手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路

摘要

本发明公开了手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，包括电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、MCU单片机、数字调频单元，电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、数字调频单元顺次连接，MCU单片机均与数字音频均衡器、数字调频单元连接。数字调频单元包括CPU处理器、SPI接口、频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器，频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器均与CPU处理器连接，频偏参考值寄存器通过SPI接口连接数字音频均衡器，压控振荡器、频偏基数系数寄存器均与MCU单片机连接。它可对音频信号进行高精度、快速、平滑的进行调频处理，适合大数据语音通信的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及超短波通信技术领域，具体涉及手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路。

背景技术

超短波频段手持式对空电台，通常是指以地波或空间波视距传输的手持式电台，它主要由收发信机、天线和电源等部分组成。它主要应用于民航、铁路、公安、防汛、防火等部门专用通信指挥调度系统，特别是用于空降、空投、训练等野外任务及机场应急保障等对空引导指挥任务。

目前，国内主要采用的超短波频段手持式对空电台主要是日本ICOM艾可慕、美国摩托罗拉、新西兰大吉、加拿大创新，日本日精和健伍的产品，这些设备能较好满足日常的地空通信。

超短波电台主要采用振幅调制和单边带调制。单边带电台与调幅电台相比，具有节省频谱、节约功率、便于多路复用等优点。实际上，调频调制的抗干扰性能优于调幅制和单边带制，不过这些进口产品仅支持调幅话音工作模式，不支持对调频话音工作模式。

目前，射频通信领域在信号调频时，采用将模拟音频信号进行多次混频调制滤波放大的技术方案，采用这种方案涉及的器件多，电路较为复杂，存在控制不够灵活，衔接困难、不够平滑、调节精度差、处理速度慢，很难适应大数据语音通信的需求。

发明内容

为了克服现有技术在进行超短波对空通信时，采用进口的设备，其仅支持AM话音工作模式，不支持对FM话音工作模式的技术缺陷，同时现有的信号调频采用将模拟音频信号进行多次混频调制滤波放大的技术方案，采用这种方案涉及的器件多，电路较为复杂，存在控制不够灵活，衔接困难、不够平滑、调节精度差、处理速度慢，很难适应大数据语音通信的需求的技术问题，本发明提供手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，包括电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、MCU单片机、数字调频单元，电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、数字调频单元顺次连接，MCU单片机均与数字音频均衡器、数字调频单元连接。数字调频单元包括CPU处理器、SPI接口、频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器，频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器均与CPU处理器连接，频偏参考值寄存器通过SPI接口连接数字音频均衡器，压控振荡器、频偏基数系数寄存器、CPU处理器均与MCU单片机连接。

本发明的工作原理是，电平调整器将输入的音频信号进行放大、滤波，达到A/D转换器的工作要求，A/D转换器将模拟音频信号转换成数字音频信号，传送给数字音频均衡器，数字音频均衡器在MCU单片机的控制下进行数字音频处理，得出数字音频信号的频偏参考值，数字音频均衡器将数字音频信号连同频偏参考值通过SPI接口传递给频偏参考值寄存器，MCU单片机根据数字音频均衡器计算的频偏参考值计算出调频中心频率和频偏基数系数，将调频中心频率传递给压控振荡器、将频偏基数系数传递给频偏基数系数寄存器，同时向CPU处理器发送FM连续调制命令，CPU处理器调用频偏参考值寄存器的数字音频信号和频偏参考值， 压控振荡器的调频中心频率、频偏基数系数寄存器的偏基数系数进行计算，对数字音频信号进行调频，处理完的音频信号进行输出。

和现有技术在进行超短波对空通信时，采用只支持AM话音工作模式，不支持对FM话音工作模式的技术方案，同时现有的FM信号调频采用将模拟音频信号进行多次混频调制滤波放大的技术方案相比，本发明采用电平调整器来放大音频信号，采用A/D转换器来讲模拟音频信号数字化，采用数字音频均衡器在MCU单片机的控制下处理数字音频信号并计算出频偏参考值，将频偏参考值传递给数字调频单元的频偏参考值寄存器，在MCU单片机计算出调频中心频率和频偏基数系数并分别传输给数字调频单元的压控振荡器和频偏基数系数寄存器，并向CPU处理器发送FM连续调制命令，CPU处理器调用各调频参数对数字音频信号进行调频，调频结束后输出给下一个单元的技术方案，本发明的技术方案是全数字化的信号调频方案，和现有技术的模拟调频方案有实质的区别，本发明的技术方案具有实质的特点，为现有技术做出了贡献，本发明解决了现有模拟调频技术存在的涉及器件多，电路较为复杂，存在控制不够灵活，衔接困难、不够平滑、调节精度差、处理速度慢的技术问题，它可以对音频信号进行高精度、快速、平滑的调频处理，本发明操作简单、灵活，适合大数据语音通信的需求，本发明的技术方案代表未来技术趋势，它具有很好的工业实用性和产业价值。

为了进一步优化，提高模拟音频信号的质量，便于A/D转换器进行采样，作为优选，手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，还包括交流直流合路器、直流信号发生器，电平调整器连接交流直流合路器，交流直流合路器连接A/D转换器，交流直流合路器还与直流信号发生器连接。

以上是对手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力的进一步改进。在原有的模拟音频信号上叠加了直流分量信号，能更好地满足A/D转换器的需求，提高音频信号的采样精度。

为了进一步优化，确保叠加的直流分量信号能被有效地滤除，作为优选，手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，还包括数字高通滤波器，A/D转换器连接数字高通滤波器，数字高通滤波器连接数字音频均衡器。

以上是对手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的数字信号处理能力的进一步改进。通过数字高通滤波器有效滤除直流信号，得到一个八位有符号数的模拟原始的音频信号，从而保证音频信号的纯正性。

为了进一步优化，提高电平调整器的模拟音频处理能力，作为优选，手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，电平调整器包括AGC增益控制器、滤波器，AGC增益控制器连接滤波器、滤波器连接交流直流合路器。

以上是对手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力的进一步改进。采用AGC增益控制器和滤波器相互配合，可以实现既放大了音频信号，又保证音频信号的品质。

为了进一步优化，提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路模拟音频处理能力，作为优选，手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路还包括数字电位器，交流直流合路器连接数字电位器，数字电位器连接A/D转换器。

以上是对手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力的进一步改进。数字电位器具有调节精度高、噪声低，可靠性高、工作稳定等特点，非常适合模拟音频信号的调幅处理。

为了进一步优化，确保数字电位器的工作品质，作为优选，数字电位器型号为AD8400。

以上是对手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的工作稳定性的进一步改进。AD8400具有工作可靠性高、寿命长，调节灵活等特点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.          和现有技术在音频信号调频时，采用将模拟音频信号进行多次混频调制滤波放大的技术方案相比，本发明采用MCU单片机来控制整个数字音频信号调频过程，数字音频均衡器和MCU单片机相互配合进行数字音频信号预处理，采用CPU处理器根据MCU单片的指令，结合预处理的数据对数字音频信号进行频率调制，本发明解决了现有技术存在的涉及器件多，电路较为复杂，存在控制不够灵活，衔接困难、不够平滑、调节精度差、处理速度慢的技术问题，它可以对音频信号进行高精度、快速、平滑的调频处理，操作简单、灵活，适合大数据语音通信的需求。

2.          本发明采用AGC增益控制器、滤波器相互配合实现音频信号的放大和滤波处理，确保有较好的数字音频信号源，本发明采用直流信号发生器、交流直流合路器、数字电位器、数字高通滤波器相互配合，实现模拟音频信号的高精度采样和高品质纯度。

本发明解决了现有技术存在的器件多，电路较为复杂，存在控制不够灵活，衔接困难、不够平滑、调节精度差、处理速度慢的技术问题，它可以对音频信号进行高精度、快速、平滑的进行调频处理，适合大数据语音通信的需求它具有很好的工业实用性和产业价值。

附图说明

为了清楚说明本发明，下面采用附图对本发明及其实施例进行解释，并对附图作出简要说明。附图及附图说明是示意性的，不构成对本发明的具体限定。在本发明发明构思指导下，还可以通过下面的附图，得到其它附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进一步说明。对这些实施方式的说明主要用于帮助理解本发明的发明构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果。对这些实施方式的说明是示意性的，不构成对本发明的具体限定。本发明各个实施方式所涉及的技术特征，只要彼此不构成冲突就可以相互组合，通过等同替代或者是明显变型方式得到的所有实施例，和本发明的实施例实质上相同。

实施例一：

如图1所示，本发明，包括电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、MCU单片机、数字调频单元，电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、数字调频单元顺次连接，MCU单片机均与数字音频均衡器、数字调频单元连接。数字调频单元包括CPU处理器、SPI接口、频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器，频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器均与CPU处理器连接，频偏参考值寄存器通过SPI接口连接数字音频均衡器，压控振荡器、频偏基数系数寄存器、CPU处理器均与MCU单片机连接。

本发明投入使用时，第一步，检查、调试设备：检查电平调整器、A/D转换器、数字音频均衡器、MCU单片机、数字调频单元是否按本发明的技术方案连接，它们之间的硬件连接是否正常，如果出现异常，予以纠正；检查CPU处理器、SPI接口、频偏参考值寄存器、压控振荡器、频偏基数系数寄存器是否按本发明的技术方案连接，它们之间的硬件连接是否正常，如果出现异常，予以纠正；第二步，加电测试设备，：启动电源，确认手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路工作状态是否正常，正常后才投入使用；第三步，将手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路设置到超短波手持式对空电台，进行FM调频任务。

本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。

实施例二：

为了提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，还包括交流直流合路器、直流信号发生器，电平调整器连接交流直流合路器，交流直流合路器连接A/D转换器，交流直流合路器还与直流信号发生器连接。

实施例三：

为了提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的数字信号处理能力，本实施例在实施例二的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路，还包括数字高通滤波器，A/D转换器连接数字高通滤波器，数字高通滤波器连接数字音频均衡器。

实施例四：

为了提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力，本实施例在实施例一～三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的电平调整器包括AGC增益控制器、滤波器，AGC增益控制器连接滤波器、滤波器连接交流直流合路器。

实施例五：

为了提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的模拟音频信号处理能力，本实施例在实施例一～四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路还包括数字电位器，交流直流合路器连接数字电位器，数字电位器连接A/D转换器。

实施例六：

为了提高手持超短波对空电台的数字音频FM调制电路的工作稳定性，本实施例在实施例五的基础上进一步地改进，如图1所示，本实施例的数字电位器型号为AD8400。

以上结合说明书附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明并不限于上述实施方式和实施例，在基于本发明的发明构思的基础上，对本发明的上述实施方式进行各种变化、修改、替换或变型，均落入本发明的保护范围。