CN111478743B - 调频立体声测频解码*** - Google Patents

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Abstract

调频立体声测频解码***，涉及广播电视领域；解决现有传统立体声节目解码电路比较复杂，元件较多的问题，包括输入端，测频器，本振，减法器，写地址计数器，内存储器和处理器；输入端与测频器的信号输入端连接，本振分别与测频器的本振输入端，写地址计数器的时钟端，内存储器的写入信号端连接；测频器的输出端与减法器的数据输入端连接，减法器的输出端与内存储器的数据输入端连接，写地址计数器的输出端与内存储器的写地址输入端连接，内存储器的数据输出端与处理器连接；本发明可用于调频广播接收的数字立体声解调电路，在降低成本的同时减少了失真；所需电路元件少；解调直接得到音频节目内容数字数据流，可以直接播放，存贮或传输。

Description

调频立体声测频解码***
技术领域
本发明涉及广播电视领域；具体涉及一种调频立体声测频解码***，适用于调频立体声广播接收设备。
背景技术
我国调频广播国家标准规定，调频立体声广播采用导频制，节目左右两个声道在和差计算之后用抑制载波双边带调幅38KHz载波信号得到立体声调制信号，并把载波二分频成为导频信号,与立体声调制信号一起再次调频调制发射出去；接收机收到调频信号需要先解调，再滤波得到导频信号，经过倍频恢复载波，再用相干解调方式解码立体声调制信号，才能恢复还原节目的左右两个声道；必须用恢复出原始的载波才能发生干涉进而实现相干解调，这是相干解调技术的一个重要特征；因此调频广播接收机为了解调立体声节目，必须设计有两个解调器；一个是鉴频解调器，用于解调得到左声道与右声道两个信号之和；另一套是由19K导频信号滤波器，以及相干解调器组成，用于得到左声道与右声道两个信号之差；再分别用加法器和减法器得到分离的左声道与右声道模拟信号，最后用再分别两个模数转换电路才能得到数字化的左声道与右声道数字节目流；由此可见，传统立体声节目解码电路比较复杂，需要用较多元件才能实现。
发明内容
本发明为解决现有传统立体声节目解码电路比较复杂，元件较多的问题，提供一种调频立体声测频解码***。
包括输入端，测频器，本振，减法器，写地址计数器，内存储器和处理器；
所述输入端与测频器的信号输入端连接，本振分别与测频器的本振输入端，写地址计数器的时钟端，内存储器的写入信号端连接；测频器的输出端与减法器的数据输入端连接，减法器的输出端与内存储器的数据输入端连接，写地址计数器的输出端与内存储器的写地址输入端连接，内存储器的数据输出端与处理器连接；
调频立体声广播的中频信号从输入端输入解码***，所述本振输出76KHz的采样信号，所述测频器在每个采样信号的周期测量所述中频信号的频率并输出至减法器，所述减法器将测频器输出的中频信号频率值减去差常数后获得的数据存入内存储器；
所述内存储器中存储为复合频差数据序列，所述复合频差数据序列中的数据位置分为正位与非位，所述正位与非位交错排列；
所述处理器将正位数据组成正位数据序列，并将正位数据序列中奇数位置数据组成A序列，取得正位序列中偶数位置数据组成B序列；
将所述A序列和B序列中所有数据作为无符号整数累加求和，结果数值大的序列作为左声道频差序列，数值小的序列作为右声道频差数据序列，实现立体声解码。
本发明有益的效果：本发明采用76KHz的频率直接测量接收机中频信号频率，得到数字化的节目复合频差数据序列；采用计算极值的方法分析序列中数据的正非位置，获得正位序列；分别统计计算正位序列中奇位置数据，以及偶位置数据之和，可确定这两种位置的数据具体为哪个声道的数据。
本发明没有恢复上述载波，而是用接收机中的一个振荡器产生采样信号，采样信号不能与上述载波发生干涉；本发明以振荡器采样信号为周期快速测量接收机中频信号的频率，把这些频率值保存为数据序列，用计算极值的方式数字化分离出立体声两个声道，得到数字化的音频数据。
运用本发明的方法，可以设计一种用于调频广播接收的数字立体声解调电路，可以取消传统解调设备中必需的鉴频器，导频载波恢复电路，相干解调电路，模数转换器以及相互之间的放大电路，在降低成本的同时减少了失真；与同类电路相比，所需电路元件少；解调直接得到音频节目内容数字数据流，可以直接播放，存贮或传输。
附图说明
图1为本发明所述的调频立体声测频解码***的框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，调频立体声测频解码***，包括输入端1，测频器2，本振3，减法器4，写地址计数器5，内存储器6和处理器7；
所述输入端1与测频器2的信号输入端连接，本振3分别与测频器2的本振输入端，写地址计数器5的时钟端，内存储器6的写入信号端连接；测频器2的输出端与减法器4的数据输入端连接；减法器4的输出端与内存储器6的数据输入端连接；写地址计数器5的输出端与内存储器6的写地址输入端连接；内存储器6的数据输出端与处理器7连接。
本实施方式中，接收到的调频立体声广播中频信号从输入端1输入***，本振3输出76KHz的采样信号，测频器2在一个采样信号的周期内快速测量出中频信号的频率，减法器4把测频器2输出的中频信号频率减去一个被称为差常数的数值，在每一个采样信号的边沿，内存储器6在保存减法器4输出数据到写地址计数器5当前输出地址处的同时，写地址计数器5增加一，具体方法是；
本振3输出的采样信号由普通晶体振荡器产生，不需要特别精密，也不需要与其它信号锁定，与立体声载波不能干涉，；
测频器2可以在一个采样信号的周期内快速完成测量在输入端1输入的中频信号频率，每一个采样信号的周期测量一次，测量得到的频率值为这个采样信号周期内中频信号的平均频率；
减法器4中被减数为测频器测量到的频率值F，减数C为差常数，差常数的数值等于中频信号中心频率G减去最大频偏，我国调频广播国家标准规定调频广播的最大频偏为75KHz，因此常数C＝G-75000,减法器4输出数据称为频差数据，等于X＝F+75000-G；
减法器4输出的数据按地址顺存保存在内存中，由处理器7分析处理实现立体声解码。
本实施方式中，所述减法器4输出的数据按顺序在内存储器6中保存成一个复合频差数据序列，数据在序列中的位置分成正位与非位两种情况；
正位与非位交错排列，如果奇数位置为正位，那么偶数位置为非位；如果偶数位置为正位，那么奇数位置为非位；通过查找数据序列中的极值点可确定正位的位置，具体方法为：
从复合频差数据序列中P位置连续取得四个数据，通过比较大小找到最大值的位置序号，以及最小值的位置序号，若满足下述四种情况之一即可确定有效极值点的位置；
1)如果最大值出现在P+1位置，并且P+2位置不是最小值，则P+1位置为有效极值点；
2)如果最大值出现在P+2位置，并且P+1位置不是最小值，则P+2位置为有效极值点；
3)如果最小值出现在P+1位置，并且P+2位置不是最大值，则P+1位置为有效极值点；
4)如果最小值出现在P+2位置，并且P+1位置不是最大值，则P+2位置为有效极值点；
P值加1，在P+1的位置连续取四个数据，重复上述有效极值点的查找过程，采用两个计数器，分别为奇位计数器和偶位计数器，若有效极值点处于复合频差数据序列中的奇数位置，则奇位计数器加一，若有效极值点处于数据序列中的偶数位置，则偶位计数器加一；在设定的查找范围内，例如累加一千次P，若奇位计数器数值大于偶位计数器，则正位处于数据序列的奇数位置，反之处于偶数位置。
本实施方式中，只有正位数据才是立体声节目的有效数据，可以分离得到节目的左右两个声道的音频数据，具体方法为：
从复合频差数据序列中取得正位数据组成一个新的序列，称为正位序列，取正位序列中奇数位置数据组成A序列，取得正位序列中偶数位置数据组成B序列；
把A序列和B序列中所有数据当作无符号整数累加求和，结果数值大的那个序列为左声道频差序列，另一个为右声道频差数据序列；
利用每一个频差数据Y可计算出节目音频的每一个N位数字化采样数值Z；
Figure BDA0002457255000000041
本实施方式中，因本振3输出的采样信号二分频与立体声载波存在差拍，必然引发正位与非位在复合频差数据序列中发生奇偶位置互换现象，***具有正位与非位检查功能，可及时发现并调整正位的奇偶位置，具体方法是；
复合频差数据序列中，若已经从P位置开始确定了正位的位置，则在P位置向后继续验证所有的极值点一直位于正位，一旦发现极值点出现在非位，则继续验证后面的极值点是否也出现在非位，如果极值点出现在非位情况连续发生超过三次，那么可断定正位与非位发生了奇偶位置互换现象，从此处开始要按互换之后的奇偶关系取得正位序列的数据。
本实施方式中，分析正位与非位的过程可判断是否收到立体声信号，具体为：在查找有效极值点过程中使用的奇位计数器与偶位计数器，不仅比较数值大小，还要计算这两个数的除法，用大数值除以小数值得到一个商；
设定一个门限，例如用10作为门限，当商大于门限时，收的节目为立体声节目，当商小于门限时，收的节目为单声道节目；
对于立体声节目，用上述立体声解码方法，立体声音频采样频率为19KHz；
对于单声道节目，可强制指定用奇数或偶数位置为正位均可解码得到单声道音频数据，单声道音频数据的采样频率为38KHz。
本实施方式中，节目音频数字化采样数值需要经过自动音量控制处理之后再输出，具体为：
当接收弱信号节目时，从输入端1输入的信号将存在明显的频率失真，若此时信噪比仍然能够大于3dB时，实际输入中频信号的最大频偏将小于原始发射的信号，将导致输出音量明显偏小；为了解决这种音量受信号强度影响的问题，需要设计自动音量控制功能，
具体采用一个变量V作为自动音量控制系数，在***启动时V的初始值为1，每个音频数值均乘以V后输出；把连续5秒钟音频输出序列中的每一个音频数值都乘以变量V得到音频输出序列，规定一个常数L作为最小门限，如果音频输出序列中所有数值都小于L，则累加增大V；规定一个常数H作为最大门限，如果连续5秒钟音频输出序列中的最大数值D大于H，那么就用下面的计算公式计算出新的V值；每个节目音频数值都要乘以V之后才能输出；如果乘积在连续5秒内一直都小于最小门限L，则增加V，让输出音量增大；如果从某个音频数值乘以V之后超过了最大门限H，则从这个数值的位置重新计算出新的V值，
Figure BDA0002457255000000051
使音频数值接近H而不超过H即可。

Claims (8)

1.调频立体声测频解码***，包括输入端（1），测频器（2），本振（3），减法器（4），写地址计数器（5），内存储器（6）和处理器（7）；其特征是：
所述输入端（1）与测频器（2）的信号输入端连接，本振（3）分别与测频器（2）的本振输入端，写地址计数器（5）的时钟端，内存储器（6）的写入信号端连接；测频器（2）的输出端与减法器（4）的数据输入端连接，减法器（4）的输出端与内存储器（6）的数据输入端连接，写地址计数器（5）的输出端与内存储器（6）的写地址输入端连接，内存储器（6）的数据输出端与处理器（7）连接；
调频立体声广播的中频信号从输入端（1）输入解码***，所述本振（3）输出76KHz的采样信号，所述测频器（2）在每个采样信号的周期测量所述中频信号的频率并输出至减法器（4），所述减法器（4）将测频器（2）输出的中频信号频率值减去差常数后获得的数据存入内存储器（6）；
所述内存储器（6）中存储为复合频差数据序列，所述复合频差数据序列中的数据位置分为正位与非位，所述正位与非位交错排列；
所述处理器（7）将正位数据组成正位数据序列，并将正位数据序列中奇数位置数据组成A序列，取得正位序列中偶数位置数据组成B序列；
将所述A序列和B序列中所有数据作为无符号整数累加求和，结果数值大的序列作为左声道频差序列，数值小的序列作为右声道频差数据序列，实现立体声解码。
2.根据权利要求1所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：通过查找复合频差数据序列中的极值点确定正位的位置，具体过程为：
从复合频差数据序列中P位置连续取得四个数据，通过比较大小找到最大值的位置序号，以及最小值的位置序号，若满足下述四种情况之一即可确定有效极值点的位置；
1）如果最大值出现在P+1位置，并且P+2位置不是最小值，则P+1位置为有效极值点；
2）如果最大值出现在P+2位置，并且P+1位置不是最小值，则P+2位置为有效极值点；
3）如果最小值出现在P+1位置，并且P+2位置不是最大值，则P+1位置为有效极值点；
4）如果最小值出现在P+2位置，并且P+1位置不是最大值，则P+2位置为有效极值点；
P值加1，在新的P位置连续取四个数据，重复上述有效极值点的查找过程，采用两个计数器，分别为奇位计数器和偶位计数器，若有效极值点处于复合频差数据序列中的奇数位置，则奇位计数器加一，若有效极值点处于数据序列中的偶数位置，则偶位计数器加一；在设定的查找范围内，若奇位计数器数值大于偶位计数器，则正位处于数据序列的奇数位置，反之处于偶数位置。
3.根据权利要求2所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：所述解码***具有正位与非位检查功能，并调整正位的奇偶位置，具体过程为：
复合频差数据序列中，若从P位置开始确定了正位的位置，则在P位置向后继续验证所有的极值点是否一直位于正位，当所述极值点出现在非位时，则判断所述极值点出现在非位的情况是否连续超过三次，如果是，则正位与非位发生奇偶位置互换，从所述极值点首次出现在非位时按互换后的奇偶关系取得正位序列的数据。
4.根据权利要求2所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：通过极值点确定正位的位置过程中，还包括判断是否收到立体声信号，具体过程为：
通过对奇位计数器数值与偶位计数器数值做除法，获得商值；
设定门限值，当商值大于门限值时，收的节目为立体声节目，当商值小于门限值时，收的节目为单声道节目。
5.根据权利要求1所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：所述处理器（7）对解码后的立体声节目信号，即：节目音频数字化采样数值经自动音量控制处理之后再输出，具体过程为：
复合频差数据序列中，采用每一个频差数据Y计算出节目音频的每一个N位数字化采样数值Z；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
采用变量V作为自动音量控制系数，所述自动音量控制系数V的初始值为1，设定常数L和H分别作为最小门限值和最大门限值；
将连续5秒钟音频输出序列中的每一个音频数值都乘以变量V得到音频输出序列，如果音频输出序列中所有音频数值都小于L，则累加增大V；
如果所述音频输出序列中的最大音频数值D大于H，则采用下式计算V值；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
6.根据权利要求1所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：在每一个采样信号的边沿，所述内存储器（6）保存减法器（4）输出数据到写地址计数器（5）当前输出地址处的同时，写地址计数器（5）加1。
7.根据权利要求1所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：所述测频器（2）在每一个采样信号的周期测量一次，测量得到的频率值为这个采样信号周期内中频信号的平均频率值F。
8.根据权利要求1所述的调频立体声测频解码***，其特征在于：所述差常数的数值C等于中频信号中心频率G减去最大频偏。
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