【正文】 輸入，輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，濾波器相當(dāng)于一個(gè)電壓源，故稱VCVS電路，其優(yōu)點(diǎn)是電路性能穩(wěn)定，增益容易調(diào)節(jié)。（3）RC有源濾波器參數(shù)的確定這一部分用到的抗混疊濾波器屬低通濾波器，而具有低通濾波特性的雙二階系統(tǒng)函數(shù)Ha（s）的一般表達(dá)式為 （212）其中A（s）為傳輸函數(shù)，即Ha（s），Av為電壓增益，ωc為截止角頻率，Q為品質(zhì)因數(shù)。它由RC梯形電路與有源VCVS共同組成，其一般結(jié)構(gòu)如圖27(a)所示,其中Y1，Y2，Y3，Y4是電阻或電容，r和（K1）r用以調(diào)節(jié)所需要的增益K，圖27（b）是其等效電路。RC有源濾波器有兩種實(shí)現(xiàn)方法:a直接法，直接將H（s）綜合得到電路；b級聯(lián)法，將子系統(tǒng)Hj（s）逐級實(shí)現(xiàn)后級聯(lián)。圖26（b）是負(fù)增益VCVS，其增益k=V2/V1=R2/R1 （27b）和無源濾波器一樣，有源濾波器的實(shí)現(xiàn)也是綜合系統(tǒng)函數(shù) （28）當(dāng)m≤n時(shí) (29)其中k≤n。常見的VCVS有兩種，如圖26所示。本設(shè)計(jì)屬于低頻設(shè)計(jì)，采用RC有源濾波器。此時(shí)，電感元件體積、重量較大，而且電感Q值下降。常用的模擬濾波器有無源LC濾波器和有源的RC濾波器兩類。除了模擬和數(shù)字這兩大類濾波器外，還有一類對離散信號（僅時(shí)間離散，未轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號）進(jìn)行處理的濾波電路，其中“開關(guān)電容濾波器”具有一定的代表性。　抗混疊濾波器的設(shè)計(jì)（1）濾波器類型的選擇[4]如果用模擬電路直接對模擬信號進(jìn)行處理則構(gòu)成模擬濾波器，它是一個(gè)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。15RF/ KΩ62Rf/Ω620R1/Ω620C1/ uF1M?C2/ uF100然后由式（21）用MATLAB對該電路的幅頻特性進(jìn)行仿真，程序代碼見附錄一，仿真結(jié)果如圖25所示。經(jīng)過上述步驟就確定了電路中的所有參數(shù)，見表23。c確定CC2根據(jù)要求fL2=20Hz，由式（24）求得C1=，取C1=10uF。b選擇RF、Rf、R1NE5532的輸入電阻RID=1MΩ，輸出電阻RO=75Ω，則RF可由式（26）確定，求得RF=,取62KΩ。由于Uo最大值為（101）=（幅值），取177。有了以上關(guān)系式可以初步確定電路參數(shù)?；娟P(guān)系式4KF=1+RF/Rf （25）其中KF為閉環(huán)放大倍數(shù)，通常取R1=Rf。基本關(guān)系式2 （23）其中fL1是由C2決定的下限頻率（幅頻特性中3dB對應(yīng)的頻率）。該電路預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)包括：閉環(huán)放大倍數(shù)101，通帶頻率202000Hz，輸入信號Ui=10mV80mV（有效值）。圖23　NE5532差模輸入閉環(huán)增益頻率特性圖24 　用NE5532構(gòu)建的低頻語音前置放大器圖24中，CC2用來隔直流。另外希望對低于20Hz部分的信號有衰減作用，也就是設(shè)計(jì)成一個(gè)低頻語音前置放大器。圖21　μA741差模輸入開環(huán)增益頻率特性圖22　NE5532差模輸入開環(huán)增益頻率特性觀察發(fā)現(xiàn)μA741開環(huán)時(shí)的通頻帶約為10Hz，而NE5532開環(huán)時(shí)的通頻帶約為1kHz，更適合語音頻段3003400Hz的放大。電源電壓比較發(fā)現(xiàn)NE5532雖然功耗較大，但在轉(zhuǎn)換速率和單位增益帶寬增益上都優(yōu)于μA741。表21　μA741的性能參數(shù)電源電壓+Vcc VEE+3V～+18V，典型值+15V3V～18V，典型值15V工作頻率10kHz輸入失調(diào)電壓VID2mV單位增益帶寬BW1MHz輸入失調(diào)電流IIO20nA轉(zhuǎn)換速率SR開環(huán)電壓增益AVG106dB共模抑制比KCMR（接下頁）90dB輸入電阻1M?功率消耗PD500mW輸出電阻75?輸入電壓范圍177。接下來的任務(wù)是綜合上述幾點(diǎn)，選用合適的集成運(yùn)放芯片。c 語音信號的通頻帶為3003400Hz。（2）分析a話筒的輸出信號一般只有5mV左右，輸出阻抗可達(dá)到20 k? （亦有低愉出阻抗的話筒如20?，20O ? 等），最常用的駐極體話筒輸出阻抗一般小于2K?，所以麥克風(fēng)電路的作用是不失真地放大聲音信號（最高頻率達(dá)到10kH），其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。基帶串行接收D/A轉(zhuǎn)換平滑濾波功率放大圖13　基帶接收部分的構(gòu)成第2章　基帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案　基帶發(fā)送部分的設(shè)計(jì)基帶發(fā)送部分的設(shè)計(jì)包括前置放大、抗混疊濾波、A/D轉(zhuǎn)換和基帶串行發(fā)送四部分的設(shè)計(jì)。語音前置放大抗混疊濾波A/D轉(zhuǎn)換基帶串行發(fā)送圖13　基帶發(fā)送部分的構(gòu)成　基帶接收部分的構(gòu)成基帶接收部分由基帶串行接收、D/A轉(zhuǎn)換、平滑濾波和功率放大四部分組成?！D11　單工無線對講機(jī)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12　單工無線對講機(jī)基帶傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　基帶傳輸系統(tǒng)　基帶發(fā)送部分的構(gòu)成基帶發(fā)送部分由語音前置放大、抗混疊濾波、A/D轉(zhuǎn)換和基帶串行發(fā)送四部分組成。要使信息反向傳送，則需要雙方改變原來的收發(fā)狀態(tài)。由于采用單工方式通信，在同一時(shí)刻只能單方向傳送信息。它包括基帶信號處理單元和射頻信號處理單元兩部分。在具體電路設(shè)計(jì)中主要使用運(yùn)算放大器和單片機(jī)，分別處理模擬信號和數(shù)字信號。最后作一個(gè)總結(jié)，說明設(shè)計(jì)完成的情況。在設(shè)計(jì)中以英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件 PROTEUS和美國Microchip公司出版的單片機(jī)集成開發(fā)軟件MPLAB為設(shè)計(jì)平臺(tái)，另外使用MATLAB軟件作輔助理論分析，還使用PROTEL 99SE軟件制作印刷電路板。本文主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)單工機(jī)的基帶信號處理單元。隨著對講機(jī)進(jìn)入民用市場，人們外出旅游、購物也開始越來越多地使用對講機(jī)。第三是通話成本低，除了購機(jī)費(fèi)用和電池耗電外，沒有其他成本，相比而言，手機(jī)還有通話費(fèi)，月租費(fèi)等。首先對講機(jī)不受網(wǎng)絡(luò)限制，在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)未覆蓋到的地方，對講機(jī)可以讓使用者相互溝通。測試結(jié)果表明，麥克風(fēng)語音信號放大電路、采樣量化、數(shù)字信號接收、數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑濾波和語音功率放大均達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。電路設(shè)計(jì)中主要使用運(yùn)算放大器和單片機(jī)，分別處理模擬信號和數(shù)字信號。無線對講機(jī)設(shè)計(jì)（基帶信號處理單元）[摘要] 本文闡述無線對講機(jī)基帶信號處理單元的設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)工作包括：發(fā)射端的麥克風(fēng)語音信號放大電路，采樣和量化，以及接收端的數(shù)字信號接收、數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑濾波和功率放大，從而支持語音信號的基帶傳輸。完成了硬件制作和軟件編程。[關(guān)鍵詞] 無線對講機(jī) 基帶信號 運(yùn)算放大器 單片機(jī)Design of the One Way Radio (Base Band Signal Process Unit )Abstract This paper mainly expounds the design method of the one way radio in base band signal unit. The main work can be divided into two parts:sending and receiving The former involves the amplification of the input voice siganl from the microphone, sampling, and the arrival of the signal,the next procedures are as follows: the digital signal receiving,D/A conversion, smoothing filtering and power the above steps are finished, the base band signal transmission are implemented,The main ponents used in the design of circuit are operational amplifiers and microcontrollers, respectively processing analogue and digital I use the software for circuit simulation and the results reach the expected indicators,I put it into practice and make plates for the circuit. The final work is to test the plates and make adjustments so as to meet the requirements wanted.Key words One way radio Base band signal Operational amplifier Microcontroller目　　錄引言 1第1章　無線對講機(jī)系統(tǒng) 2　無線對講機(jī)基帶信號處理單元結(jié)構(gòu) 2　基帶傳輸系統(tǒng) 2　基帶發(fā)送部分的構(gòu)成 2　基帶接收部分的構(gòu)成 3第2章　基帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4　基帶發(fā)送部分的設(shè)計(jì) 4　前置放大電路的設(shè)計(jì) 4　抗混疊濾波器的設(shè)計(jì) 9　 A/D轉(zhuǎn)換和基帶串行發(fā)送的設(shè)計(jì) 13　基帶接收部分的設(shè)計(jì) 14　基帶串行接收的設(shè)計(jì) 14　D/A轉(zhuǎn)換電路和平滑濾波器的設(shè)計(jì) 15　功率放大器的設(shè)計(jì) 17第3章　軟件仿真和調(diào)試 21　基帶發(fā)送部分的仿真和調(diào)試 21　前置放大電路的仿真和調(diào)試 21　抗混疊濾波器的仿真和調(diào)試 22　 A/D轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試 23　基帶串行發(fā)送設(shè)計(jì)的仿真和調(diào)試 25　基帶接收部分的仿真和調(diào)試 27　基帶串行接收的仿真和調(diào)試 27　D/A轉(zhuǎn)換電路的仿真和調(diào)試 29　平滑濾波器的仿真和調(diào)試 31　功率放大器的仿真和調(diào)試 31　基帶系統(tǒng)整體仿真和調(diào)試 32第4章　實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果 36　基帶發(fā)送部分的測試和結(jié)果 36　前置放大電路的測試和結(jié)果 36　抗混疊濾波器的測試和結(jié)果 38　 A/D轉(zhuǎn)換電路的測試和結(jié)果 42 基帶串行發(fā)送的測試和結(jié)果 47　基帶接收部分的測試和結(jié)果 49 基帶串行接收的測試和結(jié)果 49　D/A轉(zhuǎn)換電路的測試和結(jié)果 54　 平滑濾波器的測試和結(jié)果 57　功率放大器的測試和結(jié)果 57結(jié)論 59參考文獻(xiàn) 61附錄 62引言對講機(jī)與手機(jī)相比有許多獨(dú)特的地方。其次是對講機(jī)提供一對一，一對多的通話方式，一按就說，操作簡單，令溝通更自由，尤其在緊急調(diào)度和集體協(xié)作工作的情況下，這些特點(diǎn)是非常重要的。 對講機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，主要應(yīng)用在公安、民航、運(yùn)輸、水利、鐵路、制造、建筑、服務(wù)等行業(yè)，用于團(tuán)體成員間的聯(lián)絡(luò)和指揮調(diào)度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。從通信工作方式上，對講機(jī)分為單工通信工作的單工機(jī)和雙工通信工作的雙工機(jī)。主要設(shè)計(jì)工作包括：發(fā)射端的麥克風(fēng)語音信號放大電路，采樣和量化，以及接收端的數(shù)字信號接收、數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑濾波和功率放大，從而支持語音信號的基帶傳輸。本文是這樣安排的，第1章描述總體的基帶傳輸系統(tǒng)架構(gòu)，作為整個(gè)設(shè)計(jì)的提綱，第2章開始論證具體的實(shí)現(xiàn)方案，第3章對第2章提出的方案按模塊一一用軟件仿真，第4章是實(shí)際電路的制作和測試。本設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)包括：語音失真度小于5%,頻帶范圍 300hz～3400hz，麥克風(fēng)電路靈敏度 10mv，揚(yáng)聲器功放功率。第1章　無線對講機(jī)系統(tǒng)　無線對講機(jī)基帶信號處理單元結(jié)構(gòu)如圖11所示為單工無線對講機(jī)總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。射頻部分可由專用芯片完成，本文只闡述基帶信號的數(shù)字傳輸設(shè)計(jì)，包括為射頻芯片發(fā)射部分提供語音數(shù)字輸入，從射頻芯片接收部分接收數(shù)字輸出并還原出語音信號。當(dāng)A方按下發(fā)送按鍵時(shí)，發(fā)信機(jī)與天線相連接而處于發(fā)送狀態(tài)，B方則應(yīng)使天線與收信機(jī)相連接而處于接收狀態(tài)，構(gòu)成由A 到B的單向通信鏈路?？紤]到A，B雙方的收發(fā)機(jī)完全相同，而本文不涉及射頻部分，為減少工作量，只設(shè)計(jì)一對收發(fā)機(jī)進(jìn)行基帶通信，簡化后總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12所示。如圖13所示。如圖14所示?！∏爸梅糯箅娐返脑O(shè)計(jì)（1）小信號放大器要求[1]前置放大電路屬小信號放大，一般不考慮輸出功率，只要求在小信號激勵(lì)下a不失真地放大信號，b具有足夠大的增益，c寬的通頻帶，d合適的輸入、輸出阻抗，e放大后的小信號電壓足夠被A/D轉(zhuǎn)化，f當(dāng)然還要有一定驅(qū)動(dòng)能力。b 根據(jù)任務(wù)書要求，麥克風(fēng)電路靈敏度小于10mV，假設(shè)實(shí)際輸入信號最小約為10mV,放大后最大設(shè)定為5V，則最大增益約為54dB。（3）電路設(shè)計(jì)[2]為簡化電路設(shè)計(jì)，采用集成運(yùn)算放大器，這樣只要設(shè)計(jì)必要的外圍電路即可。常用的有普通運(yùn)放和高性能運(yùn)放，比較典型的是UA741和NE5532，將它們的性能作一對比，如表21和表22所示。13V表22　NE5532的性能參數(shù)電源電壓+Vcc V