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近代收音機芯片與軟件無線電技術 ( DSP Radio Chips and SDR )

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發表於 23-7-2021 10:31:39 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最後由 VR2ZWP 於 23-7-2021 10:33 編輯

                     本文原刊載於 中無通訊 第96期(2021年7月版)---- 作者    陳友祥。

       無線電訊號轉換成數碼,通過程式運算,可替代傳統收音機運作,SDR 軟件無線電( Software Defined Radio ) ,已廣泛用於通訊器材、手機、加密通訊、業餘無線電……,前人已曾試驗採用高頻頭接收無線電訊號,通過 ADC ( Analog to Digital Converter )換成數碼,經串列口( Serial Port ) 交由電腦運算,成功取得信息,証實使用電腦可替代傳統無線電接收機功能。
        過去由於受到芯片運算能力、速度限制,耗電驚人,難以實現,如今CMOS 工作於 3V 以下,耗電以毫安 計算,收音機芯片亦用上 SDR 技術,單個芯片加上少量元件就能接收 長波、中波、短波、VHF、UHF....焊好後不須調試,接收數碼電台、衛星廣播、單邊帶通訊....只要有 IC,已非難事。
DSP 芯片 ( Digital Signal Processing Chips ) 性能主要看運算能力、速度,亦決定了成本,工作頻率愈高,成本愈高,涉及 ADC、DAC 及芯片設計,早期的前級採用低中頻模擬技術,芯片內藏變容半導體、RC 濾波,振盪頻率使用晶振經運算取得,DSP 只處理音頻、MP3 播放….。近代加上 DSP 處理前半部,使用 SDR 軟件無線電技術,附加藍牙、媒體播放…. 等眾多功能。

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 樓主| 發表於 23-7-2021 10:38:13 | 顯示全部樓層
        圖一:為 DSP 收音機芯片常見結構,視不同設計有別,訊號從天線輸入至 LNA 低雜音高頻放大器,晶控振盪通過運算產生本振,與輸入訊號差出低中頻,經 ADC 編碼,Radio DSP 通過程式運算取出解調訊息,音頻 DSP 取出左、右聲道,經 DAC 數模轉換輸出音頻。
        芯片通過 I2C 接口連通 MCU ( Micro Control Unit ) 微控制器,MCU 發出指令,選台,轉換波段,控制音量,並通過 LCD 屏幕顯示接收電台頻率、訊號強度、時鐘….等相關資料。

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圖二:AM/FM 小型收音機外觀,LCD 顯示,使用兩個 AAA 電池。

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圖三:三個 IC,右邊是 DSP 收音機芯片,方型是 MCU,左邊小八腳是低放。
 樓主| 發表於 23-7-2021 10:41:41 | 顯示全部樓層
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圖四:Si4730 AM/FM 收音機板,14mm x 14mm,供 Arduino 愛好者學習撰寫程式,組裝數碼選台收音機。此板不需調試,加上磁棒天線,MCU 發出指令,即會收到電台,相當靈敏。

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圖五:Si4730 放大照片。
 樓主| 發表於 23-7-2021 10:45:26 | 顯示全部樓層
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       圖七:Si4840 模擬控制 ( Analog Tuned ),使用電壓節點轉成數碼,控制波段及選台,IC 3腳 Tun 1 給出穩定基準電壓,通過電阻分壓,4、5 腳接收電壓值,ADC 轉成數碼信息,控制頻率及波段,用一個 100 K 電位器,有如過往使用 PVC 般選台,波段電阻更可以細分成多個短波波段 見圖八。
        
                 中波電台訊號空間各國有別,主要兩類,9KHz / 10KHz
   
                 歐洲規格: 522 ~ 1710KHz ,訊號空間  9KHz
                 北美規格: 520 ~ 1710KHz ,訊號空間  10KHz
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