СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ФМ ТЮНЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR MEASURING AND INDICATING THE FREQUENCY FOR AN FM TUNER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предлагаемый способ относится к радиотехнике и может найти применение в радиоприемных устройствах с однокристальными аналоговыми тюнерами, в которых настройка осуществляется изменением емкости варикапа.
В последнее время нашли широкое применение однокристальные тюнеры в выпускаемых радиоприемниках. Для этого выпускаются как у нас в стране микросхемы К174ХА34, К174ХА42, КС1066ХА1 и др. так и за рубежом TDA7000, TDA7010, TDA7021 и др. Однако применение этих микросхем для индикации частоты, поскольку управление настройкой приемника осуществляется изменением емкости варикапа с помощью изменяемого на нем напряжения переменным резистором настройки, лишает возможности идентифицировать частоту принимаемых станций. Это явилось одной из причин того, что внешний вид современных приемников с такими тюнерами, 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 тюнеры, в которых настройка осуществляется изменением емкости варикапа 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 аналогового тюнера, включающий в себя получение аналоговой информации о частоте настройки тюнера, ее обработку и индикацию, отличающийся тем, что исходной информацией о частоте настройки является величина емкости варикапа управляемого переменным резистором настройки тюнера, изменяемое напряжение на котором преобразуется аналого-цифровым преобразованием в код с последующим функциональным преобразованием, который в виде аппроксимированной зависимости частоты от емкости варикапа 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 в устройство, включающее аналоговый тюнер, варикап емкость которого изменяется с помощью переменного резистора настройки и стабилизированный блок питания, добавлены дополнительно АЦП, программируемый блок сопряжения на микроконтроллере или ПЛИС, модуль индикации, и синтезатор речи с динамиком, причем вывод подключенный к варикапу переменного резистора настройки, через АЦП подключен к программируемому блоку сопряжения, 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 тюнером частоты.
Введение АЦП и программируемого блока сопряжения дает возможность преобразовывать напряжение управляющее емкостью варикапа в код с помощью АЦП с последующим преобразованием его в код частоты в программируемом блоке сопряжения, 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 отличительные признаки позволяют реализовать предложенный способ измерения и индикации частоты аналогового тюнера.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит (см. фиг. 1) тюнер 1 с варикапом и 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 тюнера 1, например, типа TDA7000 фирмы Philips [1] (отечественный аналог КС1066ХА1). В качестве варикапа можно применить КВ121А [2], для переменного резистора настройки 2 используется стандартный потенциометр 100кОм типа СП3-36, 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 5 на устройство и на верхний вывод переменного резистора настройки 2 подается питающее напряжение. Происходит инициализация тюнера 1, считывается изменяемое напряжение с вывода переменного резистора настройки 2 (это напряжение изменяет емкость варикапа) и преобразуется в код с помощью АЦП 3. Затем код напряжения с помощью аппроксимирующей функции прошитой в программу микроконтроллера или ПЛИС блока сопряжения 4 превращается в код жидкокристаллического дисплея 6 и воспроизводится синтезатором речи 7 с помощью динамика 8.
Перед программированием микроконтроллера или ПЛИС измеряется зависимость напряжения на входе АЦП от частоты принимаемых станций по контрольному приемнику. Это делается для нахождения аппроксимирующей функции зависимости частоты от напряжения, подаваемого на варикап, например, с помощью линейной аппроксимации. 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 ФМ тюнера TDA7000 подтвердила преимущества этой эффективной технологии измерения и индикации принимаемой частоты, повысив функциональные и эксплуатационные возможности ФМ радиоприемника.
Источники информации
1. Однокристальный ФМ тюнер фирмы Philips TDA7000 data sheet https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/19411/PHILIPS/TDA7000.html
2. Варикапы KB121A. Характеристики, https://eandе.ru/pdf/diod/kv121.pdf