無線FM音頻轉發(fā)器可以將音頻信號調制成高頻信號，在一定距離內用調頻收音機進行接收。無線音頻轉發(fā)器被大量地應用于無線耳機、車載MP3轉發(fā)器、會議廣播、樓宇及公園廣播等地方。最簡單的無線音頻轉發(fā)器可以只用一個三極管構成，如下圖所示：
圖一 單管音頻FM轉發(fā)器
上圖采用1只三極管9018構成振蕩器。音頻信號從三極管基極輸入，利用B-E結的變容二極管特性實現(xiàn)調頻。該電路雖然簡單，但音質很差，振蕩電路穩(wěn)定性非常不好，電壓的改變，人體或金屬物在天線附近出現(xiàn)都會改變振蕩頻率從而導致接收端的不穩(wěn)定。而且該電路只能傳送單聲道的音頻，使用者無法聆聽到高品質的立體聲音樂。
復雜一些的立體聲轉發(fā)器采用集成電路，最常用的是RoHM公司的BA1404。該電路集內部集成了立體聲編碼器，可以產(chǎn)生19kHz的立體聲導頻信號隨音頻一起發(fā)射。如果收音機有立體聲解碼功能就能解調出立體聲音樂了。BA1404的應用電路如下圖所示：
圖二 BA1404應用電路
與單管的轉發(fā)器比較，BA1404不僅可以傳送立體聲信號，而且音質也有了明顯提高，但是分離度、頻響等指標仍然不是很理想，BA1404的音質距離欣賞高質量音樂仍然有相當大的差距。由于BA1404內部采用的仍然是LC振蕩器，因此頻率的穩(wěn)定性仍然不夠好，容易產(chǎn)生頻漂的現(xiàn)象。現(xiàn)在市面上有相當多的采用BA1404的車載音頻轉發(fā)器或者無線耳機成品出售。
要打造出廣播級的音質，并且頻率又非常穩(wěn)定的FM無線轉發(fā)器，則需要采用數(shù)字音頻預處理以及頻率合成等復雜技術。由于成本和復雜程度等原因，這些技術通常都只用在廣播電臺，而普通用戶很難接受。
那是不是高穩(wěn)定度、Hi-Fi音質的音頻轉發(fā)器就與普通用戶無緣了呢？北京瑞宇飛科技有限公司開發(fā)的無線音頻轉發(fā)模塊VMR6512很好地解決了成本與音質和頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，讓所有的人都能以很低的成本享受到廣播級別的音質。
下圖是VMR6512無線音頻調制模塊的內部框圖。
圖三 VMR6512 無線音頻轉發(fā)器框圖
VMR6512無線音頻轉發(fā)模塊具有以下特點：
廣播級的音質l
全集成封裝，無需任何外部元件即可工作l
音頻采用DSP進行處理，為高音質提供了保證l
采用頻率合成技術，振蕩頻率高度穩(wěn)定l
輸出功率可調，最高可達115dBuVl
頻率范圍88.0MHz-108.0MHz，低端可根據(jù)要求擴展到76.0MHzl
可輸入模擬音頻或數(shù)字音頻l
具備外部UART接口，可用外部CPU或PC機方便地進行控制l
提供頻率設置UP/DOWN輸入，方便獨立使用l
該模塊可應用于：
Hi-Fi無線耳機l
車載MP3音頻轉發(fā)器l
無線話筒l
會議廣播系統(tǒng)l
樓宇音樂播放l
公園音樂播放l
視聽娛樂設備附件l
校園廣播電臺l
VMR6512內部由一個CPU對整個模塊進行控制。外部處理器可以通過UART串口與模塊進行通信，對模塊的頻率、發(fā)射功率、接口模式等進行設置。此外，模塊還提供了UP和DOWN兩個引腳，以便在沒有外部CPU或控制串口的情況下進行頻率調整。模塊默認上電發(fā)射頻率是100.0MHz，UP或者DOWN引腳上每給一個低電平脈沖，則發(fā)射頻率升高或者降低0.1MHz。如果在這兩個引腳上連續(xù)保持低電平，則發(fā)射頻率每0.3秒改變一次。
音頻信號接口可以是普通的模擬音頻輸入，也可以是數(shù)字音頻輸入。模擬音頻首先經(jīng)過音頻A/D轉換器轉換成數(shù)字信號再進入DSP進行處理。數(shù)字音頻提供了常用的I2S，left-justified和DSP等三種接口模式，幾乎能夠與所有的codec或者DSP進行無縫連接。
音頻信號數(shù)字化之后，DSP會對信號進行濾波、預加重、導頻產(chǎn)生等一系列處理。由于是在數(shù)字域進行處理，因此具備了模擬電路無法企及的優(yōu)勢，為高音質提供了前提保障。
模塊內還集成了自動增益控制（AGC）功能，當輸入音頻超過一定閾值，AGC會自動將音頻信號進行衰減避免失真的出現(xiàn)。而當音頻信號低于某一閾值，AGC電路又會將音頻信號進行一定程度的放大，從而保證了接收端始終有合適的音量輸出。
經(jīng)過DSP處理之后的信號再經(jīng)過D/A轉換，送入高頻調制器進行FM調制。高頻信號通過頻率合成的方式產(chǎn)生，頻率可以以10KHz的步進進行調整，頻率范圍從88.0MHz-108MHz連續(xù)可調，若有特殊需要還可以擴展至76.0-108.0MHz。FM調制信號的頻偏也可以進行精確調整，不過通常不建議用戶自己進行設置。輸出FM信號的功率最大為115dBuV，空曠地帶傳輸距離可達五六十米。
下圖是VMR6512的外形及引腳：
圖四 VMR6512模塊外形及引腳說明
VMR6512模塊的外形尺寸僅為25mmx15mmx3.8mm（長x寬x高），可以方便地嵌入無線耳機和車載MP3音頻轉發(fā)器等小型設備中。
下圖是VMR6512的元件符號及引腳說明：
圖五 VMR6512元件符號
表一 VMR6512引腳說明
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Pin No. |
Name |
Description |
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1 |
RST |
Reset, 高電平將模塊復位 |
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2 |
RXD |
控制串口輸入RX |
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3 |
TXD |
控制串口輸出TX |
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4 |
DIN |
數(shù)字音頻數(shù)據(jù)輸入 |
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5 |
DFS |
數(shù)字音頻幀同步信號輸入 |
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6 |
DCLK |
數(shù)字音頻時鐘信號輸入 |
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7 |
RIN |
模擬音頻右輸入 |
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8 |
LIN |
模擬音頻左輸入 |
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9 |
GND |
Ground |
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10 |
RFOUT |
射頻輸出 |
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11 |
GND |
Ground |
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12 |
NC |
- |
|
13 |
NC |
- |
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14 |
DOWN |
頻率降低輸入，每個低電平脈沖輸出頻率降低0.1MHz，連續(xù)低電平以0.3秒頻率重復。 |
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15 |
UP |
頻率升高輸入，每個低電平脈沖輸出頻率升高0.1MHz，連續(xù)低電平以0.5秒頻率重復 |
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16 |
D/A |
音頻輸入接口數(shù)字/模擬選擇 |
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17 |
NC |
- |
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18 |
VCC |
電源輸入，2.7-3.3V |
表二 VMR6512的相關參數(shù)
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符號 |
參數(shù)說明 |
值 |
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Vcc |
電源電壓 |
2.7-3.6V |
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Ic |
工作電流（最大） |
32mA |
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Fr |
FM發(fā)射頻率 |
88.0-108.0MHz |
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Fon |
上電缺省頻率 |
100.0MHz |
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Pmax |
最大射頻功率 |
115dBuV |
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Ss |
立體聲分離度 |
35dB |
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SCR |
付載頻抑制 |
50dB |
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Afl |
濾波器-3dB低端 |
25Hz |
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Afh |
濾波器-3dB高端 |
16kHz |
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Fm |
調制頻偏 |
68.25KHz |
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Rf |
音頻響應平坦度（30Hz-15KHz） |
±1.5dB |
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Rin |
輸入阻抗 |
56kOhm |
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Vain |
音頻輸入幅值 |
350mVp-p |
下圖是VMR6512的參考設計電路圖：
圖六 VMR6512參考設計電路
上圖的參考設計是基于VMR6512獨立工作模式的設計。其中S1和S2分別用于調整頻率升高和降低。S3用于整個模塊的Reset。天線采用75cm長度的導線會獲得比較好的效果。
當然也可以利用單片機或者PC機來對VMP6512進行控制，并且駁接數(shù)字信號，這樣能進一步提高轉發(fā)器的靈活程度并獲得更高的音質。如何通過串口對VMR6512進行控制本文不再贅述。
通常情況下VMR6512的發(fā)射距離在空曠地帶可以達到五六十米以上（視天線和收音機靈敏度而定），足以滿足大多數(shù)需求。在一些特殊的應用中如果需要傳輸更遠的距離，可以用VMR6512配合北京瑞宇飛科技有限公司的另一產(chǎn)品——VMR6700高頻功率放大器將發(fā)射距離延長到1.5公里以上。當然這需要取得相關部門的許可。
VM系列模塊采用耐高溫的材料進行封裝，因此可以采用回流焊進行焊接。在業(yè)余條件下用電烙鐵焊接也是非常方便的。準備一把尖頭烙鐵和一些細焊錫絲（1mm以下最佳）。先在焊盤上涂上一些助焊劑，然后將模塊放到準確的位置，使模塊上的引腳與焊盤一一對應好。將焊錫絲放入半孔缺口，用烙鐵輕輕觸碰焊錫絲，很快焊錫就會融化并且將模塊的半孔焊盤與底板的焊盤牢固地焊接在一起。焊接的操作如下圖所示：
圖七 VM系列模塊的手工焊接