无线收发系统的设计与应用

无线收发系统的研发设计是针对无线应急通信的市场需求而展开的。336-344MHz是无线应急通信的开放频段，这个频段的电磁波具有较好的绕射特性。选用了内嵌VCO的频率合成器芯片，降低了成本，缩小了体积，使产品更贴近市场。本文首先研究了功率放大器的非线性失真问题，提出了预失真处理的改善方案。然后，结合锁相环的理论，介绍了频率合成器的设计方法。接着，详尽地介绍了340MHz无线接收和发送系统的整体方案以及硬件实现电路。

1 系统总体设计

本系统由发射电路、接收电路和控制电路组成。发射电路将来自话筒模拟信号或控制电路的数字信号经锁相环（PLL）调制电路调制后，由天线发射出去；接收电路接收并解调来自天线的小信号再将其送入末级功放放大，然后将语音信号送至扬声器处理，将短信送至单片机处理；控制电路由单片机最小系统和编解码器组成，可实现英文短息的编写和显示。整个系统采用5 V供电。

锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。

2 硬件电路设计

2.1 发射电路设计

发射电路的设计如图l和图2所示，由集成频率合成器MCl45151、无源低通滤波器、集成压控振荡器MCl648和前置分频器MCl2022组成。MCl648引脚3输出的信号经前置分频器MCl2022分频，其分频系数有4种，在该电路中选用分频比M=64。分频后的信号送入MCl4515l，分别对晶振的参考信号fx和输入信号fi分频。分频后的2路信号送至内部鉴相器，鉴相器输出信号经外接低通滤波器滤波后控制压控振荡器。环路锁定后，满足以下基本关系为：

MCl4515l的RA0、RAl、RA2分别置为“1”，“0”，“1”，即R=2 048，选fx=2.048 MHz的晶振，可计算出，拨码开关的N值每增加1，压控振荡器的频率步进为64 kHz。例如，取N=（531）D=（00001000010011）B，M=64，fx=2.048 MHz，R=2 048，则可得fvco=33.984MHz。通过拨码开关选定N值，即设置载波频率。

话筒采集的语音信号经以9018为核心的三极管放大器放大后送至跳线端conl，编码后短信数字信号送至con2，通过选择conl、con2的导通与断开决定发送语音信号或英文短信，并能将任意l路被选信号传输至A点。当A点信号电压变化时，引起变容管的结电容变化，导致压控振荡器的瞬时频率发生变化，从而实现调频。

2.2 接收电路设计

图3为接收电路。采用专用频率解调器件TDA7010T，具有FLL（频锁相环）系统，70 kHz低中频使得系统工作稳定可靠，内部集成有压控振荡器。在该器件的引脚4和5之间连接合适的电容、电感来决定本振频率）。接收信号时，只需调整谐振回路可变电容C15值即可选择接收频率，外围电路简单。从TDA7010T解调输出的信号幅度很小，经LM386进一步放大后，语音信号和英文短信分别送至扬声器和单片机处理。

2.3 控制电路设计

控制电路由单片机、液晶显示器、编解码器件组成。其中编码电路由单片机控制PT2262完成英文短信的编写，每1个英史字母对应1个码组，如A对应 000000.B对应00000l，C对应0000l0等。英文短信由液晶显示器显示发送的内容，然后将调制信号送至发射电路发送。

解码器采用PT2272，其地址必须与PT2262的地址相同。PT2272将来自TAD7010T的信号解码，送至单片机，是0000l0则显示C等，并送至液晶显示器显示所接收到的英文短信。编码和解码电路分别如图4和图5所示。

3 软件程序设计

控制程序采用Keil C51高级语言开发，程序结构简单，可读性和可移植性强，图6为其编码程序流程，图7为解码程序流程。

4 测试结果

对该系统进行测试，发射电路载波频率的范同为32.832～40.128 MHz.通过改变N值可实现发射频率64 kHz步进；由天线发射的已调信号的Vpp=600 mV；所接收的语音信号清晰，收发英文短信息误码率极小。

5 结论

本系统实现模拟语音信号和数字英文短信的发射与接收，无线电通信装置由于受到尺寸和隔离限制，其处理能力有限。其最复杂的装置是应用于WLAN的无线蓝芽调制解调器和收发器，因为它们运行在低功耗状态且需处理的地方有限。而在无线传感器网络的设计过程中，传感器节点无线通信、低耗能、体积小等特点也使单芯片无线收发系统有了极大的空间。单芯片无线收发系统由于采用了深亚微米CMOS技术、低噪音放大电路设计和芯片集成天线技术等，使整个无线收发系统具有低能耗、低成本、体积小、可靠性高的特点。