無線電發(fā)送接收

1、pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 (一 簡單介紹設(shè)計(jì)題目的實(shí)現(xiàn)目的和具體的實(shí)現(xiàn)方法 摩托羅拉公司已經(jīng)研制出了一系列的低功率窄波段的調(diào)頻雙向轉(zhuǎn)換接機(jī). 這 些接收機(jī)用于單硅片綜合電路中. MC3362 和 MC3363 的生產(chǎn)是利用摩托羅拉的 MOSASIC 技術(shù)進(jìn)行的.這個(gè)工藝過程研制截止頻率為 4GHZ 的 NPN 型晶體管. 這使得 MC3362 和 MC3363 具有很高的工作頻率, 并且功率消耗較低. 它們通常 用在無線電話,窄帶話音數(shù)據(jù)接受機(jī)中.同時(shí),它們也用在民用波段和業(yè)余波段 收音機(jī),射頻保密裝置以及其他的

2、超過 200M 的無線電設(shè)備中. 它的基本工作流程是從天線接受到調(diào)頻信號(hào),經(jīng)過第一混頻電路,得到 10.245MHZ 的第一中頻信號(hào); 然后經(jīng)過第二極混頻電路得到 455K 的第二中頻信 號(hào),然后經(jīng)過鑒頻,靜噪,放大電路恢復(fù)音頻信號(hào)完成接收. 在一般的以 MC3362 和 MC3363 為核心器件的接收機(jī)電路中, 本機(jī)振蕩頻率 固定,這就限制了所接收的調(diào)頻信號(hào)的頻率.為了完成多信道信號(hào)的接收,可以 利用鎖相環(huán)頻率合成器的特點(diǎn): 能夠產(chǎn)生穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度都非常高的大量離散頻 率信號(hào). 利用鎖相環(huán)頻率合成器的特點(diǎn), 用來控制接收機(jī)的第一級本機(jī)振蕩頻率, 可以完成多信道信號(hào)的接收.鎖相環(huán)頻率合成器可以

3、通過 N 和 A 的不同置數(shù)而 改變.在這里,可以用一控制電路來對 N 和 A 控制,對 N 和 A 置不同數(shù),從而 控制鎖相環(huán)頻率合成器輸出頻率,進(jìn)而改變接受機(jī)第一本振頻率,從而完成多信 道信號(hào)的接收. 本設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)方法如下: 接收機(jī)部分以 MC3363 為核心器件,附以適當(dāng)?shù)耐鈬娐?考慮到工作的速 度問題, 采用并行輸入的 MC145152 構(gòu)成鎖相環(huán)頻率合成器. 隨著電子技術(shù)的不 斷發(fā)展,集成芯片的集成度越來越高,特別是微處理芯片的出現(xiàn),使得以微機(jī)為 核心的電子系統(tǒng)可以很容易地將計(jì)算技術(shù)與測量技術(shù)結(jié)合在一起, 組成新一代的 所謂的"智能型電子系統(tǒng)"的形式來完成本

4、設(shè)計(jì),這里我采用了 8051 單片機(jī)為 核心來為控制部分. Page 1 of 1 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 根據(jù)基本的設(shè)計(jì)思想,可以畫出如下的總體方框圖. 基本的工作原理如下: 控制器按照一定的時(shí)間周期對頻率合成器進(jìn)行掃描,頻率合成器中的 VCO 輸出作為接收機(jī)第一本機(jī)振蕩輸入. 接收機(jī)通過天線接收到的信號(hào)得以進(jìn)入第一 混頻電路.當(dāng)輸入信號(hào)可以與第一本機(jī)振蕩混頻輸出所指定的中頻信號(hào)時(shí),則可 以通過接收機(jī)中的第一中頻濾波器進(jìn)入第二級混頻,然后鑒頻,靜噪,放大得到 音頻輸出.此時(shí)接收機(jī)接收到了信號(hào),從接收機(jī)送出信號(hào)接收到的控制 信號(hào)到控 制器,控制器停止掃描,頻率合成器的頻率保持不變,允許接收機(jī)接收

5、所收到的 信號(hào),如果所接收到的信號(hào)不能合成第一中頻信號(hào)(即不能與第一本機(jī)振蕩源混 頻合成 10.7MHZ 的第一中頻信號(hào) ,則可以繼續(xù)掃描,當(dāng)對所有的信道掃描完畢 之后,再回到開始重新掃描所有信道. 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的多信道接收機(jī)的依據(jù)就是 MC3363 是一塊兩次混頻的接收芯 片,我們利用了它所能接收的信號(hào)必須是與本振相差 10.7MHZ,即它的第一中 頻信號(hào)是固定的.利用這個(gè)特點(diǎn),我們可以就設(shè)計(jì)這個(gè)多信道的接收機(jī). 控制器 程序分頻器 接收到信號(hào) 頻率合成器 接收機(jī) 去第一本振 圖 1 基本設(shè)計(jì)思想的總體方框圖 Page 2 of 2 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 , (二 設(shè)計(jì)本身設(shè)計(jì)內(nèi)容和本次設(shè)計(jì)的

6、特點(diǎn) 從這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)題目可以看出,本次的設(shè)計(jì)分為 3 個(gè)方面: 1.首先是一個(gè)接收機(jī),它多要完成的功能是接收輸入的信號(hào),那首先要完成接 收芯片的確定.本實(shí)驗(yàn)我們采用可單片接收系統(tǒng) MC3363,這樣就很大程度 上依賴于接收芯片的性能了. MC3363 的技術(shù)資料來看 從 (見文獻(xiàn)閱讀資料 , 這是一塊很好的接收芯片,可以做我們本次設(shè)計(jì)的接收芯片. 2.其次我們要完成多信道功能.所謂的多信道由我們前面的總體框圖可以看出 是指能提供接收機(jī)芯片的第一本振信號(hào),改變它就可以改變所能接收到的信 號(hào)的頻率.所以我們要完成一個(gè)能產(chǎn)生多個(gè)離散頻率點(diǎn)的頻率合成器.由鎖 相環(huán)頻率合成器的特點(diǎn),它正可以完成合成多

7、個(gè)離散頻率點(diǎn)任務(wù),所以我們 選擇鎖相環(huán)的頻率合成器來完成這一設(shè)計(jì).摩托羅拉公司的 MC145152 系列 是很好的用于鎖相環(huán)頻率合成的芯片.我們選用的是 MC1454152. 3.為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制,我們采用了 8051 單片機(jī)作為控制器.單片機(jī)做控制 器是非常方便的,在后面的設(shè)計(jì)中我也發(fā)現(xiàn)用單片機(jī)來控制可以減少很多硬 件上不必要的麻煩. 所以, 這里的內(nèi)容涉及了以 MC3363 為核心器件的高頻接收機(jī), 鎖相環(huán)的頻 率合成器以及 8051 為核心器件的控制器部分.這可以培養(yǎng)硬件的設(shè)計(jì),調(diào)試, 8051 單片機(jī)開發(fā),編程,調(diào)試等多個(gè)方面的能力.同時(shí)對于動(dòng)手能力和實(shí)際的 應(yīng)用能力也有很好的鍛煉

8、.這是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)題目. 從本次實(shí)驗(yàn)所要完成的功能上看, 要做好這個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要把各個(gè)部分的 電路結(jié)合在一起,因此,要對各個(gè)部分的電路模塊的功能特點(diǎn)有深入的了解.要 盡量排除不良的因數(shù),使各個(gè)部分可以協(xié)調(diào)工作,達(dá)到預(yù)期的效果.同時(shí),本設(shè) 計(jì)是高頻接收機(jī), 考慮到模擬電路要達(dá)到較好的效果比數(shù)字電路更復(fù)雜, 更困難. 所以,本次設(shè)計(jì)所涉及的范圍廣,難度較大,是鍛煉實(shí)際的應(yīng)用能力的很好的 實(shí) 驗(yàn). Page 3 of 3 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二部分 電路設(shè)計(jì) (一 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法綜述 1.模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)綜述 2.模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟 3.單片機(jī)基本系統(tǒng)(最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) (二 各部分電路

9、設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 1.接收機(jī)部分 MC3363 的外圍電路設(shè)計(jì) 2.頻率合成器部分 MC145152 的外圍電路設(shè)計(jì) 3.控制器部分 8051 為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) Page 4 of 4 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 (一 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法綜述 (1模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)綜述 當(dāng)前的應(yīng)用電子系統(tǒng), 一般都同時(shí)使用數(shù)字和模擬兩類技術(shù), 兩者互為補(bǔ)充, 充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,但對于一個(gè)具體的應(yīng)用來說使用技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)有所不同, 有的以數(shù)字即使為主,有的以模擬技術(shù)為主.本設(shè)計(jì)主要是以模擬系統(tǒng)為主.由 于模擬系統(tǒng)的性能受其設(shè)計(jì)和外圍各種因數(shù)影響比數(shù)字系統(tǒng)大得多, 所以在設(shè)計(jì) 中應(yīng)該對模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)有較好的

10、了解. 假如一個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)對獲得的模擬信號(hào)不需要做復(fù)雜的處理, 也不要作遠(yuǎn) 距離傳輸,而且最后的執(zhí)行部件也是用模擬信號(hào)來驅(qū)動(dòng)的,在這樣的系統(tǒng)中,用 模擬技術(shù)來處理是比較合理的.相反的,如果這個(gè)系統(tǒng)要求功能很復(fù)雜或者要求 自動(dòng)化程度很高,或者對其性能指標(biāo)要求很高,或者要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸,以保 證其精度,可靠性,節(jié)省信道容量等各方面,通常要使用數(shù)字系統(tǒng)對信號(hào)進(jìn)行處 理及用數(shù)字壓縮編碼的方法進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳送以保證性能, 這是必須將模擬的信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),在數(shù)字域上進(jìn)行加工,與數(shù)字電子系統(tǒng)相比,模擬電子系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)有以下的一些特點(diǎn): 1.工作于模擬領(lǐng)域中單元電路的類型較多,例如形形色色的傳感器電

11、路,各種 類型的電源電路,放大電路,式樣繁多的音響電路,視頻電路,以及性能各 異的振蕩,調(diào)制,解調(diào)等通信電路和大量涉及機(jī)電結(jié)合的執(zhí)行部件電路等等. 因此世紀(jì)面寬,要求設(shè)計(jì)具有寬廣的知識(shí)面. 2.模擬單元電路一般要求工作在線形狀態(tài),因此它的工作點(diǎn)選擇,工作點(diǎn)的穩(wěn) 定性,運(yùn)行范圍的線性程度,單元之間的偶合方式等都很重要.而且對模擬 單元電路的要求,不只是能實(shí)現(xiàn)功能的問題,更要求它所能達(dá)到的精度指標(biāo). 特別是為實(shí)現(xiàn)一些高精度指標(biāo),會(huì)有許多技術(shù)問題要予以解決. 3.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)之一是系統(tǒng)的輸入單元與信號(hào)源之間的匹配個(gè)系統(tǒng)輸 出單元與負(fù)載之間的匹配.在這方面模擬單元與數(shù)字單元有較大的區(qū)別.模 擬

12、系統(tǒng)的輸入單元要求考慮輸入阻抗匹配以提高信噪比,要抑制耳刮子干擾 和噪聲,例如為抑制共模干擾可采用差分輸入,為減少內(nèi)部噪聲應(yīng)選擇合適 的工作點(diǎn)等.輸出單元與負(fù)載的匹配,例如:與揚(yáng)聲器的 匹配,與發(fā)射天線 Page 5 of 5 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 的匹配,則主要為了能夠輸出最大功率和提高效率等. 4.調(diào)試工作的難度. 一般來說模擬系統(tǒng)的調(diào)試難度要大于數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)試難度, 特別是對于高頻系統(tǒng)或高精度的微弱信號(hào)系統(tǒng)更是這樣.這類系統(tǒng)中的元件 布置,連線,接地,供電,去藕等性能指標(biāo)影響很大.人們要想實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì) 的模擬系統(tǒng),除了正確的設(shè)計(jì)外,他們是否具備細(xì)致的工作作風(fēng)和工作經(jīng)驗(yàn) 就顯得非常重要. 5

13、.當(dāng)前電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化發(fā)展很快,但主要在數(shù)字領(lǐng)域,在模擬系統(tǒng) 的自動(dòng)化設(shè)計(jì)發(fā)展緩慢,人工的介入還是起很重要的作用,這與上述特點(diǎn)有 關(guān). (2模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步湊 1.任務(wù)分析,方案比較,確定總體方案 在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,這一步是最關(guān)鍵的.從當(dāng)前的模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看,如 高頻系統(tǒng)或者音響系統(tǒng),有著從分立元件,功能集成塊,系統(tǒng)集成塊,甚至 電路,它們都可能適應(yīng)于一種特定的系統(tǒng).這就是要求設(shè)計(jì)人員在深入分析 任務(wù)的基礎(chǔ)上,對功能,性能,體積,成本等多方面做權(quán)衡比較,而且還要 考慮到具體的實(shí)際情況而最后確定方案. 因此這一階段與設(shè)計(jì)人員的知識(shí)面, 對任務(wù)分析的透徹程度,和對最新單元器件掌握的情

14、況等都有密切的關(guān)系. 2.劃分各個(gè)相對獨(dú)立的功能模塊,得出總體的原理框圖.根據(jù)系統(tǒng)的詳盡功能, 總體指標(biāo),按信號(hào)輸入到輸出流向劃分各個(gè)獨(dú)立的功能方框.在劃分成各個(gè) 獨(dú)立的功能級時(shí),出根據(jù)完成的功能外,還要顧及到系統(tǒng)指標(biāo)的分配,裝配 連接的合理性等.完成這樣的工作后,我們可以得到一個(gè)初步的總體方框圖, 在圖上標(biāo)明各級的功能和主要指標(biāo). 3.以集成塊為中心,完成各功能單元配置的外電路設(shè)計(jì) 人們可以選擇合適的集成塊,并計(jì)算有關(guān)外電路的參數(shù).在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作 中,本步湊與第二步湊是不能截然分開的,常是一個(gè)交互的過程.因?yàn)槟壳暗募?成塊種類繁多,各有特色,有些芯片甚至已進(jìn)入到系統(tǒng)段.對輸入和輸出單元的

15、集成塊的選擇特別關(guān)注,因?yàn)樾盘?hào)源已經(jīng)確定,同樣的輸出負(fù)載也要求輸入單元 的輸入特性與信號(hào)源匹配,而輸出單元的輸出特性與負(fù)載相匹配. Page 6 of 6 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4.單元之間的耦合以及整體的電路的配合,以得到系統(tǒng)原理 (1 單元間耦合 因?yàn)槟M電路的工作情況和性能通常與直流工作點(diǎn)有關(guān),而有些單元之間連 接時(shí),其前極的工作點(diǎn)會(huì)影響到后級的工作情況(例如直流耦合 ,甚至可能 造成系統(tǒng)工作不正常.同時(shí)后級的輸入阻抗也會(huì)給前極的性能帶來影響,從 而影響總的指標(biāo).這些在劃分功能級的時(shí)候,雖然已經(jīng)初步考慮,但是在每 個(gè)單元的外電路確定之后,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的參數(shù) 進(jìn)行核算. (2系統(tǒng)整體的配合

16、 目前模擬系統(tǒng)普遍的應(yīng)用反饋技術(shù)來改善品質(zhì),作為系統(tǒng)的主反饋,通常是 根據(jù)要求來計(jì)算外接參數(shù)的,再通過調(diào)試最后予以確定.另外為了使系統(tǒng)穩(wěn)定, 有時(shí)要人為地加入校正網(wǎng)絡(luò).為了消除電源波紋對系統(tǒng)的影響,要在適當(dāng)?shù)牡胤?接入濾波網(wǎng)絡(luò).這些除了在設(shè)計(jì)中應(yīng)該全面考慮外,還要在以后的調(diào)試中進(jìn)行仔 細(xì)的調(diào)整.至此,可以得出完整的電路原理圖. 5.根據(jù)第三,第四步得到的結(jié)果,可以重新核算系統(tǒng)的主要指標(biāo),除了要滿足 要求外,最好留有一定的裕量(例如增益裕量,誤差裕量,穩(wěn)定性裕量,功 率裕量等 ,以備系統(tǒng)應(yīng)用后,器件老化或工作條件變化后,系統(tǒng)可以可靠的 工作. 6.畫出系統(tǒng)元件的布置圖和印刷電路版圖,并考慮好測試

17、方案,設(shè)置測試點(diǎn). 由于模擬系統(tǒng)的特殊性,元件的布置和印刷電路板的布線顯得更為重要和復(fù) 雜.有的系統(tǒng)其有用的輸入信號(hào)小,而且各個(gè)單元電路大都處于非線性工作 狀態(tài),對于干擾的影響敏感.此外,環(huán)境和元器件的雜散電磁場和地線電流 的存在,極易形成寄生反饋,有時(shí)還有聲,光,電等物理交互作用的寄生反 饋.最終設(shè)計(jì)的模擬系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期的要求,要經(jīng)過調(diào)試和測量才能得出, 而且調(diào)試的過程是否能夠順利完成,是與調(diào)試人員的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和工作經(jīng)驗(yàn)密 切有關(guān). 總之,由于客觀環(huán)境的影響,模塊電路,特別是小信號(hào)高精度電路以及高頻, 高速電路的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)不可能單有理論設(shè)計(jì)解決.它們與實(shí)際環(huán)境,元器件性能,電 路結(jié)構(gòu)等有著密切關(guān)

18、系.因此在設(shè)計(jì)模擬系統(tǒng)時(shí),不單單是設(shè)計(jì)電路,還要設(shè)計(jì)Page 7 of 7 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 實(shí)現(xiàn)電路功能指標(biāo)的結(jié)構(gòu),如印刷板的配置,屏蔽,抗干擾措施,選用正確的元 器件等,才能最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求. ( 3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)包括單片機(jī)基本系統(tǒng)和各種通道接口. 其中單片機(jī)基本系統(tǒng)又 包括單片機(jī)最小系統(tǒng)和擴(kuò)展部分,這部分內(nèi)容在不同應(yīng)用系統(tǒng)中基本相同,具有 典型結(jié)構(gòu);而各種通道接口又有前向通道,后向通道,人機(jī)通道和相互通道等. (一單片機(jī)基本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)基本系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)最小應(yīng)用系統(tǒng),但由于系統(tǒng)中有一些功能器 (如晶振,復(fù)位電路等無法集成到芯片內(nèi)部,需要在片外加接響應(yīng)的電路.

19、 另外,對于片內(nèi)無 ROM/EPROM 的單片機(jī)應(yīng)該配置片外的程序存儲(chǔ)器. 在使用單片機(jī)及其外圍芯片組成一個(gè)單片機(jī)基本系統(tǒng)時(shí),首先要了解的 是所選用的單片機(jī)的結(jié)構(gòu),性能,特點(diǎn)等應(yīng)用特性. (二單片機(jī)的主要應(yīng)用特點(diǎn): 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)由 8 個(gè)部件組成: 1.微處理器(CPU 2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM 3.程序存儲(chǔ)器(ROM/EPROM 4.I/O 口(P0P3 5.串行口 6.定時(shí)/計(jì)數(shù)器 7.中斷系統(tǒng) 8.特殊功能寄存器( SFR 單片機(jī)系統(tǒng)有以下的幾種存儲(chǔ)空間:內(nèi)部程序存儲(chǔ)器空間,外部程序存儲(chǔ)器 空間,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和 I/O 空間.有些單片機(jī)將其 中的兩種或兩種以上

20、的存儲(chǔ)空間合并成為一個(gè)統(tǒng)一的編址空間, 在指令系統(tǒng)中有 不同的質(zhì)量用來區(qū)分對不同空間的讀寫操作. 單片機(jī)的指令系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)軟件編程的基礎(chǔ), 只有在熟練使用指令系統(tǒng)的 各種指令后才能編寫出高效率的應(yīng)用程序. 單片機(jī)指令系統(tǒng)主要的分為以下的幾 個(gè)方面 Page 8 of 8 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1.指令格式:操作碼助記符規(guī)定了指令的功能,源操作數(shù),而目的操作數(shù)規(guī)定 了操作對象,這是指令的核心部分.標(biāo)號(hào)是該指令的符號(hào)地址;注釋是對該 指令的解釋. 2.尋址方式:單片機(jī)指令訪問數(shù)據(jù)的方式成為尋址方式,一般的尋址方式有: 立即尋址,寄存器尋址,間接尋址,變侄尋址.也可以從以上的基本尋址方 式和一些特

21、定的寄存器組合,產(chǎn)生其他幾種有用的尋址方式,是不同系列的 單片機(jī)的指令系統(tǒng)有各不相同的尋址方式. 3.指令分類: 1. 數(shù)據(jù)傳送類指令; 2. 算術(shù)運(yùn)算類指令; 3. 邏輯操作類指令; 4. 控制程序轉(zhuǎn)移類指令; 5. 特殊控制指令等. (3最小系統(tǒng)組成 圖 2.單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能使系統(tǒng)運(yùn)行的最小配置系統(tǒng),由于大多數(shù)單片機(jī) 芯片內(nèi)部沒有晶振電路和復(fù)位電路,因此,ROM/EPROM 的單片機(jī),還應(yīng)該配 置外程序存儲(chǔ)器.為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外存儲(chǔ)器的時(shí)序配合,應(yīng)該使用 74LS373 鎖存器最為尋址接口,該電路也是最小的通過總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展的電路. (4單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 Pa

22、ge 9 of 9 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 通常情況下,單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)最能夠發(fā)揮單片機(jī)性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn),但 是在許多情況下,構(gòu)成一個(gè)測控系統(tǒng)所需要的連接各種外部設(shè)備,形成各種接口 通道,最小系統(tǒng)往往不能夠滿足要求.因此,系統(tǒng)擴(kuò)展是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè) 計(jì)中最常遇到的問題. 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展包括程序存儲(chǔ)器(ROM/EPROM擴(kuò)展,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM擴(kuò)展,輸入/輸出(I/O 口擴(kuò)展,定時(shí)/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展,中斷系統(tǒng)擴(kuò)展以 及其他特殊功能擴(kuò)展.由于單片機(jī)具有很強(qiáng)的外部設(shè)備擴(kuò)展能力,外圍擴(kuò)展電路 芯片大多是一些常規(guī)的芯片,因此擴(kuò)展電路和擴(kuò)展方法都較為典型,規(guī)范,用戶 很容易通過標(biāo)準(zhǔn)電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)

23、用系統(tǒng). ( 二 各部分的電路設(shè)計(jì)及其參數(shù)選擇 在進(jìn)行各部分電路的設(shè)計(jì)前,我們還是先看看系統(tǒng)的總體方框圖.系統(tǒng)方框 圖的得出可以參見本次實(shí)驗(yàn)的開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述. 現(xiàn)在分析系統(tǒng)方框圖是為了 更好的抓住電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分, 在整個(gè)設(shè)計(jì)中有一個(gè)系統(tǒng)的觀點(diǎn). 壓控振 蕩器 頻率合 成 器 串行口 (P1 射頻放 大器 10.7M 濾波器 455K 濾 波器 乘積鑒 頻器 中斷口 INT0 初級混 頻器 次級混 頻器 圖 3. 詳細(xì)的系統(tǒng)總體方框圖 一. 接收機(jī)部分 (1MC3363 綜述 Page 10 of 10 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 在窄帶調(diào)頻接收電路產(chǎn)品中,主要可提供選擇的有 MC3357,3

24、359,3361, 3362,3363 等.這些都是摩托羅拉公司研制的.確定接收機(jī)方案的依據(jù)有: 1.靈敏度 2.調(diào)制接收帶寬 3.鄰道選擇性 4.寄生響應(yīng)抑制 5.抗互干擾性能 6.音頻輸出功率 7.諧波失真 8.音頻響應(yīng) 在低功率窄波段調(diào)頻雙向轉(zhuǎn)換接收機(jī)中,MC3362 和 MC3363 應(yīng)用廣泛.在 他們的加工過程中,利用截止頻率為 4GHZ 的 NPN 型晶體管,這使得 MC3362 和 MC3363 具有很高的截止頻率,并且功率消耗低. MC3362 和 MC3363 的區(qū)別在于 MC3362 和 MC3363 制造于相同的印模,但最終的金屬屏蔽(框罩的不同 使兩者具有了不同的特點(diǎn).

25、兩個(gè)電路的功能數(shù)據(jù)等同. MC3363 是一個(gè)完全理想的高頻轉(zhuǎn)換接受機(jī),它包括射頻放大器,兩個(gè)混 頻器和振蕩器,限幅式中頻放大器和正交檢波電路,接受信號(hào)強(qiáng)度顯示器電路, 靜噪電路, 用于檢波鍵控調(diào)頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼伪容^器. 單獨(dú)利用 MC3363 接收機(jī) 可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)對噪聲和失真比(信納比為 12DB,輸入靈敏度為 0.3uV(信 號(hào)源為 50 .MC3363 只可用一個(gè) 28 引腳的塑料封裝得到. MC3362 用于無線電話是最理想的,它不包括射頻預(yù)放大電路和靜噪電路. 另外,第二級本機(jī)振蕩包括一緩沖輸出,它可用于系統(tǒng)的頻率基準(zhǔn)(10.240MHZ 或者 10.245MHZ .總之,MC3

26、362 在下列情況下完全可以替代 MC3363: 1.輸入靈敏度為 0.7uV,輸出信號(hào)對噪聲和失真比為 12 db 2.需要帶有自動(dòng)增益控制的外部射頻預(yù)放大器(如:MOSFET 的 3N211 和 MPF211 3.當(dāng)不需要接收靜噪電路時(shí) 4.不能應(yīng)用表面裝配技術(shù)時(shí),MC3362 可由兩個(gè) 24 腳的塑料組件替代(DIP 雙 Page 11 of 11 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 列直插或者組件和寬 SOIC 在 MC3363 和 MC3362 比較中可知, MC3362 不包括射頻放大電路和靜噪電 路,這兩種功能需要在外圍電路中實(shí)現(xiàn),增加了電路的復(fù)雜性,所以本設(shè)計(jì)玄遠(yuǎn) 靈敏度較高的 MC3363

27、.它的主要指標(biāo)如下: 1.工作頻率:200MHZ 2.電源電影:27V 3.低功耗:當(dāng) VCC 為 3V 時(shí)電流為 3.6mA 4.靈敏度:0.3uV(12db 信納比 本設(shè)計(jì)第一中頻選 10.7MHZ,第二中頻選 455KHZ, MC3363 內(nèi)部增益分配大 致如下:限幅靈敏度約為 10uV,若按限幅器輸入門限 30mV 計(jì)算,則限幅中放 的增益約為 69db,第二混頻增益約為 22db,第一混頻增益約為 18db,高頻放大器當(dāng) 負(fù)載是 1K時(shí)的最大增益約為 29db. (2本振電路設(shè)計(jì) MC3363 的第一本振電壓可以由外面的頻率合成器輸入,也可以由內(nèi)部振蕩 器產(chǎn)生,而第二本振電壓則由內(nèi)部

28、 振蕩器產(chǎn)生.為完成信道選擇的功能,第一本 振由外部頻率合成器提供,它使 3363 產(chǎn)生第一本振頻率.這個(gè)頻率與接收到的 信號(hào)的差頻為 10.7MHZ 的時(shí)候,3363 允許信號(hào)接收.這就是多信道接收的一個(gè) 基本原理.第二本振是固定的,也就是晶體振蕩頻率為: F2=10.7-0.455=10.245MHZ Page 12 of 12 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 4. MC3363 芯片框圖 由圖中可以看出,第一本機(jī)振蕩是差分輸入的,而第二本機(jī)振蕩是由 5,6 腳間的晶體振蕩器產(chǎn)生的. (3 濾波器選擇 接受機(jī)的濾波器按其工作頻率和功能劃分,大致可以分為兩種.一是主要用 于抑制各種外部干擾,如中頻

29、干擾,鏡象干擾等,用于提高寄生響應(yīng)抑制比.這 些濾波器主要放在接收機(jī)前端,如天線,高放,可以用 LC 回路構(gòu)成.由于工作 頻率較高,因此回路帶寬較寬.為了滿足選擇性要求,一般采用損耗小高 Q 值 的器件.在設(shè)計(jì)這些回路時(shí)要注意的問題是: 1.電感線圈和電容器的質(zhì)量要高,損耗小,溫度系數(shù)小,分布參數(shù)小,數(shù)值穩(wěn) 定.電容器一般都用陶瓷的,線圈應(yīng)該使用單層的,并用多股的絕緣編織線 繞制. 2.注意磁芯的選擇.選用磁性材料的主要依據(jù)是:起始導(dǎo)磁率 u0 要高(u0 高 則同樣匝數(shù)電感大,導(dǎo)線短則損耗小 ;磁損耗要小,截止頻率 Fc(磁損耗 最大時(shí)的頻率上限要高;常用乘積 u0Q 作為材料導(dǎo)磁率和損耗性

30、能的判斷 依據(jù)(Q 為帶磁芯工作時(shí)候品質(zhì)因數(shù) .起始導(dǎo)磁率和截止頻率是矛盾的,當(dāng) Page 13 of 13 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 工作頻率很高的時(shí)候,u0 必然較低,因此選擇磁芯時(shí)要注意:一般的說,對 于 50M 的工作頻率,可以選用 U0 為 20 左右的鎳鋅鐵氧體磁性材料. 3.注意電路中其他元件對回路的影響.當(dāng)回路接入電路后,由于前后級的影響, Q 值必然降低,諧振頻率也會(huì)變化,并且電路中的分布參數(shù)會(huì)影響回路的穩(wěn) 定性,可以考慮采用適當(dāng)?shù)牟糠纸尤? 4.注意回路的溫度補(bǔ)償. 一般來說,電感線圈都是正溫度系數(shù)的,因此應(yīng)用負(fù)溫度系數(shù)的陶瓷點(diǎn)燃補(bǔ) 償,以保證在溫度變化時(shí)回路諧振頻率不變. 接

31、收機(jī)的第二類濾波器主要用于提高鄰道選擇性(一般要求 6070db .它 是第一混頻后的一中頻和第二混頻后的二中頻濾波器.它們常用矩形系數(shù)接 近 1 的晶體濾波器和陶瓷濾波器.由于移動(dòng)通信的頻道間隔只有 25KHZ,額 定頻偏是 3KHZ,因此該兩濾波器的綜合效應(yīng)應(yīng)保證 3db 帶寬大于+/-8KHZ (接收機(jī)調(diào)幅接收帶寬指標(biāo) ,而 70db 帶寬應(yīng)該小于+/-12.5KHZ(接收機(jī)的 鄰道選擇性指標(biāo) .在使用這些濾波器的時(shí)候應(yīng)特別注意阻抗匹配,MC3363 的第一混頻輸出是跟隨器,輸出阻抗是 300,適用與輸入阻抗較低的濾波器 匹配.在此第一混頻的輸出采用 10.7M 的陶瓷濾波器,第二混頻的

32、輸出采用 455 KHZ 的陶瓷濾波器.(輸入輸出阻抗是 Rin=Rout=1.5K2.0K ( 4 鑒頻電路 MC3363 中的鑒頻器是乘積型相位鑒頻器.原理如下圖所示.乘法器和 電容 Cs=5PF 以集成在內(nèi)部,用戶只需設(shè)計(jì)移相網(wǎng)絡(luò) RLC,設(shè)計(jì)的依據(jù)是, 鑒頻器中心頻率 F0=455KHZ, 鑒頻器的帶寬應(yīng)該大于接收機(jī)所接收到的調(diào)頻 信號(hào)的頻偏值. 圖 5. 鑒頻器原理圖 Page 14 of 14 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 由上圖可知,鑒頻器的中心頻率為 F0=1/2L(C+C11/2 移相網(wǎng)絡(luò)的 Q 值為 Qe=R/2F0L=2F0(c+c1R 移相網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性: A(W=WCR/(1

33、+ 相頻特性: a(W= /2-arctg S 為相對失諧: =2*Qe* f(t 以知 C1=5PF,若取 C=180PF,則 R=Qe/2F(C+C1<83K 考慮到最大頻偏為 5KHZ,R 還可以取得再小一點(diǎn). 則 L=1/2f(C+C1=660uH 在實(shí)際的電路中,我們并沒有采用的 RLC 移相網(wǎng)絡(luò),這是因?yàn)檫@樣做的話 會(huì)是整個(gè)的移相變得不精確, 而考慮到 MC3363 采用的是乘積型相位鑒頻器, 我 們在做這個(gè)移相的時(shí)候必須考慮到精確性這一點(diǎn). 所以在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中我們采用 了可調(diào)的中軸來代替獨(dú)立的 RLC 移相網(wǎng)絡(luò),從原理上講是相同的.但是在可操 作程度上要比 RLC 好調(diào)得多

34、,所取得的效果也要好得多.從我們后面調(diào)試中所 得到的波形就可以看出這一點(diǎn). (5去加重網(wǎng)絡(luò) 為了提高接受機(jī)的信噪比,鑒頻器后一般都要接一個(gè)去加重網(wǎng)絡(luò)(電路 . 去加重電路實(shí)際上是一個(gè) RC 低通濾波器,若時(shí)間常數(shù) RC 滿足: RC>=1/Fmin=1/300=3ms 則可以保證在話音頻段 3003000HZ 內(nèi)頻率特性按 6db/倍頻程衰減.從 我們后面實(shí)驗(yàn)所的到的數(shù)據(jù)來看,去加重網(wǎng)絡(luò)對于接收信號(hào)是一個(gè)很重要的部 分.它明顯的改善了接收波形,起到了很好的接收濾波整形作用. 去加重網(wǎng)絡(luò)的電路如下: Page 15 of 15 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 6. 去加重網(wǎng)絡(luò)的原理圖 (6 靜噪

35、電路 調(diào)頻接受機(jī)在無信號(hào)或者信號(hào)很弱時(shí),由于解調(diào)器的門限效應(yīng),似的輸出噪 聲很大,因此調(diào)頻接收機(jī)必須有靜噪電路,使得接收機(jī)在處于等待狀態(tài)是處于無 聲.靜噪方式有信號(hào)靜噪和噪聲靜噪兩種.對 MC3363 而言,兩種方式都可以使 用. 1.信號(hào)靜噪 使用信號(hào)的時(shí)候,將檢測到的載波電平(13 腳即可以做為開關(guān)用于控制 音頻通路.本實(shí)驗(yàn)就是采用了這種方法,它的優(yōu)點(diǎn)是做法簡單,容易實(shí)現(xiàn).缺點(diǎn) 是效果不如噪聲靜噪好. 2.噪聲靜噪 使用噪聲靜噪的時(shí)候,將 MC3363 內(nèi)部的靜噪運(yùn)放外接電 和電容構(gòu)成一個(gè)有源濾波器,取出由鑒頻器輸出(16 腳的音頻頻帶以外的一 個(gè)頻率的噪聲,并且二極管整流濾波后,送到 1

36、7 腳(MC3363 ,利用 MC3363 的 FSK 整形比較器作為一個(gè)靜噪開關(guān), 腳輸出用來控制音頻通路. 18 一般來說, 用噪聲靜噪比較可靠,但其外接元件較多,電路上實(shí)現(xiàn)起來比信號(hào)靜噪麻 煩. (7音頻放大器 MC3363 的音頻輸出功率不滿足本設(shè)計(jì)的要求,因此在其后應(yīng)該添加一音頻 放大器. 音頻放大器的設(shè)計(jì)原則是滿足接收機(jī)的音頻輸出功率和諧波失真的指標(biāo), 并 要求在 3003000HZ 范圍內(nèi)有平坦的頻率響應(yīng),接收機(jī)整機(jī)的音頻響應(yīng)指標(biāo)主 要由去加重電路決定. Page 16 of 16 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 表 1. 接收機(jī)主要指標(biāo) 電性能名稱 靈敏度(12db 音頻輸出功率 音頻諧

37、波失真 音頻響應(yīng) 技術(shù)要求 0.3uV 0.2W <10% 電性能名稱 鄰道選擇性 阻塞 系數(shù)響應(yīng)抑制 技術(shù)要求 >=70db >=90db >=70db >=70db 相對于 6db/倍 互調(diào)干擾 頻的去加重特 性<=3db 調(diào)制接收帶寬 +/-8kHZ 設(shè)計(jì)選用 LM386 來作音頻放大器.其電路原理圖如下: 圖 7. LM386 音頻放大器 它的主要性能指標(biāo)如下: 1.電源電壓:412V 2.電壓增益:2646db(改變 18 腳間的電阻電容值 3.輸出功率:Pmax=325mv(當(dāng) Vcc=6V,RL=8,THD=10% 4.諧波失真:THD=0.2

38、%(當(dāng) Vcc=6V,RL=8,Pout=125mu 時(shí) 5.帶寬:300KHZ(當(dāng) Vcc=6V,18 腳之間開路 6.輸入阻抗:50K (8射頻放大器 MC3363 包括一個(gè)內(nèi)部 NPN 型雙極性射頻放大晶體管,晶體管的積極內(nèi)部 直流偏置大約為 0.8uv.它可以簡化共發(fā)射極放大器的設(shè)計(jì).發(fā)射極電壓增益為 Av=20db.發(fā)射極電流為 Ie=1.5mA,集電極負(fù)載為 1K(RL.發(fā)射極的負(fù)反饋 Page 17 of 17 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 可以降低電流消耗,利用 Re 的退耦來維持增益,發(fā)射極接地.集電極可以加一 電阻,或者調(diào)諧.輸入/輸出都為調(diào)諧的,必須阻抗匹配良好以避免不必要的振

39、蕩. (9第一級混頻 第一極混頻器是一個(gè)雙平衡的乘法器,由射頻輸入和第一極本機(jī)振蕩(通過 一個(gè) worlman/柵地陰極放大器 直接驅(qū)動(dòng). 它用來把射頻輸入轉(zhuǎn)換成 10.7MHZ 的第一中頻信號(hào).從射頻輸入端看過去的輸入是 670和 7PF 的電容并聯(lián) (50MHZ .也就是說 Rp=670,Cp=7PF,串聯(lián)等效阻抗在 50MHZ 時(shí) Rs=210, Cs=10.2PF.第一極混頻輸入是差分的,在沒有系統(tǒng)增益損失的情況下可以被單 端驅(qū)動(dòng).當(dāng)一個(gè)單端輸入使用的時(shí)候,應(yīng)該保證未使用端交流接地.這可以通過 一個(gè)旁路電容接到負(fù)源(VEE 上 ,或者把引腳直接接到 Vcc 電源上來實(shí)現(xiàn). 表 2 是混

40、頻器的絕緣情況, 這種絕緣性歸結(jié)為全平衡混頻器的構(gòu)造和可以減 少本機(jī)振蕩在接受機(jī)天線上的輻射. 信號(hào) 本機(jī)振蕩信號(hào) 射頻信號(hào) 中頻信號(hào) (表 2. 本機(jī)振蕩網(wǎng) 0 -16 -29 第一極混頻器絕緣情況 混頻輸出 -17 -9 0 混頻輸入 -41 0 <-40 電平(單位:db 對于需要高阻抗晶體濾波器的匹配阻抗一般加在第一級混頻器輸出以保護(hù) 濾波器的響應(yīng)特性. 開路轉(zhuǎn)換增益一般為 24db(至 7MHZ .內(nèi)部高于 7MHZ 的為流降抑制射頻 和本機(jī)振蕩器信號(hào)送往第二級混頻器的寄生信號(hào). 1 0.7MHZ 時(shí)增益為 18db 的 在 輸出電路是一射極跟隨器,以達(dá)到 330的匹配阻抗用來

41、驅(qū)動(dòng) 10.7MHZ 的陶瓷 濾波器.該陶瓷濾波器通常的輸入輸出匹配阻抗為 330.對于需要高阻抗的晶 體濾波器來說,匹配阻抗一般加在第一級混頻輸出以保護(hù)濾波器的響應(yīng)特性. 1.第一級本機(jī)振蕩和變?nèi)荻O管 和第一級混頻器緊密相連的是第一級本機(jī)振蕩器. 該本機(jī)振蕩器是完全電壓 控制的振蕩器,并且只需要一個(gè)外部電平控制電路(沒有外部變?nèi)荻O管 .對 Page 18 of 18 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 于多信道應(yīng)用來講, 振蕩器包括變?nèi)菡{(diào)諧和一個(gè)緩沖輸出以適應(yīng)于和鎖相環(huán)頻率 合成器接口轉(zhuǎn)換.最高的振蕩頻率大約是 190MHZ,通過對振蕩器注入額外電流 來實(shí)現(xiàn).為了把額外電流注入本機(jī)振蕩器中,可以在 V

42、cc 和每個(gè)本機(jī)振蕩器引角 之間接 1010K的上拉電阻. 本機(jī)振蕩器緩沖輸出可在 400mV1100mV(PP 值之間變化(有電源電壓 ,最佳輸出波形在 Rpd=3K時(shí)出現(xiàn)(下拉電阻為 3K . 圖8 第一級本機(jī)振蕩波形 在本機(jī)振蕩器的引腳上分布著具有一定容量的變?nèi)荻O管, 這些內(nèi)部電容因 變?nèi)菘刂乒芸刂颇_上的控制電壓不同而取 1025PF 之間的數(shù)值. (MC3363 第 23 腳,MC3363 第 27 腳當(dāng)電壓為最小值 0.7V 時(shí),容量取到最大.如果所提供的 控制電壓比 Vcc 高/并且低于 0.7V,則振蕩停止. 2. 第二級混頻和第二級本機(jī)振蕩 當(dāng) 10.7MHZ 中頻信號(hào)被陶瓷

43、濾波器濾波后,它將被送到第二級混頻輸入端. 第二級混頻器依然是雙平衡結(jié)構(gòu).它用于抑制寄生信號(hào)的產(chǎn)生并且通常用來把 10.7MHZ 的第一中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成 455KHZ 的第二中頻信號(hào),以提供給限幅放大 器和檢波電路.在典型的低耗運(yùn)用中,混頻器通過一個(gè)陶瓷濾波器被單端驅(qū)動(dòng). 其中一個(gè)混頻輸入被直接旁路到 Vcc 電源.開路電壓增益一般為 25db.如果需 要高阻抗晶體濾波器,通常在第二混頻輸入端加一匹配阻抗以維持濾波器性能. 第二級混頻輸出大約滾降 500KHZ,以減少假信號(hào)響應(yīng)和空載噪聲. 第二級本機(jī)振蕩是考畢茲 (電容三點(diǎn)式 振蕩器, 它一般在晶體控制下工作. 晶體一般規(guī)定為主模式振蕩方式.晶

44、體基極的典型波形如下圖所示.這個(gè)振蕩器 可以工作在 10.240MHZ 或者 10.245MHZ.這依賴于第一級本機(jī)振蕩頻率. MC3362 第二級本機(jī)振蕩器具有緩沖輸出功能,它可以用來驅(qū)動(dòng)鎖相環(huán)頻率合成 Page 19 of 19 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 器或者預(yù)分頻比例器的基準(zhǔn)頻率輸入. 外部本機(jī)振蕩信號(hào)可以連接到本機(jī)振蕩器 的基極,此時(shí)發(fā)射機(jī)管腳處于斷開狀態(tài).這個(gè)信號(hào)必須為正弦信號(hào)并且 PP 值 為 300500mV. 第二級混頻器輸出導(dǎo)納(500KHZ 以下為 1500的電阻和 50PF 的電容并 聯(lián).也就是 Rp=1500,Cp=50PF,串 聯(lián)等效阻抗為 Rs=1420,Cs=106

45、5PF.這個(gè)阻 抗和 455KHZ 陶瓷濾波器的輸入阻抗匹配.該陶瓷濾波器的典型輸入阻抗是 15002000. 3. 限幅中頻放大器和正交檢波器 455KHZ 的中頻信號(hào)被送到限幅中頻放大器,在正交檢波前進(jìn)行限幅放大. 限幅中頻放大器的輸入端有一個(gè)大約 1.5K的輸入阻抗,它通過 1.5K的陶瓷 濾波器提供很好的功率傳送.為了保持總的電源耗用電流,限幅中頻和接收機(jī)一 般來講都不設(shè)計(jì)或作成寬頻帶. 從濾波器輸出到正交網(wǎng)絡(luò)和檢波輸入端的耦合電容由內(nèi)部提供, 它的數(shù)值為 5PF,455KHZ 振蕩電路通常和電平控制網(wǎng)絡(luò)電路相連.Lc 的 C=180PF,Lp=680uH. 典型的陶瓷諧振器不能由正交

46、網(wǎng)絡(luò)引腳所驅(qū)動(dòng).當(dāng)接收機(jī)完全無噪聲(靜噪和 沒有調(diào)制時(shí),正交網(wǎng)絡(luò)引腳將會(huì)出現(xiàn)下面所示的波形. 圖9 強(qiáng)接收信號(hào)下的正交網(wǎng)絡(luò)引腳波形 4. 儀表驅(qū)動(dòng)(接收信號(hào)強(qiáng)度顯示器 射頻輸入信號(hào)的幅度被儀表驅(qū)動(dòng)電路監(jiān)測. 該監(jiān)測電路限幅中頻放大器限幅 的數(shù)值并且在儀表激勵(lì)引腳進(jìn)行電流線形變換, 輸出可用于儀表激勵(lì)或則接收信 號(hào)強(qiáng)度顯示器的輸出,并且需要緩沖.為了保證線形的,寬頻帶的接收信號(hào)強(qiáng)度 顯示輸出電壓,要注意以下三點(diǎn): 1. 儀表驅(qū)動(dòng)腳(MC3363 第 12 腳必須嵌位在 Vbe/2(大約 300mV以內(nèi).否 則,儀表驅(qū)動(dòng)電路將會(huì)被加載.當(dāng)儀表驅(qū)動(dòng)腳嵌位在 Vbe/2 時(shí),載波檢波輸 出為高阻,不能

47、應(yīng)用.在儀表激勵(lì)引腳有二極管,這些二極管會(huì)干擾儀表激 Page 20 of 20 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 勵(lì).如下圖所示.正因?yàn)檫@些二極管的存在使得儀表激勵(lì)引腳電壓的漂移被 限制在 Vcc 電源左右. 圖 10 載波檢波輸入 2. 一 些 類 型 的 電 流 必 須 轉(zhuǎn) 換 成 電 壓 . 接 收 信 號(hào) 強(qiáng) 度 顯 示 器 輸 出 一 般 為 412uA. 3. 必須有負(fù)反饋來抑制緩沖放大器增益的變動(dòng). (在輸出緩沖器中可以利用 一些輸出電平調(diào)整的方法實(shí)現(xiàn). 5.載波檢波 儀表驅(qū)動(dòng)和載波檢波電路的另外一種結(jié)構(gòu)是利用一個(gè)從儀表驅(qū)動(dòng)引腳到 Vcc 電源間接一電阻用來構(gòu)成載波檢波輸出.載波檢波引腳是

48、一開路集電極輸出,需 要一個(gè)上拉電阻.當(dāng)射頻輸入高于規(guī)定的斷路電壓,將在載波檢波引交出現(xiàn)低電 平輸出(<0.1V .當(dāng)射頻輸入低于這個(gè)斷路電平時(shí)(或則失諧時(shí) .載波檢波引 角將為電源電壓.斷路電壓由儀表驅(qū)動(dòng)腳和電源之間的電阻決定.阻值為 130K 的電阻所決定的開路電平大約是-110dbm(第一級混頻輸入 .相當(dāng)于每外部射 頻放大的接收機(jī)的信號(hào)對噪聲和失真比為 12db.應(yīng)該注意的是儀表驅(qū)動(dòng)電流不 具有象上述所討論的帶有緩沖功能的那樣有線形電流輸入電壓關(guān)系. 所以當(dāng)用載 波檢波電路時(shí),模擬接收信號(hào)強(qiáng)度顯示器的輸出并不是真正的理想. ( 二頻率合成器部分的電路設(shè)計(jì) 頻率合成,就是利用電子元

49、件組成一種特定裝置,以便由一個(gè)或者幾個(gè)參考 源產(chǎn)生一個(gè)或者許多頻率的過程. 早期的合成器是由一組晶體組成的晶體控制振 蕩器,它的頻率精確度和準(zhǔn)確度由晶體的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度來決定,很少與電 路有關(guān)器,但是它的工作方式是以少量的晶體產(chǎn)生許多頻率.做了這些改進(jìn)后, 迅速發(fā),后來又出現(xiàn)非相干合成法.在非相干合成中,雖然還使用晶體控制振蕩 Page 21 of 21 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 展的通訊部分又提出了研制更為完善的, 頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性都比相干合成高幾 個(gè)數(shù)量級的頻率發(fā)生裝置的要求.為了滿足這些要求,出現(xiàn)了一類叫做相干合成 的方法. 相干合成法就是由一個(gè)精準(zhǔn)度和穩(wěn)定度達(dá)到要求的參考源產(chǎn)生許多頻

50、率 的方法. 上述方法,都會(huì)產(chǎn)生寄生輸出.寄生輸出必須通過選擇適當(dāng)?shù)暮铣深l率來消 除并用濾波器來抑制.相位噪聲是不能不考慮的. 近年來,由于鎖相環(huán)大規(guī)模集成電路的發(fā)展,可以將參考振蕩器,參考分頻 器,鑒相器,可變分頻器等部件集成在一塊芯片上,而外部只需要加環(huán)路濾波器 和壓控振蕩器就可以構(gòu)成一個(gè)完整的頻率合成器. 在通用的鎖相環(huán)頻率合成器集成電路中,功能較全,集成度較高的有我國無 錫微電子公司生產(chǎn)的 RSC145152,RSC145146 等.其功能與美國摩托羅拉公司生 產(chǎn)的 MC145152 和 MC145146 等相同.由于這些大規(guī)模集成電路采用的都是 CMOS 工藝,其程序分頻器最高工作頻

51、率在 20MHZ 以下.當(dāng)要求工作頻率更高的頻率合 成器時(shí),一般要再加一個(gè)前置分頻器或者采用吞脈沖式頻率合成器. 現(xiàn)在,幾種常用的頻率合成器有: 1.集成鎖相環(huán)構(gòu)成的頻率合成器,其核心器件是 C182,即 CC14522. 2.微機(jī)控制的鎖相環(huán)頻率合成器,其核心器件是 L562 鎖相環(huán). 3.應(yīng)用 MC145146-1 的 UHF 移動(dòng)無線電話信道的頻率合成器. 4.應(yīng)用 MC145146-1 的 800MHZ 蜂窩狀無線電系統(tǒng)用的 666 個(gè)信道,微機(jī)控制的 移動(dòng)無線電話頻率合成器. 5.應(yīng)用 MC145152 的吞脈沖式的頻率合成器. 本設(shè)計(jì)采用的是 MC145152 的吞脈沖式頻率合成器

52、,它的典型運(yùn)用是加上雙模的 前置分頻器,其基本的方框圖如下: 晶體 部分 N 置數(shù)口 RA0RA3 泵電路與 環(huán)路濾波 A 置數(shù)口 壓控振 蕩器 Page 22 of 22 雙模前置 分頻器 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 11 MC145152 的吞脈沖頻率合成器原理圖 1. 吞脈沖可變分頻器原理 一般情況下, 為了電平匹配和適用欲高于 20MHZ 的 VCO 配以雙模前置 分頻器和 MC145452 共同工作.基本原理如下: 吞脈沖可變分頻器由高速雙模前置分頻器(/P 或/(P+1 ,吞脈沖計(jì)數(shù)器 'A' ,程序分頻器'N' ,模式控制電路. vco 模式控制邏輯

53、電路 雙 模前置分頻器 P/ (P+1 Pd /N 計(jì)數(shù)器 /A 計(jì)數(shù)器 圖 12 雙模前置分頻器原理 開始工作時(shí),吞脈沖計(jì)數(shù)器被予置到 A,程序計(jì)數(shù)器被予置到 N,雙模分頻 其的分頻比受到換模信號(hào)控制,一開始雙模分頻器以分配比(P+1工作,即每輸 入(P+1VCO 脈沖,其輸出一個(gè)脈沖.輸出脈沖同時(shí)送到'A'吞脈沖計(jì)數(shù)器 和'N'程序計(jì)數(shù)器去計(jì)數(shù),這兩個(gè)計(jì)數(shù)器都是減法計(jì)數(shù).當(dāng)雙摸分頻器輸出 A 個(gè)脈沖,也就是輸入(P+1A 個(gè) VCO 脈沖時(shí), 'A'計(jì)數(shù)到 0,由控制邏輯檢 出, 從而產(chǎn)生一個(gè)換模信號(hào), 使雙模分頻器以分頻器以分配比為 P 工

54、作, 'A' 以后 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),而'N'計(jì)數(shù)器繼續(xù)以(N-A作減法計(jì)數(shù)(N>A,當(dāng)再送入 (N-AP 個(gè) VCO 脈沖后, 'N'計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0,這時(shí)一方面使吞脈沖分頻器 產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖,另外一方面由控制邏輯產(chǎn)生換模信號(hào),同時(shí)輸出脈沖也使 'A''N'計(jì)數(shù)器重新被予置,從而開始一個(gè)新的工作周期. , 本設(shè)計(jì)由于 VCO 低于 20MHZ,省略了雙模前置分頻器,僅僅利用 N 計(jì)數(shù) 器完成分頻功能. 此時(shí) A 計(jì)數(shù)器引腳接地. 在每一個(gè)工作周期中, 輸入 N 個(gè) VCO Page 23 of 23 浙江大

55、學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 脈沖,產(chǎn)生一個(gè) 輸出脈沖.即總的分配比為 N(N 可以被予置為一個(gè)固定值, 由所需要完成的設(shè)計(jì)功能而定 . 2. MC145152 原理 MC145152 為雙模并行輸入全數(shù)字化鎖相環(huán)頻率合成器集成電路. 12*8ROM 參考譯碼器 12 位/R 計(jì)數(shù)器 鎖定指示 接晶振 邏輯控制 鑒相器 外部輸入 6 位/A 計(jì)數(shù)器 10 位/N 計(jì)數(shù)器 圖 13 MC145152 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在 OSC1OSC0 兩 端 接 一 定 頻 率 的 晶 體 和 適 當(dāng) 的 電 容 ( 或 者 由 OSC1OSC2 輸入?yún)⒖夹盘?hào) 他們與芯片內(nèi)部的例相器, , 電阻構(gòu)成的振蕩電路, 產(chǎn)生參考頻率

56、Fs, 輸出參考計(jì)數(shù)器 (包含二分頻器 3 位并行碼 . (RA2RA0 , 經(jīng)過 38 譯碼器產(chǎn)生 8 位地址碼(D8D1控制 12*8ROM.從中讀取相應(yīng)之 12 位并行信息(R12R1控制 12 級/R 計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)分頻比可編程任務(wù). 這樣參考計(jì)數(shù)器的總分頻比為 R=Fos/Fh,其輸出(頻率為 Fr作為參考信號(hào)加 到鑒相器.輸入碼與邏輯譯碼,ROM 信息,分頻比 R 之間的關(guān)系由內(nèi)部電路結(jié) Page 24 of 24 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 構(gòu)決定. 此外,來自壓控振蕩器和雙模前置分頻器的輸入信號(hào)(Inf經(jīng)過輸入保護(hù) 電路同時(shí)加到 A 和 N 計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻計(jì)數(shù).輸入并行碼(DA0DA

57、5 , ( DN0DN9通過緩沖電路分別控制該兩個(gè)計(jì)數(shù)器的分頻比. 鑒相器雙端輸出v 和r,可以在外部組合成環(huán)路誤差信號(hào).如果頻率 Fv 高于 Fr,或者 Fv 的相位超前于 Fr,則v 輸出負(fù)脈沖,而r 保持高電平;如果 頻率 Fv 低于 Fr 或者 Fv 的相位滯后于 Fr,則r 輸出負(fù)脈沖而v 保持高電平; 如果 Fv=Fr 而且 兩者同相,則r 和r 的輸出除了有一個(gè)極短暫的同相位的負(fù) 脈沖,兩者都保持高電平. 3. 泵電路的選取和環(huán)路濾波器 由于鑒相器的輸出是兩個(gè)脈沖信號(hào), 我們必須選擇一個(gè)合適的濾波網(wǎng)絡(luò)將它 轉(zhuǎn)換成電壓的變化,才可以控制后級的 VCO 部分.對于濾波網(wǎng)絡(luò)我們有兩種選

58、 擇,傳統(tǒng)的方法是用泵電路,將這兩個(gè)脈沖轉(zhuǎn)化成為輸出電平的變化. 現(xiàn)在先看看傳統(tǒng)的濾波方法,我們先看看泵電路的工作原理:當(dāng) Fv 低于 Fr 時(shí),r 是負(fù)脈沖,A 點(diǎn)電位約為 0.4V,BG1 導(dǎo)通,電源通過 BG1 對濾波網(wǎng)絡(luò)充 電,而這時(shí) B 點(diǎn)是高電平,BG2 導(dǎo)通,D 點(diǎn)電壓下降,使 BG3 截止.由于充電,C 點(diǎn)電位逐漸升高.在開環(huán)情況下,C 點(diǎn)的電位可以接近電源電壓,此升高的電壓 可以去控制 VCO 使 Fv 上升. 當(dāng) Fv>Fr 時(shí),v 為負(fù)脈沖,而r 為高電平,這時(shí) A 點(diǎn)的電位約為 4.4V, 由于二極管 D1 的導(dǎo)通電壓為 0.7V 左右,BG1 截止,停止對濾波網(wǎng)

59、絡(luò)的充電.又 因?yàn)?B 點(diǎn)是底電平,所以 BG2 截止,從而 D 點(diǎn)電位升高,使 BG3 導(dǎo)通,于是濾波 網(wǎng)絡(luò)通過 BG3 放電,開環(huán)時(shí),C 點(diǎn)電位可以到 0V,此降低的電位來控制 VCO,使 Fv 下降.如果 A,B 都是高電平(也就是 Fv=Fr ,則沖放電路都被切斷,只要后 接電路的輸入阻抗足夠高,則可以認(rèn)為 C 點(diǎn)的電位保持不變.于是可以看出,A (r端出現(xiàn)負(fù)脈沖使得 C 點(diǎn)電位升高,而 B(v端出現(xiàn)負(fù)脈沖將使得 C 點(diǎn) 電位降低,在恒流源沖放電的情況下,C 點(diǎn)電位增加和減少量分別正比于 A,B 上 負(fù)脈沖的寬度變化, 從而鑒相器輸入端的相位變化由鑒相器變?yōu)樨?fù)脈沖的寬度變 化,又由此泵

60、電路轉(zhuǎn)化為 C 點(diǎn)的電位的變化,也即完成了把兩個(gè)信號(hào)之間的相位 差轉(zhuǎn)換為誤差電壓的任務(wù). Page 25 of 25 浙江大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 14 這里需要注意幾點(diǎn): (1 泵電路原理圖 本設(shè)計(jì)所用的電源為 5V,為了完成電源電平的匹配,即泵電路的 輸出的最高壓不應(yīng)該大于 5V. 所以這里的泵電路的 Vcc 應(yīng)該使用 5V 的電源電壓,以避免不必要的麻煩.因?yàn)殡娖睫D(zhuǎn)換總是麻煩和 不穩(wěn)定的. (2 在 BG3 導(dǎo)通時(shí)為飽和導(dǎo)通,為了和+5V 的電源相匹配,接在 BG2 集電極和 BG3 基極之間的 R5 和電源與 BG2 集電極間的 R4 不要 取得很大.兩者數(shù)值可以較小或者去掉 R5. 除了泵電路以外,我們還有很多的辦法可以完成這樣的任務(wù).在摩托羅拉公 司的一份參考資料上,我們看到