HD Radio接收机的设计

HD Radio(High-Definition Radio)是一种数字广播技术，但和卫星广播有所不同。卫星广播直接接收2.3GHz频率范围的卫星信号，而HD Radio的工作频率则和当前分配给AM和FM电台的频率是一样的。利用正交频分复用(OFDM)数字技术，HD Radio将新的数字信号放置于现有AM和FM边带中的任一个之上。在AM波段上(频率为530~1,705kHz)，常用的模式是同时联播，即将同一个节目以模拟和数字两种格式进行发射。以前的广播将忽略数字内容，而数字广播则会接收数字信号。

在典型的HD Radio接收机中，前端或者调谐器将AM和FM信号转换成IF，ADC将IF数字化，DSP芯片处理所有其它的广播功能，DAC驱动立体声功率放大器，而内置的嵌入式控制器则运行各项功能，包括调谐功能和LCD显示。

现在有多种前端调谐器可供选择。例如，Atmel公司的T4260 BiCMOS芯片被iBiquity认证为可以用于AM/FM车用或家用桌上广播。它有两个RF路径，一个用于AM，另一个用于FM。从天线获得的信号会输到混频器中，这个混频器将AM波段向上变频为10~25MHz的IF。一般情况下，它最终会设置为流行的10.7MHz，这样就有很多陶瓷IF滤波器可供选择。在FM路径中，信号向下变频到10.7MHz。

典型的HD Radio接收机的结构框图。

锁相环(PLL)合成器为两个混频器提供局部振荡器信号。AM的增量调谐为1kHz，而FM的增量调谐则为12.5/25/50kHz。也提供用于AM和FM的独立快速自动增益控制(AGC)块。增益可以通过内部DAC来改变，RF电路的增量为1dB，而IF电路则是2dB。另外还包括了一个用于调谐和控制的三线串行总线。

恩智浦(NXP)半导体公司的TEF6721HL和Atmel的芯片相似，但它也包括了31m、41m和49m的短波波段和VHF FM天气波段。I²C接口被用来调谐和控制。这两种IC都要求必需的天线、阻抗匹配和其它的前端元件。

Alps Electric公司的TDGA2全集成屏蔽调谐器是针对AM和FM波段中的IBOC信号而设计的。输出为10.7MHz。提供一个I²C总线用来进行调谐和增益控制及其它控制。来自调谐器的IF信号接着必须在ADC中被数字化。德州仪器(TI)的AFEDRI8201将10.7MHz IF信号传送给一个可编程增益放大器，然后传送给ADC。这个12位的转换器以80Msps的速率对IF信号进行采样，并给外部DSP芯片提供接口。

DSP执行所有的解压缩、解交织、解码和解调功能。作为HD收音机用DSP芯片的主要供应商，TI在TMS320DRI300/350基带芯片上编入了iBiquity授权的所有HD Radio软件。它们可以执行所有AM和FM功能，并能进行音频后处理，同时还支持MP3和WMA。它们还有用于外部嵌入式控制器、启动EEPROM或闪存以及解交织DRAM的接口。输出针对可兼容DAC而设计。

尽管TI是目前用于HD Radio的DSP的主要供应商，但NXP也占有一定的份额。NXP的SAF3550 HD Radio数字基带处理芯片采用了带有片上高速缓存的强大的ARM946处理核，还集成了可编程基带输入及音频输出采样率转换器，与TEF6721HL调谐器兼容。

HD Radio面临一个主要问题是由DSP和嵌入式处理器引起的电磁干扰(EMI)。为减少敏感的RF接收器电路受到的干扰，以及满足FCC的B类辐射测试，大多生产商不得花费大量时间来设计能将EMI干扰减至最小的电路板。虽然滤波可消除大部分干扰，但有些时候仍需采用屏蔽保护。

最后，如果要设计一个HD Radio，必须首先和iBiquity公司取得联系以获得许可信息。iBiquity公司拥有该技术的专利，并授权给发射器和接收器的生产商。它还有完整的测试和认证程序，用来确保符合NRSC-5A标准。目前，iBiquity已经认可了Radiosophy公司的MultiStream HD桌上广播接收器。这一产品采用了Alps的调谐器和TI的芯片。FM的信噪比是78dB，而AM的信噪比则为50dB。MultiStream的多播能力让使用者可以从FM信号中选择多个数据流。AM和FM天线是内置式的，也可以和外部天线进行连接。声音来自于带有4V扬声器的双通道8W放大器。128x64像素带背光LCD显示器可以显示HD标准中规定的时间、频率和滚动信息。

它的其它特点包括一个立体声耳机迷你插口和一个USB端口，可以通过互联网和计算机将软件升级上载到DSP中。它还集成了RCA拾音插座输出，这个输出采用的是Sony/NXP数字接口(S/PDIF)数字格式。一个S/PDIF Toslink光学输出插口将数字音频直接发送到一个带有更大扬声器的外部立体声放大器中。