基于PLL和TDA7010T的無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計

劉育峰，趙予銓，趙孟強(qiáng)，尹繼武

（陜西理工學(xué)院 電信工程系，陜西 漢中723003）

無線收發(fā)系統(tǒng)在工程上應(yīng)用廣泛，設(shè)計一種基于PLL和TDA7010T的無線收發(fā)系統(tǒng)。發(fā)射電路采用鎖相環(huán)頻率合成器技術(shù)[1]，輸出載波為 33.984 MHz，穩(wěn)定度達(dá) 4×10－5，準(zhǔn)確度達(dá) 3×10－5，接收電路采用TDA7010T集成器件，其單片單聲道便攜式調(diào)頻收音機(jī)集成電路的重要組成部分，具有頻鎖相環(huán)（FLL）系統(tǒng)，70 kHz低中頻使得系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。通過調(diào)整諧振回路電容的大小可選擇接收頻率，外圍電路極其簡單。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)由發(fā)射電路、接收電路和控制電路組成。發(fā)射電路將來自話筒模擬信號或控制電路的數(shù)字信號經(jīng)鎖相環(huán)（PLL）調(diào)制電路調(diào)制后，由天線發(fā)射出去[2]；接收電路接收并解調(diào)來自天線的小信號再將其送入末級功放放大，然后將語音信號送至揚(yáng)聲器處理，將短信送至單片機(jī)處理；控制電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)和編解碼器組成，可實現(xiàn)英文短息的編寫和顯示。整個系統(tǒng)采用5 V供電。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 發(fā)射電路設(shè)計

發(fā)射電路的設(shè)計如圖1和圖2所示，由集成頻率合成器MC145151、無源低通濾波器、集成壓控振蕩器MC1648和前置分頻器MC12022組成[3]。其中MCl648需外接1個由電感和變?nèi)荻O管組成的諧振回路，改變R7的大小，確保變?nèi)荻壒蹵點的電壓在1.5～3.5 V之間，使MC1648進(jìn)入鎖定狀態(tài)。MC1648引腳3輸出的信號經(jīng)前置分頻器MC12022分頻，其分頻系數(shù)有4種，在該電路中選用分頻比M=64。分頻后的信號送入MC145151，其內(nèi)部有R分頻器和N分頻器，分別對晶振的參考信號fx和輸入信號fi分頻。分頻后的2路信號送至內(nèi)部鑒相器，鑒相器輸出信號經(jīng)外接低通濾波器濾波后控制壓控振蕩器。環(huán)路鎖定后，滿足以下基本關(guān)系為：fx/R=fi/N=fvco/（MN），即： fvco=MN（fx/R）

圖1 集成頻率合成器和無源低通濾波器

圖2 集成壓控振蕩器和前置分頻器

MC145151 的 RA0、RA1、RA2 分別置為“1”,“0”,“1”，即 R=2 048，選 fx=2.048 MHz的晶振，可計算出，撥碼開關(guān)的N值每增加1，壓控振蕩器的頻率步進(jìn)為64 kHz。例如，取N=（531）D=（00001000010011）B，M=64，fx=2.048 MHz，R=2 048，則可得 fvco=33.984 MHz。通過撥碼開關(guān)選定N值，即設(shè)置載波頻率。

話筒采集的語音信號經(jīng)以9018為核心的三極管放大器放大后送至跳線端con1，編碼后短信數(shù)字信號送至con2，通過選擇con1、con2的導(dǎo)通與斷開決定發(fā)送語音信號或英文短信，并能將任意1路被選信號傳輸至A點。當(dāng)A點信號電壓變化時，引起變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化，導(dǎo)致壓控振蕩器的瞬時頻率發(fā)生變化，從而實現(xiàn)調(diào)頻。

2.2 接收電路設(shè)計

圖3為接收電路。采用專用頻率解調(diào)器件TDA7010T，具有FLL（頻鎖相環(huán)）系統(tǒng)，70 kHz低中頻使得系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，內(nèi)部集成有壓控振蕩器。在該器件的引腳4和5之間連接合適的電容、電感來決定本振頻率因為發(fā)射載波fC=33.984 MHz,所以本振頻率fL=fC+70 kHz=34.054 MHz，選 L1=0.2 μH，則本振回路調(diào)諧電容 C=110 pF，實際選用80 pF的電容和20 pF／40 pF的可變電容器并聯(lián)組成。接收信號時，只需調(diào)整諧振回路可變電容C15值即可選擇接收頻率，外圍電路簡單。從TDA7010T解調(diào)輸出的信號幅度很小，經(jīng)LM386進(jìn)一步放大后，語音信號和英文短信分別送至揚(yáng)聲器和單片機(jī)處理。

圖3 接收電路

2.3 控制電路設(shè)計

控制電路由單片機(jī)、液晶顯示器、編解碼器件組成[4]。其中編碼電路由單片機(jī)控制PT2262完成英文短信的編寫，每1個英文字母對應(yīng)1個碼組，如A對應(yīng)000000，B對應(yīng)000001，C對應(yīng)000010等。英文短信由液晶顯示器顯示發(fā)送的內(nèi)容，然后將調(diào)制信號送至發(fā)射電路發(fā)送。

解碼器采用PT2272，其地址必須與PT2262的地址相同。PT2272將來自TAD7010T的信號解碼，送至單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行查表處理，即接收到的數(shù)據(jù)是000000則顯示A，是000001則顯示B，是000010則顯示C等，并送至液晶顯示器顯示所接收到的英文短信[5]。編碼和解碼電路分別如圖4和圖 5所示[6]。

3 軟件程序設(shè)計

控制程序采用Keil C51高級語言開發(fā)，程序結(jié)構(gòu)簡單，可讀性和可移植性強(qiáng)[7]，圖6為其編碼程序流程，圖7為解碼程序流程。

4 測試結(jié)果

圖4 編碼電路

圖5 解碼電路

圖6 編碼程序流程

圖7 解碼程序流程

對該系統(tǒng)進(jìn)行測試,發(fā)射電路載波頻率的范圍為32.832～40.128 MHz，通過改變N值可實現(xiàn)發(fā)射頻率64 kHz步進(jìn)；由天線發(fā)射的已調(diào)信號的Vpp=600 mV；所接收的語音信號清晰，收發(fā)英文短信息誤碼率極小。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)實現(xiàn)模擬語音信號和數(shù)字英文短信的發(fā)射與接收，采用PLL技術(shù)以保證發(fā)射頻率穩(wěn)定度和晶振的頻率穩(wěn)定度在同一個數(shù)量級，接收部分采用高靈敏頻率解調(diào)器TDA7010T，配合使用編解碼器PT2262和PT2272，外圍電路簡單，易于調(diào)節(jié)，所接收的聲音信號經(jīng)放大后清晰洪亮，英文短信誤碼率小，整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。此外，還可將本系統(tǒng)應(yīng)用到其他模擬信號和數(shù)字信號的無線發(fā)射與接收中，只需將調(diào)制信號變換為合適的電壓加載到調(diào)制端A點，便可發(fā)射出去，解調(diào)信號從TDA7010T的引腳2輸出。

[1]李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.

[2]宋小勇，范中國，王 錚.鎖相調(diào)頻發(fā)射機(jī)原理及設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2009，9（10）：2 736-2 738.

[3]李雅靜，鄭宏興，狄衛(wèi)東.新型鎖相頻率合成器的設(shè)計[J].微計算機(jī)信息，2008，24（26）：305-307.

[4]張厥盛，鄭繼禹，萬心平.鎖相技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.

[5]馬 俊，劉曉林.智能鍵盤字符輸入及LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2009，17（1）：66-68.

[6]王 凌，李國林，楊繼坤.異步FIFO和PLL在高速雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2009，17（10）:91-93.

[7]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計[M].3版.北京：清華大學(xué)出版社，2005.