[发明专利]窄带调频数字精密频率合成装置

说明书

窄带调频数字精密频率合成装置，涉及调频广播技术领域，为解决现有窄带调频方法无法满足调频广播节目的频率分辨度要求，该装置由单片机实现，频率数值从输入端输入，经过计算单元计算，获得分频值序列，保存在存贮器中；DMA控制器每次收到DRQ请求信号时，从存贮器中的分频值序列中取得一个数据，传输至寄存器；系统时钟输出频率为固定值，采用计数器进行计数；比较器对计数器和寄存器输出的数值进行比较，当两个数值不相等时，比较器输出低电平；当两个数值相等时，比较器输出高电平，向外输出信号，同时向计数器发出清零信号，以及向DMA控制器发出DRQ请求信号；实现在输出端向合成装置外部输出精密频率信号。

技术领域

本发明涉及调频广播技术领域，具体涉及一种窄带调频数字精密频率合成装置。

背景技术

在设计数字电子系统时，经常采取对系统高频时钟分频的方法产生指定频率信号，例如用单片机中的定时器对频率为F的系统时钟进行N分频，可生成频率F1＝F/N；若进行N+1分频，则生成频率F2＝F/(N+1)；然而这种方法无法产生介于F1与F2之间的频率。并且随着输出频率的升高，分频数值N也相应减小，导致F1与F2两个频率步进的间隔随之明显增大，越是高频的频率分辨度越差。

我国调频广播标准GB/T4311-2000规定，调频广播采用频率调制，100％调制度下的频偏为±75KHz。按照传统调制方式需要把数字化的声音电压数据经过D/A变换成为模拟量之后，用压控振荡器调制。这种方式不仅电路元件较多，失真和噪声较大。当多个模拟调制电路靠近安装在一起时，因为存在频率占据现象，还会导致不同节目之间串音。用单片机把多套节目同时分别调制到几个较低的中频信号上，再用后级电路进行二次调制发射(采用现有技术)。不仅电路元件少，调制通道多，并且电路免调试，各通道之间无串扰。

调频广播声音信号的每一个电压值对应一个频率，也就是线性V/F变换。因此设计目标是用单片机输出方波，实现不同的声音数据对应输出不同频率。具体采用型号为STM32F407的单片机设计，利用定时器输出方波，整数分频只需设置重装载寄存器ARR即可。传统分频方式随着输出频率提高，分频的频率步进间隔越来越大，无法满足调频广播节目的频率分辨度要求。例如，单片机在翻转模式下分频168MHz主时钟，分频值等于84时，可输出1MHz频率方波；分频值为83时输出方波频率却是1.012MHz；然而8位声音信号所要求的频率分辨度必须小于0.586KHz，性能至少还需要提高20多倍才能满足要求。

发明内容

本发明为解决现有窄带调频方法无法满足调频广播节目的频率分辨度要求，提供一种窄带调频数字精密频率合成装置。

窄带调频数字精密频率合成装置，该装置由单片机实现，具体包括由系统时钟、计数器、寄存器和比较器组成的定时器，D触发器，输出端，DMA控制器，存贮器，计算单元和输入端；频率数值从输入端输入，经过计算单元计算，获得分频值序列，保存在存贮器中；

所述DMA控制器每次收到DRQ请求信号时，从存贮器中的分频值序列中取得一个数据，传输至寄存器；

所述系统时钟输出频率为固定值，采用计数器进行计数；所述比较器对计数器和寄存器输出的数值进行比较，当两个数值不相等时，比较器输出低电平；当两个数值相等时，所述比较器输出高电平，并向D触发器的时钟输入端发出上升沿信号，同时向计数器发出清零信号，以及向DMA控制器发出DRQ请求信号；D触发器的D输入端与Q反输出端连接，D触发器的Q输入端与输出端连接，实现在输出端向合成装置外部输出精密频率信号。

本发明的有益效果：

本发明采用单片机的DMA驱动定时器，调频产生精度足以达到广播节目调制用途的方波信号。

本发明采用单片机设计的V/F变换器响应速度比较快，只要DMA把分频新数值送给了定时器，那么新频率立即生效。因此最大延迟时间为定时器的一个溢出周期。