調(diào)頻立體聲廣播及廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)測量解決方案

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　　調(diào)頻廣播(FM)隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展正逐步成為一種標(biāo)配功能，廣泛配置在手機、導(dǎo)航、汽車娛樂系統(tǒng)等移動手持設(shè)備和車載終端設(shè)備中。今天的移動手機、導(dǎo)航，不僅可以用于收聽FM廣播，很多還具備FM發(fā)射功能，將存儲的數(shù)字音樂、導(dǎo)航提醒聲音發(fā)送到附近的普通收音機，汽車的收音機進(jìn)行收聽。

　　FM技術(shù)也在不斷發(fā)展。為了傳送立體聲音樂，F(xiàn)M通過立體聲復(fù)用支持左右聲道傳輸不同的語音內(nèi)容，即調(diào)頻立體聲(FM Stereo)。為了通過FM頻段傳送快捷的數(shù)據(jù)信息，國際相關(guān)部門制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，目前主要有歐洲的廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS)規(guī)范和美國的無線電廣播數(shù)字系統(tǒng)(RBDS)規(guī)范。通過RDS/RBDS技術(shù)，F(xiàn)M可以傳送文本信息，例如交通、天氣、廣播電臺的信息等等，這些信息可以顯示在FM終端設(shè)備的用戶界面上。

　　為了確保FM Stereo和RDS/RBDS系統(tǒng)的可靠運行，如何準(zhǔn)確、快捷的進(jìn)行相關(guān)測試，成為FM產(chǎn)業(yè)鏈中非常關(guān)鍵的一環(huán), 也是眾多移動設(shè)備制造商面臨的問題。

　　FM Stereo/RDS系統(tǒng)概述

　　FM Stereo在兼容調(diào)頻單聲道收音機的同時，支持立體聲多路信號的傳輸。為實現(xiàn)這個目標(biāo)，調(diào)頻立體聲多路復(fù)用信號(MPX)在0~15kHz的基帶部分同時傳送左聲道(L)和右聲道(R)的信息(L+R)，使單聲道收音機也可收聽立體聲信號。為了識L、R兩路信號，利用23~53kHz的基帶頻譜，在38kHz處使用載波抑制調(diào)幅的調(diào)制方式發(fā)送(L-R)的信息，以提供立體聲音效。調(diào)頻立體聲信號中還包含一個19kHz的導(dǎo)頻信號，用于協(xié)助接收機檢測和解碼左右聲道信號。在接收端，將(L+R)和(L-R)信號相加恢復(fù)出L信號，將(L+R)和(L-R)信號相減恢復(fù)出R信號。MPX信號的基帶頻譜如圖1所示。

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　　圖1：調(diào)頻立體聲/無線數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)的基帶頻譜。

　　RBS/RBDS信號在57 kHz副載波處進(jìn)行傳輸。RDS/RBDS傳送信息的速率為1.1875 kbps，采用BPSK的調(diào)制方式。RDS可以發(fā)送電臺名稱、節(jié)目類型、節(jié)目內(nèi)容、交通信息等多種信息。圖2所示為RDS/RBDS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其最大數(shù)據(jù)單元為組。每組有4塊構(gòu)成，每塊26比特，包含16個信息比特和10個校驗比特。校驗比特的作用為錯誤識別、錯誤修正和數(shù)據(jù)同步。

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　　圖2：RDS基帶編碼結(jié)構(gòu)。

　　FM Stereo/RDS系統(tǒng)測試方案

　　FM Stereo/RDS的測試主要有兩個方面，即針對發(fā)射機的測試和針對接收機的測試。安捷倫針對這兩種測試分別提供了相應(yīng)的信號分析儀和信號源進(jìn)行支持。

　　1、FM Stereo/RDS系統(tǒng)常用測試參數(shù)

　　FM Stereo/RDS系統(tǒng)測試涉及多種參數(shù)的測量，包括功率測量、信號噪聲及失真比(SINAD)測量、諧波失真(THD)測量、RDS BLER(塊誤碼率)測量等。

　　SINAD/Distortion：SINAD/Distortion是衡量音頻質(zhì)量的重要參數(shù)。SINAD和Distortion的定義分別如下：

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　　(E1)

　　其中，Ptotal是總的信號功率，Punwanted是噪聲信號功率和失真信號功率之和。

　　SINAD/Distortion的測試框圖如圖3所示。首先將輸入信號經(jīng)過音頻濾波器濾除帶外干擾計算Ptotal，隨后使信號通過陷波濾波器濾除掉有用信號(包含Mono/Stereo音頻信號和載波信號)，從而計算出Punwanted。

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　　圖3：SINAD測量框圖。

　　SINAD不僅是衡量發(fā)射機性能的重要參數(shù)，對接收機的測量而言也非常重要。在進(jìn)行接收機靈敏度、鄰頻道抑制、交互調(diào)制等測量時，都需要跟蹤SINAD的測量結(jié)果直到它低于某個臨界值。

　　THD：THD用于測量信號中的諧波，即測量輸出信號中比所需要信號多出來的諧波成分。THD是由系統(tǒng)的不完全線性造成的，定義為所有諧波分量的均方根電壓值與基頻電壓值的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，計算公式如下，

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　　(E2)

　　其中，Vn是n次諧波分量的均方根電壓。

　　RDS BLERTHD：RDS BLER是具有不可校正比特位的接收數(shù)據(jù)塊(26比特)與總接收數(shù)據(jù)塊數(shù)的比值。在計算RDS BLER時，使用RDS編碼中的校驗字來計算錯誤數(shù)據(jù)位并進(jìn)行校正。RDS測試的閾值典型值通常為5%。