以便連接到L頻段下變頻器IC。三個開關和三個類比數位轉換器(DAC)用於自動調諧器排隊(ATA)。DAB接收機的全部功能可透過一條來自基頻晶片的二線匯流排進行控制。

為將L頻段(1.452GHz至1.492GHz)DAB接收增加到調諧器中,必須使用L頻段下變頻器。這個IC包括一個混頻器以便將輸入訊號從L頻段下變頻到DAB接收機IC可處理的頻段。L頻段下變頻器IC則包含一個用於產生LO訊號的PLL受控振盪器,以及一個包含在AGC環路中的VGA。這個AGC環路亦可用來控制外部LNA或衰減器。

L頻段下變頻器IC的功能完善,具有使AGC環路、內部VGA與混頻器無效的低功率模式。振盪器與PLL環路即使在低功率模式下也能保持活動狀態,以便提供從VHF BIII(175MHz至240MHz)接收向L頻段接收的快速切換。

DAB調諧器使用外部LNA進行VHF BIII與L頻段接收。這兩個LNA均包含在由L頻段下變頻器或DAB接收機控制的AGC環路中。利用DAB接收機中的一個開關在VHF BIII與L頻段接收之間進行切換,就是說,在VHF BIII接收時,它選擇外部LNA並將L頻段下變頻器IC切換至低功率模式。

DAC用來控制ATA。ATA這項獨特技術已應用在Atmel調諧器IC中,以實現無需進一步排序便可進行自動通道選擇。ATA的主要優勢是具有良好的通道選擇性,可獲得出色的調諧器性能。ATA利用變容二極體將可調諧帶通濾波器的中心頻率調整到接收頻段的所需頻率。由於可調諧帶通濾波器的3dB頻寬大約是6dB,所以在進入SAW濾波器以前,就可能獲得良好的選擇性。

圖2:Atmel的DAB調諧器。

在VHF BIII接收時通過調諧器的訊號串流如下:天線訊號首先由可調諧濾波器進行帶通濾波,可利用VCO電壓及一個DAC調整這個濾波器。然後,訊號由外部的增益受控LNA進行放大後,由下一個可調諧濾波器再次進行帶通濾波。這個濾波器利用另外兩個DAC及VCO電壓進行調整。此時訊號通過射頻埠1進入DAB接收機,並由內部VGA進行放大。後面的混頻器再將輸入訊號轉換到38.912MHz的固定中頻,這可透過將VCO及PLL調整到所需的本振頻率來完成。然後,DAB訊號進入SAW濾波器,SAW濾波器將濾除在調整過的DAB通道之外的所有訊號。最後,訊號再次進入作為額外VGA級和可選混頻器級的U2731B晶片。

L頻段接收的訊號串流包括一個增益可調的外部LNA與一個固定帶通濾波器。訊號饋入L頻段下變頻器,在這?訊號再次被VGA放大並下變頻到190MHz至230MHz頻段內。然後,訊號由可調諧濾波器進行帶通濾波,該濾波器利用DAB接收機IC的兩個DAC及VCO電壓進行調整。最後,訊號饋入DAB接收機RF埠2,後面的訊號串流則與上述VHF BIII接收的訊號串流一樣。

由於DAB訊號是一個頻寬約為1.5MHz的OFDM訊號,因此放大器與混頻器擁有出色的線性度非常重要。為減少頻率失真,可調諧濾波器與SAW濾波器應該在DAB訊號的1.5MHz頻寬內具有較低的頻率響應。

調諧器對於VHF BIII接收的噪音大約為3.5dB,對於L頻段接收不到5dB,且對這兩個頻段都有大約100dB的動態範圍。對VHF BIII及L頻段來說,使用上述調諧器的DAB接收機的選擇性要好於-95dBm。無需改變任何元件,這兩個接收頻段就都可獲得+10dBm的大訊號性能。另外,建議採用EEPROM儲存用於ATA機制中的DAC頻率相關值。如,採用簡單二線匯流排的EEPROM很容易整合到DAB調諧器中。

DAB的出色品質使其自然而然地成為FM無線電廣播的替代。目前,全球有超過3億人可接收大約600套DAB廣播節目。新型DAB IC與晶片組的出現將加快人們對這個新興廣播標準的認可。

供稿:Atmel公司





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