数字音频广播接收机前端设计

杨洁

摘 要：随着科学技术不断发展，我国广播电视事业取得了进一步发展，数字化逐渐成为广播发展的必然趋势。接收机前端作为数字音频广播的在重要组成部分，是连接射频与基带的桥梁，其设计合理与否直接影响接收机性能，如何更好地设计广播接收机前端受到越来越多的关注。本文将对数字音频广播概念及前端接收机结构进行分析和研究，并阐述数字音频广播接收机前端设计模式，旨在推动我国广播电视事业可持续发展。

关键词：数字音频广播；接收机；前端设计

前言：近年来，广播已经成为了人们信息获取和娱乐的重要媒介，然而，受到互联网等因素的影响，传统模拟广播已经难以满足现代人们的需求，在很大程度上影响广播进一步发展。数字音频广播以其随时、随地的优势，得到了广泛推广和普及。为了提高数字音频广播质量，加强对其接收机前端设计的研究具有现实意义。

一、数字音频广播概念及前端接收机结构

（一）概念

数字音频广播实际上是调幅广播和调频广播之后的第三代广播，主要是将计算机等技术作为基础，利用数字化处理方式实现广播目标和任务。数字音频广播具有真实、噪声小等优势，能够为用户带来全新的听觉体验[1]。

（二）结构

数字音频广播前端接收机结构主要包括以下三种：

首先，高中频超外差。高中频超外差结构是一种应用范围比较广泛的结构，能够获得大而稳定的增益和良好的频率选择，但是，其中频滤波器多使用陶瓷等材质，使得难以在芯片上集成，同时还存在镜频干扰的状况，难以确保质量。

其次，零中频。零中频概念提出较早，但是发展较慢，甚至出现了停止发展的情况。在发展的过程中，零中频在很大程度上解决了高中频的弊端，但是又出现了新的问题，混频器与放大器之间的隔离效果不尽人意，且易出现干扰，相对来讲不适合在数字音频广播接收机中应用。

最后，低中频。低中频介于前两者中间，解决了零中频的问题，有具有较高的集成度，但是其镜频抑制能力较差。

综上所述，在选择接收机前端过程中，要综合考虑实际情况，选择合理的结构。

二、数字音频广播接收机前端设计分析

（一）DAB设计

DAB接收机前端主要采用U2731B专用芯片，并围绕着该芯片进行外围电路等内容的设计。在接收机前端设计之前要确定设计方案。将天线接收的射频信号转变到中频，并将中心频率设置到标准值；另外，还需要扩大微弱信号，为了确保A/D变换器稳定运行，要保障AGC输出信号稳定，最后，要完成本振频率的AFC，通过三个环节确定设计方案，为下个环节工作奠定基础。

U2732B作为专用芯片，具有射频前端的主要功能，并由多个模块构成，例如：增益可控射频混频器、中频混频器等，本文主要采用二次变频方案，分别设置两个频率，由于该芯片具有良好的自动增益控制性能，而且电路所有控制参数都由总线接口输入进去，可以人为设置信号幅度、灵敏度等，并经由外部中频带通滤波器滤波，将其作为前端电路输出[2]。

基于此种芯片下外围电路设计的射频和中频滤波器设计，受到輸出信号幅度较大等因素的影响，本文采用电感、电容等无源器件进行设计。首先，对前端射频信号进行滤波处理，抑制镜像频率信号对接收效果的影响，提高广播质量。其次，中频主要通过第一、第二两个滤波器进行处理；最后，受到前端与基带相互独立的影响，需要将控制信号通过总线向芯片写入，以此来达到控制信号的目的。

通过对接收机进行实验发现，接收机符合标准，且性能、指标等良好，可以广泛使用。

（二）DRM可编程设计

目前，DRM已经成为了广播领域研究热点，由于数字信号处理器运算速度日渐提升，使得通信系统逐渐渗透其中，通信系统发射机将成为未来发展趋势。数字化无线电接收机具有性能优良、智能化处理等特点，且在一定程度上简化了接收机前端设计，通过对转化后的中频信号进行数字化，并进行编程变频器完成到基带，以此来降低码率输出。

由于存在多种数字音频广播体制，例如：DAB、DRM等，由此，可以设计出多体兼容可行方案。另外，模拟广播接收机将AM和FM两个频段接收机有机结合，而后，由于AM和DRM自身具有多模式等特征，将软件无线电融入其中，便能够设计出可编程数字下变频器。

DAB信号的射频载波频率范围是170MHz～230MHz，信号带宽1.536MHz，需要完成的功能包括将射频型号转变为中频信号、将微弱信号进行放大、完成本振频率AFC等。DRM接收机主要由前端模拟电路、模数转换电路等部分构成，而外围电路则由前端模拟电路、A/D变换电路和PDC电路组成，通过实际应用，这种模式能够实现兼容模拟广播和DAB、DRM数字广播的接收机前端，能够更好地提高广播质量，从而丰富人们的生活。就目前来看，广播主要采用模拟和数字广播并存的形式，吸取二者的精华，且越来越重视兼容的研究，主要是为了实现频率、宽带等之间的融合，为新技术能够推广奠定基础，从而提高广播质量，为研制符合我国标准的数字广播电视设备奠定了坚实的基础[3]。

（三）多制式兼容接收机设计

当前，世界广播发展的状况是模拟与数字广播并存，多种数字广播制式并存，同时这种状况在短时间内难以改变。因此，在对数字广播接收机进行设计的过程中应该对兼容多种体制的问题进行充分考虑。不同的数字广播体制中采用的激素都类似，例如在DAB与DRM中都采用的是OFDM调制，这些都为设计兼容不同标准的数字广播接收机奠定了一定的基础。不同的标准采用的频率、带宽等都存在一定的差异，导致其前端处理模块也不相同，在设计的过程中重视多制式兼容接收机的设计具有非常重要的现实意义。前文已经给出了DAB与DRM接收机前端的设计内容，将其作为多制式兼容接收机设计的基础。通过多制式兼容接收机中的模拟电路对DAB与DRM进行了整合；AD变换器一方面能够满足DRM前端采样率的要求，另一方面能够适应DAB前端4倍中频数字下变频算法；PDC 模块为 DRM 接收机相应模块增加 DAB 接收机数字正交解调的部分。

结论：根据上文所述，数字音频广播作为我国广播电视的重要组成部分，在社会主义精神文明建设等方面占据不可替代的位置。面对现代技术发展新形势，需要更好地进行接收机前端设计，促进广播质量的提高。本文主要从DRM和DAB两种模式入手，对二者接收效果进行分析，从而为我国广播事业可持续、健康发展提供支持。（作者单位：贵州工程应用技术学院）

参考文献：

[1] 陈静，彭安金，刘雨欣.基于余弦调制滤波器组的电力系统谐波分析[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2010，18（03）：259-261.

[2] 周永行，管华，董在望.DAB接收机中改进的数字下变频算法及实现[J].半导体技术，2012，20（05）：12-14.

[3] 陆迎光，仇润鹤，孙晓靖.中频软件无线电接收机中信号传输和处理技术[J].电子技术，2011，10（8）：158-159.