一种基于数字锁相环的调频发射器架构

在过去的20年里数字便携设备的出货量有了巨大的增长。许多便携式设备带有音频内容，例如:包括iPod的MP3播放器、PDA、手机、PMP、便携式游戏机等等。人们一直在探索不同的途径，有线或无线的方式，来向不同的外部设备传输音频信号，来和他人分享音乐内容，或自己用耳机收听。和其它技术相比，调频(FM)技术简单实用，拥有巨大的现成用户群，同时它具有使用方便、音质优良、低功耗及低成本的优点。因此调频传输提供了非常有吸引力的音频传输解决方案。

传统上，音频调频传输发射器(如图1所示)由两个基本模块组成：一个是产生立体声MPX信号的立体声调制器，另一个是发送FM信号的FM单元。依照调频FM标准，音频波段信号必须先转换成MPX信号，然后用一个高频的载波(76～108MHz)来调制。通常会使用一个模拟锁相环(PLL)来产生和锁定该高频载波到一个精确的参考时钟。立体声MPX信号的产生则需要对左右音频信号进行正确的加减，合成一个19KHz的导频音，还需要一定的预加重来产生最终的MPX信号。MPX信号被直接耦合到压控振荡器(VCO)的控制电压来调制载波的相位或频率，最后FM信号通过一个功率放大器被传送至发射天线。

上述的纯模拟方法有三个缺点：首先，对控制电压的直接调制需要PLL带宽非常窄，由于需要使用较大的无源元器件，加上片上VCO相位噪声较大，要将环路滤波器和VCO集成到片上是非常困难的。这就是为什么在传统的调频FM发射器方案中会有许多外部元器件的主要原因。由于相当数量的外部元器件(包括电感、电容和电阻)需要在使用前进行校准，对于系统制造商想要保持低成本同时又要控制产品质量和可靠性而言，这相当具有挑战性。其次，由于片上器件在不同信号路径上的不匹配，模拟放大器里的加减精度受到了限制。这会直接影响到FM信号的立体声隔离性能。第三点，模拟电路的性能会受限于外部器件的噪声，而提高信噪比的代价则是牺牲功耗和面积(或意味着增加成本)。

以上这些缺点导致在便携式应用领域难以采用传统的调频FM发射器架构来实现低成本，高集成，低功耗的调频FM传输方式。

为了克服传统的调频FM发射器架构的这些缺点，KT Micro公司设计并发表了一款基于数字信号处理技术(DSP)的高集成调频FM发射器芯片－KT0801。该芯片可以为便携式设备应用提供业界领先的性能和系统集成度。

KT0801的性能特点

KT0801拥有双通道20位ΔΣ音频ADC、一个高保真的数字音频信号处理器以及一个全集成的射频RF发射器。其架构是基于一个宽带宽的数字锁相环(DPLL)，它可以提供频率高稳定性和高抗干扰性。片上的LDO使得芯片可以集成到不同电池驱动的系统里，支持电源电压可从1.6V到3.6V。单一电源供电情况下芯片功耗小于20mW，相当于市场上主要竞争方案的一半，因而可以延长一倍的电池寿命。

图1：传统音频传输发射器架构方框图。

由于它的高集成度，KT0801使用普通的24脚4x4 QFN封装，仅需要单一的低电压供电及一块小尺寸的晶振或一个外部时钟即可工作。不需要外部元件调试或校准也意味着真正减少系统集成和维护的代价并缩减开发上市的时间。