СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ ЧАСТОТЫ DSP ТЮНЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК H03J7/00 H03J7/30 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в радиоприемных устройствах с однокристальными DSP тюнерами, не имеющие цифрового интерфейса. Известен способ измерения принимаемой частоты в радиоприемных устройствах [1], который основан на получении информации непосредственно о частоте от синтезатора частоты SDR (Software Defined Radio) радиоприемного устройства, обработке этой информации в микроконтроллере и передаче на цифровой индикатор.

Недостатки этого способа: необходимость иметь интерфейс с синтезатором частоты, который в большинстве современных однокристальных DSP тюнеров отсутствует.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемой функции к заявляемому способу и устройству для его реализации является способ дискретного с помощью кнопок изменения и измерения принимаемой частоты однокристального DSP тюнера с помощью внешнего управляющего микроконтроллера с выводом принимаемой частоты на цифровой индикатор.

Недостаток данного способа заключается в том, что необходимо иметь дополнительно управляющий микроконтроллер, который должен как считывать код нажатых кнопок, так и ставить в соответствие этому принимаемую и индицируемую частоту. Именно поэтому выбранный способ в качестве прототипа работает только с радиоприемниками, использующими однокристальные DSP тюнеры типа RDA5807 [2], или ТЕА5767 [3], имеющих цифровой интерфейс.

Однако в последнее время многие фирмы - разработчики однокристальных DSP тюнеров, такие как KTMicro (микросхема KTO936M) [4], Beken (микросхема BK1198) [5], Silicon Labs (микросхема SI4825) [6] предельно упростили разработку радиоприемников, за счет встраивания управляющего микроконтроллера на кристалл DSP тюнера. В этом случае управление настройкой приемника осуществляется переменным резистором изменением напряжения на входе АЦП DSP тюнера, что лишает возможности идентифицировать частоту принимаемых станций. Это явилось одной из причин того, что внешний вид современных приемников с такими DSP тюнерами, выпускаемых такими фирмами, как TELEFUNKEN, RITMIX и др. стилизован под старину введением старинных шкал со стрелками, движение которых производится механическим приводом от переменного резистора настройки. Таким образом, с целью повышения функциональных возможностей современных радиоприемников, использующих DSP тюнеры, в которых настройка осуществляется изменением напряжения на входе встроенного в тюнер АЦП и предлагается данный способ измерения и индикации частоты, повышающий точность настройки и ее цифровую и речевую визуализацию.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Предлагается способ измерения частоты принимаемого сигнала для DSP тюнера, включающий в себя получение аналоговой информации о частоте настройки DSP тюнера, ее обработку и индикацию, отличающийся тем, что исходной информацией о частоте настройки является напряжение на переменном резисторе настройки, которое после аналого-цифрового преобразования и последующего функционального преобразования в виде аппроксимированной зависимости частоты от напряжения передается на дисплей для индикации принимаемой частоты и озвучивания ее в синтезаторе речи.

Все это позволяет реализовать эффективную настройку радиоприемника с цифровой и звуковой индикацией частоты без механических стрелок и старинных шкал.

Также поставленная цель для реализации предлагаемого способа достигается тем, что устройство с DSP тюнером, переменным резистором настройки и стабилизированным блоком питания, дополнительно введены АЦП, программируемый блок сопряжения на микроконтроллере или ПЛИС, модуль индикации, и синтезатор речи с динамиком, причем блок сопряжения подключен через АЦП к трем выводам переменного резистора, а входы модуля индикации и управляющий вход синтезатора речи подключены непосредственно к выходам блока сопряжения, при этом выход звукового сигнала синтезатора речи подключен к динамику.

Такое устройство позволяет полностью реализовать предложенный способ измерения и индикации принимаемой частоты для DSP тюнера.

Введение АЦП и программируемого блока сопряжения дает возможность преобразовывать аналоговое напряжение с помощью АЦП в цифровой код с последующим преобразованием его в код частоты, который формирует управляющую кодовую команду синтезатору речи и отображается на цифровом дисплее модуля индикации.

Синтезатор речи введен для преобразования информации об измеренной частоте в речевой сигнал, передаваемый через динамик.

Все указанные признаки позволяют реализовать предложенный способ измерения и индикации частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства реализующее предлагаемый способ. Устройство содержит (см. фиг. 1) DSP тюнер 1 с переменным резистором настройки 2, АЦП 3, программируемый блок сопряжения 4, стабилизированный источник питания 5, модуль индикации 6, синтезатор речи 7 с динамиком 8.

Практическая реализация данного устройства выполняется по известным схемам с использованием DSP тюнера 1, например, микросхема типа KT0936M фирмы KTMicro или ей подобной. В качестве переменного резистора настройки 2 используется стандартный потенциометр величиной 50 кОм, модуль индикации 6 выполнен, например, на однострочном жидкокристаллическом дисплее, 10 разрядный АЦП 3 может быть, например, К1113ПВ1А, программируемый блок сопряжения 4 выполнен на микроконтроллере фирмы Microchip или на ПЛИС (FPGA), например, фирмы Altera CYCLON IV, преобразующий код напряжения в код частоты, подаваемый на индикатор и синтезатор речи. Синтезатор речи 7 выполнен на микросхеме ISD1210 серии ChipCoder фирмы Winbond Electronics, стабилизированный источник питания 5 на микросхеме AMS1117.

Рассмотрим работу устройства. После включения стабилизированного источника питания на устройство и на верхний вывод переменного резистора настройки подается питающее напряжение. Происходит инициализация DSP тюнера, считывается напряжение на среднем выводе переменного резистора настройки и преобразование в код напряжения с помощью АЦП. Затем код напряжения с помощью аппроксимирующей функции прошитой в программу микроконтроллера или ПЛИС превращается в код жидкокристаллического дисплея и воспроизводится синтезатором речи.

Перед программированием микроконтроллера или ПЛИС измеряется с помощью АЦП зависимость принимаемой частоты приемника от кода напряжения на среднем выводе переменного резистора настройки, который для этого используется.

Затем верифицируется работа 10 разрядного АЦП по уже измеренной зависимости частоты от кода напряжения в его аналоговом представлении. Это делается для нахождения аппроксимирующей функции зависимости частоты от напряжения, например, с помощью линейной аппроксимации. В частности, экспериментально была получена такая аппроксимирующая функция f=0,0067*v+87 зависимости частоты от напряжения. Эта функция и используется для преобразования кода АЦП в код частоты. С учетом этой формулы и типа примененного дисплея и синтезатора речи программируется микроконтроллер или ПЛИС.

Эксплуатация опытного образца устройства с использованием серийного приемника RITMIX RPR-202, в котором используется DSP тюнер KT0936M, подтвердила преимущества этой эффективной технологии измерения и индикации принимаемой частоты, повысив функциональные и эксплуатационные возможности этого радиоприемника с механической шкалой.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ ЗАЯВКИ

1. Jim Surber, Leo McHugh "Single-Chip Direct Digital Synthesis vs. the Analog PLL", Analog Dialogue, 30-3, pp 12-13, 1996.

2. http://dtsheet.com/doc/1121236/etc-rda5807

3. https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/167271/PHILIPS/TEA5767HL.html

4. http://www.ktmicro.com.cn

5. https://www.jaycar.com.au/smd-ic-bk1198-radio-receiver/p/ZK8829

6. https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si4825-A10.pdfT

Изобретение относится к радиотехнике и применимо к однокристальным DSP тюнерам. Технический результат заключается в повышении точности настройки диапазона частот. Способ характеризуется тем, что исходной информацией о частоте настройки является напряжение на переменном резисторе настройки, которое после аналого-цифрового преобразования и последующего функционального преобразования в виде аппроксимированной зависимости частоты от напряжения передается на дисплей для индикации принимаемой частоты и озвучивания ее в синтезаторе речи. Устройство для реализации предложенного способа, включающее DSP тюнер, переменный резистор настройки и стабилизированный блок питания, характеризуется тем, что оно дополнительно содержит АЦП, программируемый блок сопряжения на микроконтроллере или ПЛИС, модуль индикации и синтезатор речи с динамиком, причем блок сопряжения подключен через АЦП к трем выводам переменного резистора, а входы модуля индикации и управляющий вход синтезатора речи подключены непосредственно к выходам блока сопряжения, при этом выход звукового сигнала синтезатора речи подключен к динамику. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ измерения частоты принимаемого сигнала для DSP тюнера, включающий в себя получение аналоговой информации о частоте настройки DSP тюнера, ее обработку и индикацию, отличающийся тем, что исходной информацией о частоте настройки является напряжение на переменном резисторе настройки, которое после аналого-цифрового преобразования и последующего функционального преобразования в виде аппроксимированной зависимости частоты от напряжения передается на дисплей для индикации принимаемой частоты и озвучивания ее в синтезаторе речи.

2. Устройство для реализации способа по п. 1 формулы, включающее DSP тюнер, переменный резистор настройки и стабилизированный блок питания, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит АЦП, программируемый блок сопряжения на микроконтроллере или ПЛИС, модуль индикации и синтезатор речи с динамиком, причем блок сопряжения подключен через АЦП к трем выводам переменного резистора, а входы модуля индикации и управляющий вход синтезатора речи подключены непосредственно к выходам блока сопряжения, при этом выход звукового сигнала синтезатора речи подключен к динамику.