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无线通信信号与测量装置

1方案论证

1.1接收机的选择。超外差式接收机,超外差式接收机方框图如图2所示,其把接收的已调波信号的载波角频率ω先变为频率较低的固定的频率。振幅的变化规律保持不变,然后利用中频放大器加以放大送至检波器进行检波,解调出与调制信号线性关系的输出电压。超外差接收机由于有固定的中频放大,它不仅可以实现较高的放大倍数,而且选择性也很容易得到满足。可以同时兼容灵敏度与高选择性。只要改变本振频率就可以实现宽频带接收。1.2分析、识别通信信号波形方法的选择。(1)从接收机中不同位置点提取识别信号的分析比较:解调器后的输出信号,解调后的信号为低频信号,便于采样分析。(2)识别方法的比较:FFT软件分析识别,为了对调制信号的正弦波,方波之间进行识别,在频域上,标准方波在频域上含有奇次谐波,而正弦波只有基波。通过对采样的信号进行FFT运算,可得到信号的频谱。在32KHz采样下,可得到0~16KHz的频谱。由于标准方波的三次谐波幅度较大,为基波幅度的33%,通过对其与基波幅度的比较,可判断出方波与正弦波。通过对最强信号载波处的基波信号的强度比较,可判断出是否有调制。1.3高频功率放大器方案的比较与选择。(1)功率放大器的级数:根据题目要求我们可以知道,在无线通信时,需要设计一个20MHz的高频功率放大器,输入电压VP≤300mV,输出功率≤20mW(在负载电阻50Ω上),效率不小于40%。故要达到高效率,需选择效率高的功放,而丙类等高效率功放需要足够大的激励信号,而300mV达不到,所以需要前级的推动,所以结果选择两级功率放大器。(2)放大器输出级釆用的类型比较:功率放大,其特点是线性放大,晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真。但效率低,因为无输入信号时仍有静态电流流经电路,损耗大。1.4系统总体方框图。本系统包括无线发射和接收部分,接收部分可在信号源和天线间切换,可由按键控制自动扫描等功能并在液晶上显示。

2理论分析计算与电路设计

2.1高频功率放大器。信号源输入信号由9018甲类放大,再经2SC3355丙类功率放大,经选频回路和阻抗变换至50Ω负载。为满足高效的情况,前级应尽量选择低静态工作点,由(R1+R3)调节。信号经9018方法后由L2,C5,Q1的极间电容谐振选频后送入下一级,级间阻抗变换是通过电容C10和后级三极管BE级的电容分压来实现的,通过调试C10来调试与后级的阻抗直到输出幅度最大。这时来确定两级间已阻抗匹配。可算出输出集电极阻抗为650Ω,再经T型网络阻抗变换为50Ω。最后根据实际电路的分布参数采用阻抗圆图软件对网络作细微调整,最后达到最大输出功率。2.2天线匹配设计。射频频段目前没有一个严格的频率范围定义,广义地说,可以向外辐射的电磁信号的频率称为射频。一般认为,当频率高于30MHz时电路的设计就需要考虑射频电路理论。我们所制作的装置的频率范围15MHz~35MHz也处于应考虑射频电路理论的范围,电路的构成必须符合射频电路的要求。射频电路理论是分布参数电路理论,是以电磁场理论为分析基础的。由于分布参数的存在,在射频频段,传输线上电压、电流和阻抗的分布与低频电路完全不同,射频传输线上信号•现波动性,并导致产生反射波。因而在电路设计中应特别注意满足无反射波的传输。具体做法是通过阻抗匹配网络实现传输线与信源、传输线与负载的阻抗匹配以及通过阻抗匹配网络实现无相移的最大功率传输。2.3高频放大匹配设计。高频信号输入后经过一个高频小信号放大器,能提高系统的灵敏度,本设计选用MAX2650作为高频小信号放大器,其具有低噪,低工作电压,输入输出阻抗50欧姆的特点。MAX2650只需要接入耦合电容就可以工作了,电容的容值由:C≥53000/f计算得到。放大输出经过一个阻抗变换电路与接收机进行匹配,本设计选用变压器进行匹配,变压器匝数比为1:4。2.4解调信号处理。信号采样前级放大器使用单电源供电,3路放大,并且单位增益带宽大于10MHz,输出幅度控制在0~3V。这里选用LM324,它提供了4路运放,并且单位增益带宽大于10MHz,满足设计要求。LM324的一路运放提供电压偏置,其余三路分别放大RSSI扫频信号,RSSI解调信号,DATA解调信号。

3实验结果分析

通过多次反复的修改和调试接收模块,发射模块及软件程序等系统的各组成部分,经过测试及由上面的测试数据可知,本装置满足“设计题目及要求”中的所有要求。

作者:崔晓蔷 张旭 蔡宇虹 单位:中国移动通信集团黑龙江有限公司哈尔滨分公司

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