一种DTMB接收机的多带宽应用方法及对应的DTMB接收机

摘要

本发明涉及一种DTMB接收机的多带宽应用方法及对应的DTMB接收机，所述多带宽应用方法包括以下步骤：步骤S1，设所需带宽为B

说明书

技术领域

本发明涉及数字电视技术领域，特别是涉及一种DTMB(Digital  Terrestrial Multimedia Broadcasting，数字电视地面广播)接收机的多带宽应用 方法及该方法对应的DTMB接收机。

背景技术

具有自主知识产权的中国数字电视地面广播传输系统标准—《数字电视 地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》(即DTMB)于2006年8月 30日由国家标准管理委员会发布，并将于2007年8月1日起实施。此数字 电视地面传输国家标准为强制标准，是地面无线电视的基础性标准。相继于 欧洲的DVB-T(Digital Video Terrestrial Broadcasting-Terrestrial)、美国的 ATSC(Advanced Television Systems Committee)和日本的ISDB-T(Integrated  Service Digital Broadcasting-Terrestrial)三种国际地面数字电视广播(DTTB) 标准，DTMB于2011年12月正式被国际电联认可，成为第四个国际DTTB 标准。这四种标准最主要的区别在于调制方式，其中欧洲标准和日本标准都 采用了基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的多载波 调制技术，而美国标准则使用了8-VSB(Trellis-Coded8-Level Vestigial  Side-Band)的单载波调制方式。中国的DTMB标准集成了单多载波的优势， 既可以采用多载波模式，也可以采用单载波模式，在支持单频网，抗干扰能 力，频频利用率，接收门限，支持多业务等方面，比其他三个标准具有明显 技术优势。

2013年初，由工业和信息化部联合国家发展和改革委员会等部门下发 的《关于普及地面数字电视接收机的实施意见》明确要求自2014年1月1 日起，境内市场销售的40英寸及以上的电视机应具备地面数字电视接收功 能。自2015年1月1日起，在境内市场销售的所有尺寸电视机都应具备地 面数字电视接收功能。在上述截止日期之前生产的不具备地面数字电视接收 功能的库存产品，在销售时应配送地面数字电视机顶盒。可见，DTMB以其 系统容量大、传输能力强、覆盖范围广等优势而迅速发展和普及。

DTMB在6/7/8MHz带宽的应用中，在国际上都具有技术领先的优势， 但随着通信技术的发展，视频无线回传、新闻热点无线回传、消防、公共安 全等方面开始应用窄带无线广播，例如2MHz带宽的无线广播回传。但现有 的ATSC标准、DVB-T标准、ISDB-T标准、以及DTMB标准，仅仅支持 6/7/8M带宽的广播应用，而现有的其他窄带广播，都不是标准应用，都是根 据开发设计者需要，单独设计调制器和接收机，应用范围非常狭窄。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种DTMB接收机的多带宽应用方 法及对应的DTMB接收机，用于解决现在DTMB接收机不适用于窄带广播 的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种DTMB接收机的多带 宽应用方法，所述DTMB接收机包括相互连接的调谐器和DTMB接收芯片， 调谐器接收射频信号，并将射频信号转换为中频信号传输给DTMB接收芯 片，DTMB接收芯片接收中频信号，并将其转换为TS码流输出，所述多 带宽应用方法包括以下步骤：

步骤S1，设所需带宽为B₁,DTMB接收芯片的原接收带宽为B₂,DTMB 接收芯片的原参考时钟为f_clki，则采用下面的公式计算所需带宽的参考时钟 f_clkf：

f_clkf＝f_clki*B₁/B₂；

步骤S2，更改调谐器中的中频滤波器带宽，使其大于或等于所需带宽 B1；

步骤S3，根据奈圭斯特抽样定律，使DTMB接收芯片接收的中频信号 的中心频率IF_low为小于f_clkf/2-B₁/2且大于B₁/2的值；

步骤S4，根据DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率IF_low，设置 DTMB接收芯片所需要的中心频率为IF_low*2^32/f_clkf。

进一步，所述步骤S1中DTMB接收芯片的原接收带宽B₂的值为6MHz、 7MHz或8MHz，且通过更改DTMB接收芯片的寄存器说明来确定原接收带 宽B₂的值。

进一步，所述步骤S2中更改调谐器中的中频滤波器带宽具体包括：若 中频滤波器的带宽可设定，则直接更改调谐器中的中频滤波器带宽，否则更 换中频滤波器。

进一步，若调谐器输出的中频信号的中心频率的实际值不能进行更改， 则所述步骤S3具体包括：

步骤S31，计算f_clkf/2-B₁/2的值，并选定调谐器输出的中频信号的中心 频率的实际值，计算该中心频率的实际值与其固有值之差IF₁；

步骤S32，设调谐器接收射频信号的原带宽射频为F_RF，将调谐器接收 射频信号的带宽射频修改为F_RF+IF₁的值，使调谐器输出的中频信号的中心 频率等于步骤S32中的中心频率的实际值；

步骤S33，根据奈圭斯特抽样定律，DTMB接收芯片采用f_clkf的多次谐 波采样，用该多次谐波采样值减去步骤S32中的中心频率的实际值，获得 DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率，该中心频率的值小于f_clkf/2-B₁/2 并大于B₁/2。

进一步，所述步骤S33中，DTMB接收芯片采用f_clkf的四次谐波采样。

进一步，所述步骤S33中，若DTMB接收芯片采用f_clkf的奇数次谐波采 样，则接收的中频信号的频谱的极性发生变化，若DTMB接收芯片采用f_clkf的偶数次谐波采样，则接收的中频信号的频谱的极性不发生变化。

进一步，若调谐器输出的中频信号的中心频率的实际值能进行更改，则 步骤S3中不改变调谐器接收射频信号的原带宽射频，直接设定调谐器输出 的中频信号的中心频率的实际值，使其小于f_clkf/2-B₁/2的值。

本发明的技术方案还包括一种DTMB接收机，其包括相互连接的调谐 器和DTMB接收芯片，调谐器接收射频信号，并将射频信号转换为中频信 号传输给DTMB接收芯片，DTMB接收芯片接收中频信号，并将其转换为 TS码流输出，还包括以下模块：

参考时钟计算模块，用于计算所需带宽的参考时钟f_clkf，计算过程为： 设所需带宽为B₁,DTMB接收芯片的原接收带宽为B₂,DTMB接收芯片的原 参考时钟为f_clki，则f_clkf＝f_clki*B₁/B₂；

中频滤波器带宽设置模块，其用于更改调谐器中的中频滤波器带宽，使 其大于或等于所需带宽B₁；

第一频率设置模块，其用于根据奈圭斯特抽样定律，设定DTMB接收 芯片接收的中频信号的中心频率IF_low小于f_clkf/2-B₁/2的值；

第二频率设置模块，其用于根据DTMB接收芯片接收的中频信号的中 心频率IF_low，设置DTMB接收芯片所需要的中心频率为IF_low*2^32/f_clkf。

进一步，所述第一频率设置模块包括：

计算模块，其用于计算f_clkf/2-B₁/2的值，并选定调谐器输出的中频信号 的中心频率的实际值，计算该中心频率的实际值与其固有值之差IF₁；

带宽射频设置模块，其用于修改调谐器接收射频信号的带宽射频，若调 谐器接收射频信号的原带宽射频为F_RF，则修改调谐器接收射频信号的带宽 射频为F_RF+IF₁，使调谐器输出的中频信号的中心频率等于中心频率的实际 值；

中频信号频率设置模块，其用于根据奈圭斯特抽样定律，使DTMB接 收芯片采用f_clkf的多次谐波采样，并用该多次谐波采样值减去中心频率的实 际值，获得DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率，该中心频率的值 小于f_clkf/2-B₁/2并大于B₁/2。

进一步，若DTMB接收芯片采用f_clkf的奇数次谐波采样，则接收的中频 信号的频谱的极性发生变化，若DTMB接收芯片采用f_clkf的偶数次谐波采样， 则接收的中频信号的频谱的极性不发生变化。

本发明的有益效果是：本发明利用成熟的DTMB接收芯片，使用现有 的调谐器，即能够进行窄带信号的接收。采用本发明的方法，可接收的窄带 信号的带宽比较灵活，可以是1.5M～8M之间的任意带宽，同时可根据实际 应用进行不同的设置，比现有窄带接收机的FPGA设计更加灵活。

附图说明

图1为现有DTMB接收机的结构示意图；

图2为本发明所述DTMB接收机的多带宽应用方法的流程示意图；

图3为本发明改进的DTMB接收机的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、调谐器，2、DTMB接收芯片，3、参考时钟，4、参考时钟计算模块， 5、中频滤波器带宽设置模块，6、第一频率设置模块，7、第二频率设置模 块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。

本实施例给出了一种DTMB接收机的多带宽应用方法，用于扩展现有 DTMB标准在6/7/8MHz的应用，使DTMB标准能适用于窄带广播。

如图1所示，现有DTMB接收机包括相互连接的调谐器1和DTMB接 收芯片2，DTMB接收芯片带有参考时钟3，调谐器1接收射频信号，并将 射频信号转换为中频信号传输给DTMB接收芯片2，DTMB接收芯片接收 中频信号，并将其转换为TS码流输出。

基于现有DTMB接收机的调谐器和DTMB接收芯片的内核，如图2所 示，本实施例的多带宽应用方法包括以下步骤：

步骤S1，设所需带宽为B₁,DTMB接收芯片的原接收带宽为B₂,DTMB 接收芯片的原参考时钟为f_clki，则采用下面的公式计算所需带宽的参考时钟 f_clkf：

f_clkf＝f_clki*B₁/B₂；

步骤S2，更改调谐器中的中频滤波器带宽，使其大于或等于所需带宽 B1；

步骤S3，根据奈圭斯特抽样定律，使DTMB接收芯片接收的中频信号 的中心频率IF_low为小于f_clkf/2-B₁/2且大于B₁/2的值的值；

步骤S4，根据DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率IF_low，设置 DTMB接收芯片所需要的中心频率为IF_low*2^32/f_clkf。

其中，所述步骤S1中，DTMB接收芯片的原接收带宽B₂的值为6MHz、 7MHz或8MHz，可通过更改DTMB接收芯片的寄存器说明来确定原接收带 宽B₂的值。

本实施例中，若调谐器输出的中频信号的中心频率的实际值不能进行更 改，则所述步骤S3具体包括：

步骤S31，计算f_clkf/2-B₁/2的值，并选定调谐器输出的中频信号的中心 频率的实际值，计算该中心频率的实际值与其固有值之差IF₁；

步骤S32，设调谐器接收射频信号的原带宽射频为F_RF，将调谐器接收 射频信号的带宽射频修改为F_RF+IF₁的值，使调谐器输出的中频信号的中心 频率等于步骤S32中的中心频率的实际值；

步骤S33，根据奈圭斯特抽样定律，DTMB接收芯片采用f_clkf的多次谐 波采样，用该多次谐波采样值减去步骤S32中的中心频率的实际值，获得小 于f_clkf/2-B₁/2的DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率。

在所述步骤S33中，若DTMB接收芯片采用f_clkf的奇数次谐波采样，则 接收的中频信号的频谱的极性发生变化，若DTMB接收芯片采用f_clkf的偶数 次谐波采样，则接收的中频信号的频谱的极性不发生变化。

下面以两个具体的应用例来说明如何将DTMB标准应用于窄带广播。

应用例一

以现有的36MHz高中频的调谐器，调谐器中频滤波器暂不更换，要求 以现有接收机芯片LGS9701来实现2MHz的窄带接收，具体包括以下步骤：

步骤SA1：为避免不必要的频谱混叠，尽量提高参考时钟f_clkf，取 B1＝2MHz，B2＝6MHz，原参考频率为30.4MHz，计算得f_clkf＝10.133MHz。

步骤SA2：采用的中频滤波器难以更换，从而该调谐器输出中频信号的 中心频率难以更改，故使调谐器的输出信号集中32MHz至40MHz的8MHz 带宽中。

步骤SA3：根据奈圭斯特抽样定律，有用的中频信号的频率不应超过 f_clkf/2＝5.06MHz，由于本应用例进行2MHz的窄带接收，故输出的低中频的 中心频率需要低于f_clkf/2-B₁/2＝4.06MHz。另由于原中频滤波器和实际输出中 频信号的中心频率难以更改，因此对于实际的2MHz带宽射频F_RF来说，设 置调谐器的接收频率为F_RF+2MHz，这样调谐器的实际输出的2M中频信号 便集中在37MHz至39MHz，其中心频率为38MHz。DTMB接收芯片采用 f_clkf的4倍谐波采样，结果值为f_clkf*4＝40.52，则DTMB接收芯片接收的中频 信号的中心频率IF_low变为符合奈圭斯特抽样定律的低中频信号，为 40.52MHz-38MHz＝2.52MHz。

本应用例中，调谐器的接收频率也可设置为F_RF+1MHz，此时调谐器的 实际输出的2M中频信号集中在36MHz至38MHz，其中心频率为37MHz。 DTMB接收机仍采用f_clkf的4倍谐波采样，变为符合奈圭斯特抽样定律的低 中频信号，其中心频率为3.52MHz。

在实际中，其中心频率的可以设置为多个，调谐器的接收频率也可设置 为F_RF+0.5至F_RF+3.5的任意值，满足调谐器的设置步长即可。

步骤SA4：在LGS9701的寄存器说明中，设置接收机的接收中心频率 的方法为IF_low*2^32/30.4；由于参考时钟已经变化为f_clkf＝10.133MHz，因此 其相应的计算方法也变更为：IF_low*2^32/10.133；根据计算的结果再设置相 应的寄存器。本应用例采用了原有6MHz的设置，因此根据LGS9701的寄 存器说明，设置为6MHz接收。

步骤SA5：由于LGS9701将高中频变为低中频是采用了f_clkf的高次谐波， 频谱的极性也发生相应的变化，本应用例采用了四次谐波，故其极性不变。

采用上述步骤，可将原DTMB接收机变为2MHz系统的接收机。

应用例二

以现有的低中频中频频率为2-10MHz硅芯片调谐器为例，调谐器中频 滤波器带宽可设定，其低中频中频频率可在2-10MHz内设置，要求接收芯 片LGS9701实现4MHz的窄带接收，具体包括以下步骤：

步骤SB1：B₁＝4MHz，B₂＝8MHz，原参考频率为30.4MHz,因此 f_clkf＝15.2MHz。

步骤SB2：本应用例采用的硅芯片调谐器的低中频中频频率可变化，且 调谐器中频滤波器带宽可设定，由于f_clkf＝15.2MHz，接收窄带信号的带宽为 4MHz，故硅芯片调谐器的低中频中频频率可设定在2MHz-5.6MHz之间，本 应用例定位为4.5MHz，并设定调谐器中频滤波器带宽为4MHz(大于4MHz 即可)。

步骤SB3：根据奈圭斯特抽样定律，有用中频信号的频率不应超过 f_clkf/2＝7.6MHz；由于本实施例为4MHz的窄带接收，故输出的低中频的中心 频率需要低于f_clkf/2-B₁/2＝5.6MHz。由于原中频滤波器和实际输出中频可更 改，因此对于实际的4MHz带宽射频F_RF来说，设置调谐器的接收频率为仍 为F_RF。

步骤SB4：在LGS9701的寄存器说明中，设置接收机接收中频信号的 中心频率的方法为IF_low*2^32/30.4；由于参考时钟已经变化为f_clkf＝15.2MHz， 因此其相应的计算方法也变更为：IF_low*2^32/15.2；根据计算的结果设置相 应的寄存器，本应用例采用了原有8MHz的设置，其为LGS9701默认设置， 因此不需要更改。

基于上述DTMB接收机的多带宽应用方法，本实施例改进了现有DTMB 接收机，如图3所示，在现有调谐器1和DTMB接收芯片2的基础上，还 包括以下模块：

参考时钟计算模块4，用于计算所需带宽的参考时钟f_clkf，计算过程为： 设所需带宽为B₁，DTMB接收芯片的原接收带宽为B₂，DTMB接收芯片的 原参考时钟为f_clki，则f_clkf＝f_clki*B₁/B₂；

中频滤波器带宽设置模块5，其用于更改调谐器中的中频滤波器带宽， 使其大于或等于所需带宽B₁；

第一频率设置模块6，其用于根据奈圭斯特抽样定律，设定DTMB接收 芯片接收的中频信号的中心频率IF_low为小于f_clkf/2-B₁/2且大于B₁/2的值；

第二频率设置模块7，其用于根据DTMB接收芯片接收的中频信号的中 心频率IF_low，设置DTMB接收芯片所需要的中心频率为IF_low*2^32/f_clkf。

其中，所述第一频率设置模块6又包括：

计算模块，其用于计算f_clkf/2-B₁/2的值，并选定调谐器输出的中频信号 的中心频率的实际值，计算该中心频率的实际值与其固有值之差IF₁；

带宽射频设置模块，其用于修改调谐器接收射频信号的带宽射频，若调 谐器接收射频信号的原带宽射频为F_RF，则修改调谐器接收射频信号的带宽 射频为F_RF+IF₁，使调谐器输出的中频信号的中心频率等于中心频率的实际 值；

中频信号频率设置模块，其用于根据奈圭斯特抽样定律，使DTMB接 收芯片采用f_clkf的多次谐波采样，并用该多次谐波采样值减去中心频率的实 际值，获得小于f_clkf/2-B₁/2的DTMB接收芯片接收的中频信号的中心频率。

该改进的DTMB接收机，其具体的工作原理及实施过程与上述的多带 宽应用方法及两个应用例相同，不再多述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。