機頂盒數字音頻的無線轉發系統設計

摘要：采用nRF24Z1無線射頻芯片對電視機頂盒的數字音頻S／PDIF信號進行無線發送與接收。該方案根據實際應用環境設計電路，并采用PIC18系列單片機分別對發送端和接收端射頻芯片及接收端的D／A轉換芯片進行配置，并設計按鍵控制其音量的增減。實驗表明，該方案能夠實時接收機頂盒音頻，且在室內收聽時音質較好。
關鍵詞：數字音頻；無線傳輸；nRF2421；S／PDIF；PIC18

引言
模擬音頻受外界影響較大，穩定性差。因此數字音頻漸漸取代模擬音頻成為現代音頻的主要形式。數字音頻信號直接從機頂盒輸出，不在內部進行D／A轉換，并將數字音頻進行無線轉發，在接收端進行D／A轉換，可避免音頻布線的影響以及音頻線上音質的損耗。這種方法可
有效地減少機頂盒內部的干擾，并保證較好的音質。
2．4 GHz數字高速射頻技術是目前較為成熟的音頻應用無線技術。其抗干擾性強、傳輸距離遠，并且采用完全開放式的網絡協議。nRF24 Z1無線射頻芯片工作于2．4 GHz，通信速率高達4 Mbps，實際音頻數據傳輸率為1．54 Mbps，且具有S／PDIF數字音頻信號接口。本方案從機頂盒直接提取數字音頻S／PDIF信號，保證了較好的音質；通過nRF24Z1無線射頻芯片進行發送和接收，保證了音頻無損無線傳輸。

1 系統總體方案設計
機頂盒數字音頻無線轉發系統的總體結構框圖如圖1所示。系統主要由數字音頻信號的提取與傳輸、數字音頻無線發送、數字音頻無線接收三部分組成。大部分的機頂盒都具有數字音頻S／PDIF輸出接口，且一般采用同軸線輸出。射頻芯片nRF24Z1既可用在音源端發送音頻數據，也可用在接收端接收音頻數據。采用PIC18系列單片機配置射頻芯片相應的寄存器，實現數字音頻無線發送與接收。nRF24Z1芯片經過內部處理后輸出I2S數字音頻信號，送至數模轉換芯片以及外圍電路處理，實現模擬接收。同時，采用單片機控制音量的增減。

2 無線射頻芯片功能分析
nRF24Z1是Nordic公司推出的單片式CD音質數字音頻芯片，無線音頻傳輸速率高達48KspS，16位，無需任何壓縮。它工作在全球通用的2．4 GHz頻段，以極低的成本提供高性能和高集成度的解決方案；具有I2S和S／PDIF數字音頻接口，方便與ADC／DAC直接連接，或者與具有數字音頻輸出口的設備直接相連。由于所有與音頻I／O、RF協議和RF鏈路管理的有關功能已經嵌入到芯片內部，芯片提供透明的1．54 Mbps的音頻通道，而不需要額外的時間處理。