VHF发射机的主要电路设计.docVIP

VHF发射机的主要电路设计 ??? 超外差发射接收机的主要优点是可在比较低的中频频段实现相对带宽比较窄而矩形系数较高的中频滤波器，此类中频滤波器可以提高接收机的选择性，而且可以从中频级获得较大的增益，从而降低射频级实现高增益的难度。当射频信号频率上升到微波甚至 毫米波时，即可采用二次变频方法，以进一步降低滤波器的实现难度，保证接收机的选择性。在该VHF发射接收机中，信号的频率在160 MHz附近，而带宽仅为15 kHz，这样，为了实现信号的滤波，如果不采用二次变频，则相应的滤波器设计将变得非常复杂。??? 但是，超外差式电路常常会出现镜像频率干扰。如果镜像频率位于输入回路的通频带内，通过外差的变频就会把镜像信号以及附近的电台信号搬移到中频带内，从而对接收信号形成干扰。为了抑制镜像干扰，设计时可选161．975 MHz(261．975 MHz和100 MHz)的差频作为CH8 7B信道发射信号的载波。同时选取162．025 MHz(262．025 MHz和100 MHz的差频)作为CH88B信道发射信号的载波。本文的发射机电路就包含了几乎所有射频通信设备常用的电路和射频通信系统解决方案，也可用来构建无线射频监控系统。1 发射机简介??? 发射机的结构框图如图1所示。图中，发射机的工作频率为156．025～162．025 MHz。系统主要分为基带调制、调制发射、锁相等三部分。其中调制发射部分只有一个通道，可通行156．025～162．025 MHz信号，发射由单片机控制间断发射，发射周期受时间、地点、通信距离等因素的影响，大概在3～10 s左右。根据接收要求，发射机采用TDMA方式，可在不同的时隙发射不同频率的信号，通常切换发射信道的时间间隔小于25ms，具体规格见表1所列。 2 发射模块的实现2．1 频偏控制电路??? 图2所示是该发射机的频偏控制和继电器选择电路。其中GMSK信号可分两路经过运算放大器U13A和U13B，图中的VR501～VR504为电位器，调节电位器可改变运放对GMSK的放大倍数，并可改变调制信号的幅度，从而改变VCO的调制频偏的大小。经两路运放的SWITCH1、SWITCH2信号可由单片机控制继电器并选择其中一路。 2．2 调频压控振荡器设计??? 图3所示是本系统的调频压控振荡器电路。该VCO电路属于直接调频电路，MODULE(U32)为基带的GMSK信号，该信号可控制变容二极管D1，以使D1的容值随信号的幅度发生变化。因此，VCO的输出频率受基带GMSK信号的控制，则VCO的频率输出端Fin(U32)的信号(2162．025MHz或261．975 MHz)包含基带GMSK信号的信息，也就是说，该信号就是调频信号。基带的GMSK信号可控制D1，从而改变VCO的发射频率的频偏。VFDC(U32)是锁相环的控制电压输入端，PLL通过该控制电压可控制VCO，以使其工作在设定的中心频率上。LG(2SC2712)部分可构成有源电源滤波器，通过该滤波器可有效地滤除几十KHz以下的信号成分(特别低)，这样，在稳压器与VCO之间接入有源电源滤波器，电路就能可靠工作。K52(2SK508)为VCO的振荡管，该管子与电容C54(5．1pF)、C57(5．1pF)以及几个变容管可组成克拉波振荡器。R25(2SC3356)作为输出缓冲器，可防止克拉波振荡器受到下一级低输入阻抗的影响。在VCO中，通常两个变容二极管需要背对背接在一起，当其中一个二极管导通交流时，偏压电位被嵌位在低电平，而此时另一个二极管就被反向偏置，这样可以减少失真成分。但这样也会使变容二极管的电容减少一半。为了提高VCO的Q值，电感L2应采用漆包线绕制而成(线径为0．4 mm，内径为2．3 mm，绕制3圈)，采用线绕电感的另一个作用是比较方便调试。如果PLL没有锁定，也可以适当的调松线圈，直到PLL锁定为止。该VCO的增益约为15 MHz／V，而且随着控制电压的增加，其输出频率也增加，因而是一个线性递增的过程。 2．3 发射锁相环设计??? 本系统中的发射锁相环电路如图4所示。图中，LMX1501锁相环是控制调频VCO的。基带信号(经过HDLC打包的GMSK调制信号)经过VCO的频率调制后，将由锁相环锁定在262．025 MHz以及261．975 MHz上，频偏≤5 kHz。锁相环的参考频率采用的温补晶振(TCXO)为NDK公司的FUA31 77A，参考频率为12．8 MHz，频率稳定度为2．5 ppm，该TCXO有VC功能，它是保证移动终端与基站信号频率相同的要求而进行频率自调整的一种功能，也就是说，VC是锁相环电路可使本机振荡频率和基站频率达到频率锁定状态的频率调整功能，一般情况下，CDMA移动终端对VCTC-XO的VC频率