基于ID200的數(shù)字廣播接收機(jī)DF50C系統(tǒng)設(shè)計(jì)（上）

作者：陳國峰，陸明瑩，張紅升

數(shù)字廣播DAB技術(shù)通過采用合適的音源編解碼方法和糾錯(cuò)技術(shù)，可提供CD音質(zhì)的節(jié)目，通過采用寬帶多載波的傳輸方法，提高了傳輸過程中的抗干擾能力。即使高速移動(dòng)接收，也不會(huì)影響收聽質(zhì)量。DAB的技術(shù)使得一個(gè)頻段內(nèi)可以復(fù)用多套節(jié)目，提高了頻譜利用率。同時(shí)，DAB還可以傳送大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如廣播電文、靜止畫面、計(jì)算機(jī)程序等。因此，DAB又被稱作數(shù)字多媒體廣播（DMB）。

隨著數(shù)字廣播DAB的發(fā)展，目前全球已有1000多個(gè)DAB/DMB臺(tái)開播，包括中國北京、上海、廣東等地，但DAB/DMB解碼核心芯片仍是瓶頸，接收終端開發(fā)嚴(yán)重滯后。ID200是西安西芯微電子公司近年來在國內(nèi)開發(fā)的DAB/DMB基帶解碼核心芯片，其集成度、功耗、性能、價(jià)格指標(biāo)均處于國際領(lǐng)水平，基于此芯片及核心技術(shù)，不僅可以簡(jiǎn)化DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)的設(shè)計(jì)，同時(shí)可以降低DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)的成本，進(jìn)而提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

DAB基帶芯片ID200簡(jiǎn)介

ID200是一款面積小、功耗低、可用于移動(dòng)和便攜設(shè)備的DAB解碼器（DAB基帶解碼器和MPEG L2音頻解碼器）芯片。該芯片可以對(duì)DAB傳輸幀進(jìn)行1.5Mbps全速解碼，包括數(shù)字混頻、同步/跟蹤和解調(diào)。基帶解碼器可同時(shí)對(duì)傳輸幀內(nèi)的兩路音頻、數(shù)據(jù)或視頻節(jié)目進(jìn)行解碼。解碼后的音頻節(jié)目可以通過片內(nèi)MPEG L2音頻解碼器播放，而數(shù)據(jù)/視頻節(jié)目可以通過片外CPU進(jìn)一步處理和顯示。芯片上集成了1Mb SRAM。

ID200 DAB基帶解碼器架構(gòu)如圖1所示。DAB基帶解碼的功能可以簡(jiǎn)單概括為：系統(tǒng)首先將模擬的DAB 中頻信號(hào)通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號(hào)，然后利用數(shù)字的方法進(jìn)行IQ分量的分離和濾波從而得到復(fù)數(shù)形式的OFDM時(shí)域信號(hào)，接下來利用FFT得到各個(gè)副載波的樣點(diǎn)并完成頻率解交織，然后利用FFT計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行DQPSK解調(diào)并完成時(shí)間解交織，最后用Viterbi解碼器進(jìn)行信道解碼，從而恢復(fù)出DAB節(jié)目源數(shù)據(jù)。節(jié)目源（MPEG音頻數(shù)據(jù)流）再經(jīng)過音頻解碼器播放，得到高質(zhì)量的聲音。

圖1： DAB基帶解碼器結(jié)構(gòu)示意圖。

DF50C的硬件結(jié)構(gòu)

DAB接收機(jī)DF50C的構(gòu)成需要ID200芯片 + RF 芯片, 以及ADC 和音頻DAC(驅(qū)動(dòng)耳機(jī))。FM 接收機(jī)采用單芯片方案。DAB 接收和FM 接收共享同一根天線。DAB+FM模塊需要一個(gè)MCU 芯片來控制RF芯片、ID200 、音頻DAC、FM 芯片。接收機(jī)生產(chǎn)廠家亦可通過此MCU 芯片實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)及功能擴(kuò)充。基帶解碼不需要外加SRAM。

DF50C的硬件結(jié)構(gòu)見圖2。接收機(jī)各部分的功能分別為：

◆ RF芯片采用的是MAX2170，RF模塊完成調(diào)諧的功能,同時(shí)將射頻DAB信號(hào)從Band Ⅲ（174～230 MHz）或者L Band（1452～1492 MHz）搬移到中頻（2.048MHz或38.912MHz）。根據(jù)DAB協(xié)議，RF模塊必須具備能夠接收這兩個(gè)頻段信號(hào)的能力；
◆ A/D模塊實(shí)現(xiàn)將RF輸出的基帶模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而方便后面的DAB數(shù)字解碼的實(shí)現(xiàn)；
◆ 基帶解碼模塊是DAB接收機(jī)最核心的部分。完成DAB信道解碼和OFDM解調(diào)、DQPSK解調(diào)等工作。通過基帶解碼處理后的數(shù)據(jù)包括聲音廣播和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。聲音廣播業(yè)務(wù)可以繼續(xù)進(jìn)行聲音解碼，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要送入相應(yīng)的解碼單元進(jìn)行具體的業(yè)務(wù)解碼。
◆ MCU采用了Microchip的P18f45j10，MCU控制模塊，用來管理整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的配置，以及控制各個(gè)模塊的工作和碼流。同時(shí)它也提供人機(jī)交互的功能，如響應(yīng)鍵盤信息，控制LCD顯示信息。它提供了SPI、I2C等總線接口，方便與外部各模塊的通信。

圖2中虛線框內(nèi)即為DAB接收機(jī)的基帶解碼和信源解碼部分。

圖2： DAB接收機(jī)原理框圖。

DF50C的主要技術(shù)指標(biāo)

DAB 接收性能：

◆ 數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn) DAB ETSI 300 401
◆ 我國DAB 國家標(biāo)準(zhǔn)GY/T214.2006
◆ L 波段和3 波段的高速移動(dòng)接收
◆ 靈敏度： -97dBm/3 波段， -97dBm/L 波段
◆ 可實(shí)現(xiàn)DAB 模式 1, 2, 4 的自動(dòng)識(shí)別和接收
◆ MPEG L2 音源解碼，支持48KHz, 24KHz 采樣頻率，自動(dòng)識(shí)別聲道模式，支持單通道、雙通道、立體聲；
◆ LCD 顯示屏， 顯示DAB 節(jié)目臺(tái)名，動(dòng)態(tài)文字，節(jié)目類型，DAB 信號(hào)強(qiáng)度和BER
◆ 時(shí)間顯示，包括 年，月，日，小時(shí)，分
◆ 提供功能擴(kuò)展的JTAG USB 界面
◆ 低功耗的DAB分時(shí)工作模式
◆ 模塊功耗：140mW@128Kpbs DAB 接收
◆ DAB+FM 接收機(jī)樣機(jī)典型功耗：240mW
◆ 電源： 3.0V / 1.8V
◆ DAB+FM 模塊尺寸：35 x 65 x 3 mm2
◆ DAB+FM 模塊PCB 設(shè)計(jì): 僅用2 層金屬
FM 接收性能：
◆ 自動(dòng)搜索模式和手動(dòng)搜索模式
◆ FM 電臺(tái)頻率顯示
◆ RSSI 信號(hào)強(qiáng)度顯示
◆ 支持RDS 數(shù)據(jù)和文字解碼
◆ FM IC 功耗：54mW @ FM接收

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