专利名称：调频发送机的制作方法
技术领域：
本发明涉及生成立体声混合信号，并进行频率调制(FM)后输出的 FM发送才几。
背景技术：
已知有将音频信号变换成立体声混合信号，并用频率调制器进行频率 调制后输出的FM发送机。这样的FM发送机能够不经由RCA电缆等布 线地传送音频信号，所以被用于车载音频的CD换片器和汽车音响本体 (head unit)之间的信号传送等。特别是近年来，虽然硬盘音频设备、存 储器音频设备、具有音乐再现功能的便携式电话终端广泛普及，但在从固 定式的立体声组合音响等的扬声器再现这样的小型电子设备中所存储的 音乐数据的用途中，也在使用FM发送机。在FM发送机中，将音频信号变换成立体声混合信号，用立体声混合 信号进行频率调制，放大后从天线发出。对于立体声混合信号的生成，使 用3 8kHz的副载波和19kHz的导频信号。专利文献l:特开平9- 069729号公报专利文献2:特开平10 - 013370号公报频率调制的最大频率偏移是按国家、地域而确定的，例如在日本和美 国该值是75(kHz),在欧洲是40(kHz)。因此，当对应两种标准地构成 FM发送机时，若考虑某一个地域的最大频率偏移地使电路最优化，则在 其他地域使用时，会产生S/N比(信噪比)变差的问题。发明内容本发明是鉴于这样的课题而设计的，其总体目的在于提供一种改善了 S/N比的FM发送才几。本发明的一个方案涉及一种FM发送机。该FM发送机包括立体声 调制器，将所输入的音频信号变换成立体声混合信号；频率调制器，接收立体声混合信号，将其作为调制信号对载波进行频率调制。立体声调制器包括振幅调制器，以音频信号的L声道和R声道的差信号作为调制信号， 对副载波进行振幅调制；第1加法器，将振幅调制器的输出与音频信号的 L声道和R声道的和信号进行相加；第l乘法器，使第l加法器的输出与 第l可变常数相乘；第2乘法器，使导频信号与第2可变常数相乘；第2 加法器，将第1、第2乘法器的输出相加后输出。根据该方案，能够通过第l乘法器、第2乘法器独立地调节导频信号 和第2加法器的输出(以下称主.副声道信号)的振幅，所以能够根据最大 频率偏移使混合比最优化，能够针对噪声电平地使导频信号和主.副声道信 号的电平最优化，所以能够改善S/N比。可以还包括调制度调节部，调节来自立体声调制器的立体声混合信号 的振幅，输出给频率调制器。此时，在立体声调制器中，能够调节主.副声道信号和导频信号的混合 比，能够在调制度调节部中调节调制度。优选调制度调节部的增益是可变的。FM发送机可以被一体集成在一个半导体衬底上。所谓"一体集成"， 包括电路的所有结构要件都形成在半导体衬底上的情况，以及电路的主要 结构要件被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻、电 容器等设置在半导体衬底的外部。通过将电路集成，能够减小其面积。本发明的另一方案是一种电子设备。该电子设备包括输出音频信号 的音源；上述任一方案的FM发送机；用于将FM发送机的输出信号发送 到外部的天线。根据该方案，不管使用地域如何，都能发送S/N比良好的FM信号。 应当注意，上述结构要件的任意组合或重新配置等都如所提出的实施例一样有效，或者已被所提出的实施例覆盖。此外，该发明内容并不一定描述了全部必要特征，因此本发明还可以是这些所描述的特征的子组合。
以下参照附图以示例的方式对实施方式进行描述，这些附图意在示例 而非限制，并且对各附图中相同的单元标以相同的标号，其中构的框图。图2是表示图1的FM发送机的信号的电平图。 图3是表示变形例的FM发送机的结构的框图。 图4是FM发送机和外围电路的电路图。
具体实施方式
现在将基于优选实施例来描述本发明，这些优选实施例并非旨在对本 发明的范围进行限制，而是对本发明进行例示。在实施例中描述的所有特 征及其组合对本发明来说并不 一 定是必需的。在本说明书中，所谓"部件A与部件B相连接的状态"，包括部件A 与部件B物理地直接连接的情形，以及部件A与部件B经由不对电连接 状态产生影响的其他部件间接相连接的情形。同样地，所谓"部件C被设置在部件A与部件B之间的状态"，除部 件A与部件C、或部件B与部件C直接相连的情形外，还包括经由不对 电连接状态产生影响的其他部件间接相连接的情形。图1是表示使用了本发明实施方式的FM发送机100的电子设备200 的整体结构的框图。该电子设备200例如是便携式电话终端、无线电接收 机、半导体存储式音频播放器，具有音频的再现功能。所再现的音频信号 可以从电子设备200自带的扬声器或耳机等电音响转换元件本身输出。除 此之外，电子设备200为了能再现更高音质的音频，还能对音频信号进行 FM调制，以电波的方式发送到外部。用户能够用外部的音频播放器接收 所发送的信号，以更高的音质来进行再现。电子设备200包括音源110、 FM发送机100、天线112。音源IIO输出音频信号Sl。例如，音频信号Sl可以是接收广播波并解调而得到的信号，也可以是再现存储在存储器中的数据所得到的信号，对其生成方法不做限定。音源IIO和FM发送机100以预定方式的总线114 相连。例如总线114是I2S总线。此时，在音源110和FM发送机100之 间，音频信号Sl被作为串行数据传送。FM发送机100接收来自音源110的音频信号S1。 FM发送机100包 括接口部(I/F)40、立体声调制器IO、频率调制器20、功率放大器30，作为功能IC (Integrated Circuit:集成电^0 —体集成在一个半导体衬底 上。另外，图1是仅抽取出主要的电路块来表示的，其他电路块被适当省 略了。接口部40经由输入端子102接收来自音源110的音频信号S1。接口 部40接收音频信号S1，输出到立体声调制器IO。音频信号S1包括L声 道信号S1L和R声道信号S1R。立体声调制器10对音频信号S1L、 SIR 进行立体声调制，生成立体声混合信号S2。频率调制器20将立体声混合信号S2作为调制信号对载波信号进行频 率调制。被频率调制后的音频信号(以下也称被调制信号)S3被输入到功 率放大器30。功率放大器30接收被调制信号S3进行放大。FM发送机100 的输出端子104经由未图示的匹配电路与天线112相连。从天线112发送 被频率调制了的信号。以上是电子设备200的整体结构。下面详细说明立体声调制器10、调制度调节部32、频率调制器20。立体声调制器io包括第3加法器12、减法器13、第2加法器14、振 幅调制器15、第1加法器16、第1乘法器17、第2乘法器18。第3加法 器12将L声道和R声道的音频信号S1L、 S1R相加，生成和信号L + R。 减法器13基于L声道和R声道的音频信号S1L、 S1R生成差信号L - R。 振幅调制器15是混频器(mixer )，使用差信号L - R对38kHz的副载波进 行振幅调制。第l加法器16将和信号L + R与从振幅调制器15输出的副 载波合成。将第1加法器16的输出称作主.副声道信号S4。第1乘法器17使主'副声道信号S4与第1可变常数a相乘。第2乘法 器18使19kHz的导频信号S5与第2可变常数卩相乘。第1可变常数a 和第2可变常数(3分别可在至少两个值间变化。第2加法器14将第1乘法器17的输出信号与来自第2乘法器18的 导频信号S5合成，生成立体声混合信号S2。调制度调节部32接收从立体声调制器IO输出的立体声混合信号S2。 作为频率调制器20的前处理，调制度调节部32使立体声混合信号S2的 振幅衰减，调节频率调制器20的调制度。调制度调节部32的增益(衰减率)Y也可以是可变的。频率调制器20是包括VC022、分频器24、相位比较器26、循环滤波器(LPF) 28、加法器29的一般结构。VC022按与控制电压Vcnt相应的 频率振荡。VC022的输出信号S3作为被调制信号被输出到外部，并且被 输入到分频器24。分频器24将VC022的输出信号S3的频率分频为1/n (n是自然数)，输出反馈信号Sfb。相位比较器26将从分频器24输出的 反馈信号Sfb与基准时钟信号CKref进行比较，输出与两个信号的相位差 相应的电压(以下称相位差电压Vp)。循环滤波器28是低通滤波器，除去从相位比较器26输出的相位差电 压Vp的高频分量，输出到加法器29。加法器29将从调制度调节部32输 出的立体声混合信号S6叠加到循环滤波器28的输出信号中，作为控制电 压Vcnt输出。另外，立体声调制器IO、调制度调节部32、频率调制器20中的各处 理以模拟、数字、或者它们的组合来进行即可，各电路可以用模拟电路、 数字电路的任意方式来构成。下面"i兑明如上那样构成的FM发送才几100的动作。这里，说明各信号是数字信号的情况，但也能适用于模拟信号。当立 体声混合信号S2、主.副声道信号S4、导频信号S5等是数字信号时，根 据其位数规定最大定标(full scale )。现在，设立体声混合信号S2、主.副 声道信号S4、导频信号S5的位数相等，其最大定标值也相等。这里，假 定主.副声道信号S4、导频信号S5被标准化为最大振幅是最大定标。导频信号S5的最大频率偏移被规定为7.5kHz。因此，被调制信号S3 的最大频率偏移为40kHz时，主.副声道信号S4的最大频率偏移成为40 -7.5 = 32.5kHz。即，主'副声道信号S4和导频信号S5的混合比设定为 32.5: 7.5 = 0.81: 0.19即可。若假定主'副声道信号S4和导频信号S5的最 大定标相等，则混合比等于第l可变常数a、第2可变常数p。即，将最 大频率偏移设定为40kHz时，设定01=0.81、 (3=0.19。此时，将第1乘法 器17、第2乘法器18的输出相加得到的立体声混合信号S2成为最大定标 信号。另一方面，被调制信号S3的最大频率偏移为75kHz时，主.副声道信 号S4的最大频率偏移成为75 - 7.5 = 67.5kHz。因此，主.副声道信号S4 和导频信号S5的混合比设定为67.5: 7.5 = 0.9: 0.1即可。因此，最大频 率偏移为75kHz时，设定a-0.9、卩=0.1。此时，将第1乘法器17、第2乘法器18的输出相加得到的立体声混合信号S2也成为最大定标信号。在最大频率偏移是40kHz、 75kHz的任意一者的情况下，立体声混合 信号S2的最大振幅都成为最大定标。若将其原样输出给频率调制器20， 则最大频率偏移会变得相等。因此，调制度调节部32根据最大频率偏移 切换增益Y(衰减率)，使立体声混合信号S2衰减。根据以上的FM发送机100，通过设置第1乘法器17、第2乘法器18， 能够根据最大频率偏移使主.副声道信号S4、导频信号S5的混合比变化。图2是图1的FM发送机100的信号的电平图。图中，立体声混合信 号S2的纵轴表示出0~FS (最大定标)的数字值的电平，立体声混合信 号S6的纵轴表示调制度。最大频率偏移为40kHz时，主.副声道信号S4和导频信号S5以0.81FS、 0.19FS的比例混合，合计后的立体声混合信号S2具有最大定标。最大频率偏移为75kHz时，主.副声道信号S4和导频信号S5以0.9FS、 0.1FS的比例混合，此时合计后的立体声混合信号S2也具有最大定标。立体声混合信号S6由调制度调节部32调节振幅，使得19kHz的导频 信号S5的调制度与7.5kHz相一致。此时，由于噪声电平也下降，所以能 够防止40kHz时的S/N比变差。另外，在40kHz、 75kHz的任一种情况下，立体声混合信号S2都具 有最大定标FS。不管信号是数字还是模拟的，都是振幅越大就越能传递 较多的信息，所以用本实施方式能够得到良好的S/N比。本实施方式的FM发送机100的效果通过以下讨论将变得更加明确。考虑固定了第2乘法器18的增益卩(第2可变常数)的情况。此时， 仅切换第1乘法器17的增益a。若在75kHz时使电路最优化，则被设定 为01=0.9、卩=0.1。在该状态下，若要得到40kHz的最大频率偏移，需要 设定为a-0.43。因此，立体声混合信号S2成为0.1FS + 0.43FS = 0.53FS， 仅能够利用最大定标的1/2左右的信息量，S/N比将变差。而用本实施方 式的FM发送机IOO，能够解决上述问题。实施方式是个例示，可以对其各结构要素、各处理过程的组合进行各 种变形，本领域技术人员能够理解这些变形例也包含在本发明的范围内。在本实施方式中，说明了第1可变常数a、第2可变常数卩的和a+卩 为l的情况，但本发明不限于此。和a+卩越接近l， S/N比的变差就越被抑制，只要是比0.53大的值，与(3被固定的情况相比，就能够改善S/N比。 另外，说明了在FM发送机100中设置调制度调节部32，将最终的调 制度在75kHz和40kHz之间进行切换的情况，但也可以将它以 一定值来固 定。此时，只要考虑调制度地将第1可变系数(x、第2可变系数(3设定为 适当的值即可。在实施方式中，说明了将主'副声道信号S4和导频信号S5这两个信 号合成来进行频率调制的情况，但也可以合成其他的信号。以下，说明合 成与RDS (广播数据系统)/RBDS (无线广播数据系统)相关的数据(以 下称RDS/RBDS数据)进行频率调制的情况。图3是表示变形例的FM发送机的结构的框图。图3的FM发送机100a 在图1的FM发送机100的基础上还具有RDS/RBDS数据生成部50、第3 乘法器19。主处理器120以RDS/RBDS的方式生成要发送的字符信息等数据 SIO。接口部(I/F)40经由输入端子106接收数据SIO，输出给RDS/RBDS 数据生成部50。 RDS/RBDS数据生成部50—般由差分编码器、相位偏移 调制器、滤波器、振幅调制器构成。差分编码器接收RDS/RBDS数据SIO， 对其进行差分编码。相位偏移调制器对差分编码后的信号进行双相移相 (binary phase shift)调制(BPSK )。 BPSK后的信号为了频谱整形而由滤 波器除去高频分量。振幅调制器以滤波器的输出作为调制信号，对57kHz 的副载波进行振幅调制。RDS/RBDS数据生成部50输出对57kHz的副载 波进行振幅调制后的数据(以下称RDS/RBDS数据)S12。第3乘法器19使57kHz的RDS/RBDS数据S12乘以第3可变常数5, 作为数据S14输出。该第3可变常数S与第1、第2可变常数a、卩一样， 可在至少两个值间变化。立体声调制器ioa的第2加法器14a将第1乘法器17、第2乘法器 18、第3乘法器19的输出数据相加，输出到调制度调节部32。调制度调 节部32使立体声混合信号S2乘以增益y，输出到频率调制器20。在此，说明(x、 p、 y、 5的关系。导频信号S5的最大频率偏移是7.5kHz, RDS/RBDS数据S12的最大频率偏移是1.0 7.5kHz。以下，设RDS/RBDS 数据S12的最大频率偏移为2.5kHz。系数a、 (3、 5满足 U+ (3 + 5) ，S即可。最大频率偏移为75kHz时，若使a= 0.867、卩=0.1、 5= 0.033，则主-副 声道信号S4的调制度成为75kHzx0.867 = 65kHz，导频信号S5的调制度 成为75kHzx0.1 = 7.5kHz，RDS/RBDS数据S12的调制度成为75kHz復033 =2.5kHz。最大频率偏移为40kHz时，若使a = 0.747、 (3= 0.19、 S= 0.063，则主-副 声道信号S4的调制度成为75kHzx0.747 = 30kHz,导频信号S5的调制度 成为40kHzx0.19= 7.5kHz, RDS/RBDS数据S12的调制度成为40kHzx 0.063 = 2.5kHz。这样，根据图3的FM发送机100a，通过使RDS/RBDS数据S12也 乘以第3可变常数5进行合成，能够充分利用最大定标FS。该技术也能适 用于RDS/RBDS数据S12以外的其他数据。图4是FM发送机IOO及外围电路的电路图。FM发送机100的IC具 有1号管脚 28号管脚。l号管脚、2号管脚、7号管脚、8号管脚、27号管脚被提供针对FM 发送才几100内的才莫拟电^各的电源电压VCC、接地电压GND。 12、 13、 23 号管脚被提供针对数字电路的电源电压VDD、接地电压GND。偏置电路(BIAS ) 326生成偏置电压，提供给FM发送机的各电路块。 偏置电压由与3号管脚相连的电容器进行平滑化。调节器(REG) 304生成FM发送机100的内部逻辑所使用的电压。 从11号管脚输出由调节器304生成的电压。19~21号管脚经由12S总线连接音源110。19号管脚是数据用的管脚， 20号管脚是时钟用的管脚，21号管脚是LR时钟用的管脚。12S总线接口 部306与音源110收发数据。17、 18号管脚经由I2C总线连接主处理器120。 17号管脚是时钟信号 用的管脚，18号管脚是数据信号用的管脚。15号管脚、16号管脚与晶体振动器344相连接。振荡器302提供系 统时钟。14号管脚被输入芯片使能信号。通过芯片使能信号，FM发送机IOO 切换通常工作的模式和节电模式(power down mode )。在节电模式下，内 部电路关闭，消耗电流几乎成为0，成为不接收外部来的信号的状态。22号管脚被输入器件地址选择信号。是在除FM发送机100外还存在 以共同的I2C总线进行控制的LSI时，为区别它们而设的。 24号管脚是测试用端子。25号管脚是RDS用触发输出端子。RDS数字调制器(RDS)312将 从外部向FM发送机IOO发送了 RDS信号这一情况经由25号管脚通知给 FM发送机100以外的电路块。立体声调制器310接收从音源IIO收来的音频信号，对其进行立体声 调制，生成立体声混合信号。RDS数字调制器312依次读出来自主处理器 120的H据，进4亍双相移相(Binary Phase Shift)调制，滤波后输出。加法 器314将从RDS数字调制器312输出的RDS/RBDS数据与立体声混合信 号相加。DAC316对加法器314的输出进行数模转换。由调制度调节部 (MODADJ) 318调节DAC316的振幅，经由5号管脚、外部的电容器 C100、6号管脚提供给PLL322。6号管脚经由电容器C102和4号管脚(PLL 时间常数切换端子)与循环滤波器(LOOPFIL) 324相连接。通过与4号 管脚相连接的电容器C102和FM发送机100内部的未图示的电阻，形成 循环滤波器324，根据是改变电容器C102的电容值还是改变电阻值来调 节时间常数。VCO320按与来自PLL的信号相应的频率振荡，将FM调制后的信号 提供给分配器(divider) ( DIV ) 328。 VCO320经由9、 10号管脚连接变 容二极管和电感器。FM发送机100具有两系统的功率放大器。分配器328向功率放大器 330、 332输出信号。功率放大器330的输出从26号管脚输出到外部。26 号管脚与匹配电路340相连接。功率放大器332的输出从28号管脚输出 到外部。28号管脚与匹配电路342相连接。通过设计两系统的功率放大器 和匹配电路，能够根据各系统的负载(天线)来调节频率特性。图1和图4的对应关系如下所示。才妻口部40: 4妾口部306立体声调制器10:立体声调制器310调制度调节部32:调制度调节部318频率调制器20:循环滤波器324、 PLL322、 VCO320功率放大器30:分配器328、功率放大器330、 332尽管已经使用特定术语来描述了本发明的优选实施例，但这种描述仅用于说明的目的，并且应当理解为，在不偏离所附权利要求的本质和范围的情况下，可以进行修改和变更。
权利要求
1.一种FM发送机，其特征在于，包括立体声调制器，将所输入的音频信号变换成立体声混合信号，和频率调制器，接收上述立体声混合信号，将其作为调制信号对载波进行频率调制；其中，上述立体声调制器包括振幅调制器，以音频信号的L声道和R声道的差信号作为调制信号，对副载波进行振幅调制，第1加法器，将上述振幅调制器的输出与音频信号的L声道和R声道的和信号进行相加，第1乘法器，使上述第1加法器的输出与第1可变常数相乘，第2乘法器，使导频信号与第2可变常数相乘，以及第2加法器，将上述第1乘法器、第2乘法器的输出相加后输出。
2. 根据权利要求1所述的FM发送机，其特征在于还包括调制度调节部，调节来自上述立体声调制器的立体声混合信号 的振幅，输出给上述频率调制器。
3. 根据权利要求2所述的FM发送机，其特征在于 上述调制度调节部的增益是可变的。
4. 根据权利要求1所述的FM发送机，其特征在于 被一体集成在一个半导体衬底上。
5. —种电子设备，其特征在于，包括 输出音频信号的音源；接收上述音频信号的权利要求1所述的FM发送机；以及 用于将上述FM发送机的输出信号发送到外部的天线。
全文摘要
本发明提供一种FM发送机。立体声调制器将音频信号变换成立体声混合信号。频率调制器接收立体声混合信号，将其作为调制信号对载波进行频率调制。振幅调制器以L声道和R声道的差信号作为调制信号，对副载波进行振幅调制。第1加法器将振幅调制器的输出与L声道和R声道的和信号进行相加。第1乘法器使第1加法器的输出与第1可变常数相乘。第2乘法器使导频信号与第2可变常数相乘。第2加法器将第1乘法器、第2乘法器的输出相加后输出。调制度调节部调节立体声混合信号的振幅，输出给频率调制器。
文档编号H04H20/48GK101242227SQ20081000540
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月2日 优先权日2007年2月6日
发明者古本仁, 真野竜哉 申请人:罗姆股份有限公司