【正文】 30 芯片的串行 接口 介紹 31 TRF4900 芯片 的設(shè)置 32 六、 電路裝調(diào)與測試 36 七、 參數(shù)計算 36 LC 部分的計算 36 緩沖隔離級 38 高頻功放的參數(shù)計算 38 整機(jī)聯(lián)調(diào)時常見故障分析 40 八 、 接收電路 42 調(diào)頻接收機(jī)的實驗電路圖 42 、圖 的引腳功能 42 調(diào)頻接收機(jī)電路安裝與調(diào)試 43 九、 附錄 43 3 一、 緒論 早在中國的古代就有流傳說某些人有特殊的功能 :如千里眼、順風(fēng)耳等等 ,現(xiàn)在我們通過自己的智慧在前人的基礎(chǔ)上結(jié)合自己的創(chuàng)造輕易實現(xiàn)了古人說的神話這就是大名鼎鼎的無線電的發(fā)射 與接收 .無線發(fā)射與接收從誕生到現(xiàn)在已有上百年的歷史 ,技術(shù)日臻完善 ,短短一段時間 里很多誤區(qū)禁區(qū)都得到了很好的改善 ,技術(shù)的突飛猛進(jìn)著實讓 世人 驚嘆 不已 ! 無線電的出現(xiàn)實現(xiàn)了人們用科學(xué)創(chuàng)造社會的勇氣和決心 ,為后來人的創(chuàng)造奠定了不可磨滅的基礎(chǔ) ,無數(shù)的科學(xué)家為此孜孜不倦的努力和奮斗 . 由于無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的高新無線發(fā)射與接收技術(shù)陸續(xù)問世， 但 就目前來說 很多地方仍然不能滿足現(xiàn)在人們對通信的需求 ,這是個不爭的事實 ,有待于咱們的共同努力 .能實現(xiàn)無線接收與發(fā)射的系統(tǒng)有多種，如有通過紅外線的無線接收與發(fā)射系統(tǒng)、有通 過電磁波的無線發(fā)射與接收系統(tǒng)和通過鎖相環(huán)的 無線接收與發(fā)射系統(tǒng)。鑒于鎖相環(huán)的穩(wěn)定特性和我 們現(xiàn)在所處的實際情況我們在就采用鎖相環(huán)來完成這次設(shè)計。因此，所有板卡上各自的本地 80MHz 和 20MHz 時基的相位都是同步的，從而采樣時鐘也是同步的。 通過鎖相環(huán)同步多塊板卡的采樣時鐘所需要的編程技術(shù)會根據(jù)您所使用的硬件板卡的 不同而不同。 在物理學(xué)中 產(chǎn)生調(diào)制載波 ,并將 遙感數(shù)據(jù) 調(diào)制到發(fā)射頻段的這部分設(shè)備 ,我們稱為發(fā)射機(jī) .傳統(tǒng)方式的發(fā)射機(jī)由多個部件組成 :中頻 調(diào)制器 、中頻本振源、 變頻器本振源、上變頻器以及必需的 濾波器 、隔離器等 .將所接收到的波進(jìn)行解調(diào)、濾波、整流這部我們稱之位接收部分 . 二 、 設(shè)計任務(wù) 書 本次設(shè)計主要是為了實現(xiàn)如下目的 掌握 基于鎖相環(huán)電路 調(diào)頻發(fā)射機(jī) 與接收 整機(jī)電路的設(shè)計與調(diào)試方法 。 學(xué)會如何將高頻單元電路組合起來實現(xiàn)滿足工程實際要求的整機(jī)電路的設(shè)計與調(diào)試技術(shù) . 5 三 、系統(tǒng) 的 調(diào)制設(shè)計 系統(tǒng)的方案論證 與選擇 方案一 :用紅外線做無線接收與發(fā)射 優(yōu)點 : 本身 發(fā) 射 任何類型的輻射 少 。 價低廉 。 易受射頻輻射的干擾 。 方案二 :用電磁波做無線接收與發(fā)射 優(yōu)點 : 傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn) 。 發(fā)射功率較大 ,所 花 的費用多 。 接收和發(fā)射的頻率相對較穩(wěn)定 。 PLL通過比較外部信號的相位和由壓控晶振（ VCXO）的相位來實現(xiàn)同步的，在比較的過程中，鎖相環(huán)電路會不斷根據(jù)外部信號的相位來調(diào)整本地晶振的時鐘相位，直到兩個信號的相位同步。由這三個基本部件組成的鎖相環(huán)如荼11 所示，我們稱之為基本鎖相環(huán)。 8 由圖 11 可見，鎖相環(huán)是一個反饋系統(tǒng)（或叫閉環(huán)控制系統(tǒng)）。 PD 對輸入信號 ui（ t）和反饋信號 uf（ t）的相位作比較、運算處理，其輸出信號可表示為 Ud（ t） =f[θ e（ t） ] 式中的θ e（ t）表示輸入信號與反饋信號的相位差， f[ LF 是一個線形低通網(wǎng)絡(luò)，用來濾除 ud（ t）中的高頻成分和調(diào)整環(huán)路參數(shù)，它對環(huán)路的性能指標(biāo)有重要影響。常稱 ud（ t）為誤差信號， uc（ t）為控制信號，它們之間的關(guān)系可表示為 uc（ t） =F（ p） ud（ t） 式中 p 為微分算子符號， F（ p）為 LF 的傳輸算 子。 V）或 Hz/Vo wo為 VCO 的固有震蕩頻率，即控制電壓為 0 時的震蕩頻率。閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 12 所示。系統(tǒng)的輸出量與預(yù)定值成對應(yīng)關(guān)系?？刂破饔脕頇z測輸出量與反饋量之間的偏差并產(chǎn)生一個控制信號。我們用遙控器對空調(diào)器設(shè)置某一溫度，在空調(diào)器的控制板上就形成了一個與這一溫度相對應(yīng)的電信號，這個電信號就是輸入量，感溫頭用來測量環(huán)境溫度，形成一個反饋電信號。此溫度控制系統(tǒng)中，房間是控制對象，房間溫度是輸出量，空調(diào)器中包括了控制器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩個部件。 檢測偏差，就是用輸入量減反饋量。 閉環(huán)控制系統(tǒng)的指標(biāo)主要是穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性。為了使這些指標(biāo)滿足一定要求，往往需要在控 10 制器和控制對象之間串接一個校正網(wǎng)絡(luò)。 (見下頁 ) 圖 13 有校正網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)控制系統(tǒng) 在自動控制理論中，常稱輸入量為控制量，輸出量為被控制量，控制對象的輸入信號為控制信號 鎖相環(huán)的工作原理 在鎖相環(huán)中， PD 為控制器， VCO 是控制對象， LF 是校正網(wǎng)絡(luò)，基本鎖相環(huán)中反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 1。在本書中，無特殊說明的鎖相環(huán)皆是單位反饋環(huán)。這就是鎖相環(huán)的工作原理。由于偏差是輸入量與反饋量之差，所以鎖相環(huán)的輸入量是輸入信號 的相位，輸出量是輸出信號的相位。 為方便分析，設(shè)輸入為固定頻率信號 11 ui(t)=Uisina(ω i+? ) 環(huán)路的輸入相位為ω i+? ，反饋相位為ω 0t+k0u e(t)/p ，環(huán)路 的瞬時相位誤差為 ? e(t)= ω it+? i[ω 0t+k0u e(t)/p] 對上式兩邊微分，得 d? e(t) / d t =△ω 0 k0u e(t) 式上△ω 0=ω i ω 0 為輸入信號頻率與 VCO 固有頻率之差，稱為環(huán)路固有頻率。 d? e(t) / d t 為瞬時頻差（可簡稱頻差）。在這種環(huán)路下中， F（ P） =1， ud(t)= kd? e(t) ，由式（ 11）和式（ 12）得 uc(t)= kd? e(t) 將式（ 17）代入（ 16），得 d? e(t) / d t=△ω 0 k? e(t) 式中 K=KdK0。 1． ?? =0 12 由式（ 19）得 ? e(t)= ? ?0 kte e? ? ? ?() 0 ktd e t k e edt? ? ??? 此兩式分別表示環(huán)路相差和頻差的變化規(guī)律，變化曲線如圖14（ a）、 (b)所示。為消除起始，控制電壓使 VCO 的頻率在一定時間內(nèi)高于輸入信號頻率，頻差為負(fù)值。 若起始相差小于零，則相差與頻差的符號與圖 14 相反。 Θ c ( t )Δ ω 。若環(huán)路斷開，則輸入信號和 VCO 的信號之間的固有頻差無法消除，相差會越來越大。 這一固定相差是為消除固有頻差所必須存在的。 若 ?? 0 ，則相差、頻差的符號與圖 15 相反。 14 總之，當(dāng)鎖相環(huán)輸入 信號的頻率固定時，它的輸出信號頻率可以與輸入信號頻率相同，即鎖相環(huán)可以消除頻差。若 LF 的直流增益為無窮大，則可消除相差。 。 當(dāng)然，設(shè)計一個 鎖 相環(huán)不只是為了得到一個與輸入同頻的信號，實際的鑒相器輸出也不一定與相差成正比關(guān)系，這些問題在后面在作詳細(xì)介紹。本節(jié)直接給出不同輸入信號下的環(huán)路工作狀態(tài)，而不對這種工作狀態(tài)作詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析。在縮相解調(diào)中，輸入信號來自接受機(jī)的前置放大器，是一個調(diào)角（調(diào)頻或調(diào)相）信號。當(dāng)然，實際鎖相器的輸出只是在一定的范圍內(nèi)與相差成線性關(guān)系，但分析表明，只有固有頻差滿足一定條件，鎖 相環(huán)就可以消除頻差，達(dá)到頻差為零、相差為某一常數(shù)的穩(wěn)定狀態(tài)。鎖定 15 狀態(tài)下控制頻差等于固有頻差，控制電壓和誤差電壓都是直流。 當(dāng)環(huán)路固有頻率不滿足一定條件時，環(huán)路不可能消除頻差，只能達(dá)到使頻差按某一規(guī)律變化的穩(wěn)定狀態(tài)。失鎖狀態(tài)下 uc(t),ud(t)不是直流。這一問題我們 在 再進(jìn)一步介紹。 、輸入為調(diào)角信號 調(diào)角信號可表示為式中ω i 為載頻，θ i（ t）為基帶信號產(chǎn)生的調(diào)制相位。 當(dāng)滿足 上式時，稱環(huán)路處于線性跟蹤狀態(tài)，當(dāng)不滿足時，但環(huán)路反饋信號載頻等于輸入信號載頻，稱環(huán)路處于非線性跟蹤狀態(tài)，此時相位誤差變化范圍任是有限的。 16 也有人把鎖定狀態(tài)叫跟蹤狀態(tài)，或把跟蹤狀態(tài)叫鎖定狀態(tài)。 另外，還有人把鎖定狀態(tài)或跟蹤狀態(tài)叫同步狀態(tài)。它們處于同步狀態(tài)是指這兩個過程 保