杰理FM硬件指南-20230315

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杰理FM硬件调试指南

版本修订记录

一、 FM调试分析思路

1、 收音的整个工作流程如下图， 简单概括为：
①电台发射信号-->②收音天线尽可能多接收信号-->③信号尽可能多的传送到FM主控-->④ FM主控稳定工作。

影响因素解释:

①天线长度：
FM 收音频段是87 .5-108.0MHZ,根据c=λf算得，对应的波长约为：3.43-2.78 m，那么 1/4波长为：0.86-0.69 m。 所以我们的收音天线如果过短，会导致接收到的信号强度不够。结合实际生产情况，一般要求收音天线不短于30cm。
问：如何验证是不是天线长度的影响？
答：加长天线长度，测试收音效果是否改善。
②天线类型：
使用mini_usb、micro_usb、line_in线等数据线做FM天线时，地端需要串上1个1K@100M 的磁珠，防止部分信号分流到地。
问：如何验证是不是天线类型的影响？
答：直接焊一个与mini_usb、 micro_usb、 line_in数据线等长的导线做天线，测试收音效果是够有差异。
③板载走线：
天线走线净空并且包地走线，焊接点靠近板边摆放。 与铺铜间距0.5mm 以上，线宽 0.5mm，走线圆滑，长度尽量短，尽量不要打过孔，如需打过孔，过孔大小不应小于0.5mm，走线不能与干扰信号并排走线，天线物料尽量选择：并4 .7P+串330nH 的选频网络，选频网络靠近芯片FM 引脚摆放。
注：对FM要求比较高的客户，请预留 FM放大电路，放大电路地线默认接GND大地；
问：如何验证是不是板载走线的原因？
答：直接把天线焊到主控的 FM天线引脚，测试收音效果是否有差异。
④PCB layout：电源干净、地回路完整、板子上没有其他干扰源：比如DC 电源、D类功放等。
5、 FM一般的调试步骤：
①不同天气、不同时间段、不同位置、实际收台效果会有差别，在调试FM时要有对比样机做参考，且使用整机测试； （拿笔记录下对比样机的每个电台频点，再记录下样机能收到的每个电台的频点，具体分析是那些频点没有收到）
②如果整体收台比较差，查看PCB地线是否完整，功放是否工作在AB类，是否有DCDC开关电源干扰， FM天线是否受其他信号线干扰（特别是高频数字信号线）；用示波器查看主控电源是否有纹波等。 （铺地完整性对FM性能非常重要！！ ！）
③如果不是整体收台效果差，某些频点信号特别差，可以通过调节天线的 LC选频网络的谐振点来调试，对比效果是否改善；
④如果有信号发生器，可以测试一下收音的灵敏度。 一般灵敏度在10dBu 以内的，收台效果都比较好了。一般的 FM频段范围在87.5MHZ——108 .0MHZ，我们一般选取三个频点来测试低、 中、 高频的灵敏度；
④如果是焊一根导线做FM天线，可以尝试加长导线长度，测试实际收台效果是否有改善；
⑤如果是用USB线或者line in线做天线，需要进一步分析，查看天线是否串有磁珠接地，或者直接断开USB天线，焊一根导线做天线，对比收台效果；
⑤如果FM天线在PCB板子上走线过长过绕，可以割断PCB板子的 FM天线，直接在主控天线引脚附近焊一根线做天线，对比收台效果；
⑥如果是收台数比较少，可以软件降低阈值，对比收台效果；
⑦整机外壳的影响：整机收台效果和裸板收台效果的差别、天线放壳内和天线放壳外的区别，来定位是否是模具的影响；
⑧头戴式耳机，天线的摆放位置也是有影响的，要注意远离喇叭磁铁。
总结调试思路：
a、 电源干净、地回路完整；
b、 板子上没有其他干扰源： 比如DCDC 电源、 D类功放等；
c、 程序配置正常
d、 天线能够收到足够的信号：天线足够长，天线信号在板子上没有其他通道损耗， PCB板上的 FM天线不要太长、太绕、分叉等等。

2、 常见问题

①、 收音不清晰解决思路：
软件：
a、 内部增益设置最大
b、 频繁用的代码放ram，减少flash 的通讯干扰
c、 是否有别的音频输入源，例如FM模式下开着麦克风混响硬件：
a、 功放类型不能用D类，谐波干扰大。
b、振荡类、IO翻转类的电路要远离天线。例如DCDC 电感、 晶振、RC等振荡电路，io数码管推屏、 点阵、 LCD等数字通讯电路。
c、 天线电路尽量选择4.7P、 330nH 的选频网络，该网络在87.5~ 108M 的频段有5dB增益，两边频段起衰减效果。
d、天线电路尽量不要打过孔，过孔会产生寄生电容，改变谐振点，会影响使用频段的增益。
e、 使用usb-micro、 mini、 linein等数据线做天线时， 电源和地端最好串上一个1K @100M 的磁珠，防止部分信号流到电源或地。
f、 天线电路与地皮的安全距离最好保证5mm，减少地端的高频杂波进入天线。
g、 天线地线尽量干净又短的回到芯片数字地，减少杂波的引入。
h、 板子上的天线传输线尽量做到干净又短，最好做到天线引脚出来立马接选频网络又立马打焊盘拉外置天线。
总结：减少内外的干扰，提高内外的增益。
②、 收台数太少解决思路：
a、 记录性能优越的对比收音机搜到的电台频点号，再使用我们的收音机手动依次调频到前面记录的频点号，辨别是清晰度太差搜不到还是清晰度好但是搜台算法把该台滤掉了。
b、 如果清晰度差，先按 “①、 收音不清晰”的解决思路提高清晰度。如果是声音清晰，但是没搜到，可以微调搜台阈值来把电台收到。 （下面会说如果调搜台阈值）
③、 不会调阈值解决思路：
简单理解：为了把真台和假台区分开，根据它们的区别做些阈值判断来进行电台的筛选，他
们分别有：
a、cnr载噪比，即中频的 power与旁边噪声的power 的比值，大于一定阈值就判断为真台；
b、 960cnr、 1080cnr是特殊cnr， 由于96M是芯片内部时钟的谐波， 108M是外部晶振的谐

波，因此这

两个频点需要给个cnr 的初始值。
c、 seekcnt过零点数，即单位时间内，人声波形的过零点数，当过零点数太大或者太小时，就判断为噪声；
d、power_differ前后电台的功率差，当前电台最小power- 上一个电台的最大power，该差值大于一定
数字才判断为真台；
e、noise_differ前后电台的功率噪声差，当前电台最小power- 上一个电台的最小noise，该值需要在一
个小范围内才判断为真台；
f、add_differ是否添加noise_differ，当信号差时，噪声的干扰就变得非常明显，因此需要添加
noise_differ条件来防止搜到过多的假台。
g、 agc 内置增益自动增减的阈值，当信号超过该阈值就降低增益防止信号溢出，但是往往都需要把该增益
设置到最大来提高收音质量。
h、 IF 中频，通常无干扰的电台在任何中频上的power都是相等的，实际上总会有些中频较大，因为叠加了
一些杂音，所以选cnr低的中频听台会相对清楚。
以下为默认调试参数，并附带真台少、加太多、叠台多的调试说明：
杰理科技
2023年02月14