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广播数据系统(简称RDS)是在调频广播信道的57 kHz副载波上传送数据的一种调频多工系统,该系统自1984年以来一直在欧洲使用,其最新采用的标准是1995年12月由欧洲电工技术标准化委员会制定的EN 50067。美国对欧洲的RDS标准作了某些微小的修改后,称之为RBDS fRadio Broadcast Data System)于1993年投入运行,由于该系统完全利用原有调频广播设备且无须增加传输信道,所以被认为是一种最为经济的信息传输手段。
本文介绍了一款广播数据系统解调芯片的设计开发过程。这款RDS解调芯片中主要包括一个带通滤波器、解调电路和一个缓冲RAM。RDS数据的读出可以工作在由外部提供时钟的从模式,也可以工作在主模式。在主模式下数据的读出由IC自己提供的时钟信号同步。
包含FM立体声广播信号和RDS信号的混合信号首先经过抗混叠滤波器用于滤除MPXIN信号中高于100KHz的高频信号。然后送入一个带通滤波器用于分离出RDS信号,此带通滤波器是一个57KHz的八阶开关电容带通滤波器,它由4个二阶带通滤波器组成。然后信号送入平滑滤波器,该平滑滤波器由一个源跟随器和一个二阶低通滤波器构成,用于平滑从带通开关电容滤波器输出的信号。之后信号送入比较器将57kHz的调制信号进行A/D转换,形成数字信号,送到后面的数字解调器中。RDS解调的主要任务是完成载波的恢复、基带信号的解码和位定时的提取。
在RDS中需直接从接收的已调信号中提取载波。在芯片中特殊设计了一种锁相环路,即所谓的抑制载波跟踪环,完成载波同步的功能。本载波恢复电路中采用的DPD不是一般的二元鉴相器,在有效的相位比较结果中不仅给出相位超前或相位滞后两种相位误差极性,而且相位误差的绝对大小也给出,从而具有良好的性能。RDS基带信号采用的调制方式是BPSK(双相移相键控)。本电路中采用的是一种准确性和抗干扰性都良好的BPSK解调电路。最后为了方便MCU接口,电路设置了可以存储100ms信号的RAM,从而允许主从模式读取解调后的信号。为了方便测试,电路还建立了测试模式。
在设计过程中,首先明确了整个芯片的规范,确定了各个子模块的功能和性能要求,根据各个模块的功能、性能要求设计各个模块电路,然后通过仿真确保电路设计的正确性。经过版图设计,工程批流片后得到IC成品。为了测试又搭建了测试电路及RDS信号发生电路。通过测试及客户批量使用,验证了该电路。
本文第二章简单介绍了RDS的原理和本解调电路的功能性能规范要求。第三章详细介绍了各个模块电路的原理和设计结果。第四章介绍了芯片的测试和应用情况。