利用調(diào)頻立體聲基帶傳送數(shù)據(jù)信息的原理及實(shí)現(xiàn)

1、    利用調(diào)頻立體聲基帶傳送數(shù)據(jù)信息的原理及實(shí)現(xiàn)        李 華1, 鄭 明1, 范 雄1 時間:2009年01月16日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘? 要：關(guān)鍵詞： 調(diào)頻立體聲? 廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS) 副載波? 同步?1 數(shù)據(jù)

2、廣播原理1.1技術(shù)原理所謂RDS技術(shù)是利用調(diào)頻多工技術(shù),在調(diào)頻廣播的富余頻帶內(nèi)增設(shè)一個副載波信道,用以傳送數(shù)據(jù)信息。?在圖1中,RDS數(shù)據(jù)信號占用了57±2.4kHz的基帶頻率,它不會干擾立體聲廣播,也不會降低其質(zhì)量,同時,它也不會受到廣播節(jié)目的干擾。1.2信息發(fā)送格式?1.3 信源編碼及解碼? 相應(yīng)地生成矩陣G。發(fā)射端通過一個16信息比特m(x)與16×26的G矩陣相乘,所得結(jié)果再與每個塊特有的偏置字(10個比特)模二加,便產(chǎn)生一個26比特的數(shù)據(jù)系列。接收端RDS解碼器獲得RDS時鐘信號和RDS數(shù)據(jù)信號。接收到的無差錯的比特系列與校驗(yàn)矩陣H相乘,便得到偏置字所對應(yīng)的伴隨式

3、(校驗(yàn)字),從而建立起數(shù)據(jù)流的塊同步和組同步。實(shí)際上,把偏置字加到每一塊里,就等同于把誤碼加到每一塊里,即偏置字相當(dāng)于誤碼系列。如果信道上沒有別的誤碼,在收到的信息里就能通過計算伴隨式找到偏置字,從而確定接收到的數(shù)據(jù)塊是A、B、C、D中的哪一塊,即實(shí)現(xiàn)了同步。2 信息發(fā)射系統(tǒng)及編碼器2.1發(fā)射系統(tǒng)框圖計算機(jī)用來編輯將要發(fā)送的各種數(shù)據(jù)信息,如廣告、路況信息等,由控制管理程序通過RS232串行口發(fā)送到FM-RE602編碼器。FM-RE602是RDS信號編碼器,它接收主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)信息,并產(chǎn)生符合RDS規(guī)范的數(shù)據(jù)鏈,該數(shù)據(jù)流經(jīng)過波形變換后,同57kHz的副載波信號進(jìn)行抑制副載波的雙邊帶調(diào)幅,最后送到

4、VHF/FM發(fā)射機(jī)上去。從圖3可以看出,利用調(diào)頻立體聲廣播發(fā)送數(shù)據(jù)信息只需在原有基礎(chǔ)上增加一臺計算機(jī)和FM-602編碼器即可達(dá)到目的。?2.2 FM-RE602編碼器RDS編碼器是發(fā)射系統(tǒng)的重要部件,目前國內(nèi)尚無此類產(chǎn)品,而國外RDS編碼器電路復(fù)雜、價格昂貴。為此,研制開發(fā)了符合RDS規(guī)范的FM-RE602編碼器。編碼器從主機(jī)接收的數(shù)據(jù)信息是二進(jìn)制的數(shù)據(jù)系列。由于矩形脈沖的頻譜很寬,在數(shù)據(jù)傳輸過程中為了節(jié)省頻帶,需要將二進(jìn)制數(shù)據(jù)系列中的1和0分別變換成圖4所示的固定波形。?該波形作為調(diào)制信號,送往一個乘法器電路,與57kHz副載波相乘,其輸出便是二相差分相移鍵控信號(DPSK),其頻譜分布如圖

5、5所示。?與國外編碼器采取硬件濾波方法獲得圖4所示的輸出波形不同的是,FM-RE602編碼器使用了波形合成法,即是將理想波形取樣后,存放在1K字節(jié)存儲器中,并通過D/A變換器輸出對應(yīng)波形。FM-RE602編碼器硬件框圖如圖6所示。單片機(jī)MCU選用80C31,其串行通訊口經(jīng)MAX232芯片驅(qū)動后,通過9針插頭三線(Tx,Rx,GND)方式接到主機(jī)。?圖6中,中斷的頻率為1187.5Hz,接到80C31的外部中斷0,CPU計數(shù)到26,就發(fā)送出一塊數(shù)據(jù)。其控制程序根據(jù)數(shù)據(jù)塊中的0和1的狀態(tài)從EPROM中取出相應(yīng)的波形數(shù)據(jù),經(jīng)DAC0832后,形成了所要的波形。乘法器選用MC1496,一路為57kHz

6、載波信號,另一路為D/A輸出信號,相乘得到抑制載波的信號。因?yàn)槭欠讲ㄕ{(diào)制,所以此信號包含許多諧波頻率成分。為得到純凈信號,需經(jīng)過帶通濾波,濾波器選用MAX275四階帶通濾波器,其f0=57kHz,Bf=4.8kHz, Q=f0/Bf=11.875。該信號經(jīng)測試,完全符合RDS規(guī)范要求。3 數(shù)據(jù)信息接收裝置接收卡硬件框圖如圖7所示。接收卡工作在調(diào)頻頻段內(nèi)的某一特定頻率,因此前端部分與普通調(diào)頻收音機(jī)相似,包括高頻放大、混頻、中放等?；祛l信號放大后,經(jīng)過57kHz帶通濾波器,送至RDS解碼芯片。RDS解碼芯片選用SAA6579T,它直接采樣輸入信號并輸出時鐘和數(shù)據(jù)。輸出的時鐘信號作為同步信號接到MCU的外部中斷輸入口,由中斷服務(wù)程序通過P1.0口讀取數(shù)據(jù)。?通過硬件電路雖然能恢復(fù)出發(fā)射端送來的二進(jìn)制系列的數(shù)據(jù)信號,但還需通過軟件方法找到同步字、糾錯、除去冗余位,將有效的數(shù)據(jù)信息通過串行口發(fā)送到信息顯示裝置,其軟件流程如圖8所示。?利用調(diào)頻立體聲基帶信號傳送數(shù)據(jù)信息,只需在各地現(xiàn)有調(diào)頻臺的基礎(chǔ)上,在發(fā)射端增加一臺FM-RE602編碼器即可對在無線電波覆蓋范圍內(nèi)的信息接收裝置進(jìn)行信息傳輸,具有覆蓋面廣、投資少、見效快的特點(diǎn)。經(jīng)在武漢、哈爾濱等地進(jìn)行的試驗(yàn)表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸可靠,對主信道信號沒有產(chǎn)生干擾,完全達(dá)到了設(shè)計要求。毫