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

摘要：設(shè)計一種基于PLL和TDA7010T的無線收發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由發(fā)射電路、接收電路和控制電路3部分組成。發(fā)射電路采用FM和FSK調(diào)制方式，用鎖相環(huán)(PLL)穩(wěn)定栽渡頻率，實(shí)現(xiàn)模擬語音信號和英文短信的發(fā)射。接收電路以TDA7010T集成器件為核心，外圍電路簡單，工作穩(wěn)定可靠。而控制電路由單片機(jī)AT89S51、編碼器PT2262、解碼器PT2272組成，實(shí)現(xiàn)英文短信的編寫和顯示。
關(guān)鍵詞：鎖相環(huán)(PLL)：TDA7010T；無線收發(fā)；編解碼

    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)，輸出載波為33．984 MHz，穩(wěn)定度達(dá)4xlO-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；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(shí)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l和圖2所示，由集成頻率合成器MCl45151、無源低通濾波器、集成壓控振蕩器MCl648和前置分頻器MCl2022組成。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(diǎn)的電壓在1．5～3．5 V之間，使MCl648進(jìn)入鎖定狀態(tài)。MCl648引腳3輸出的信號經(jīng)前置分頻器MCl2022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MCl4515l，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：

    MCl4515l的RA0、RAl、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=33．984MHz。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conl，編碼后短信數(shù)字信號送至con2，通過選擇conl、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l路被選信號傳輸至A點(diǎn)。當(dāng)A點(diǎn)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(shí)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?yàn)榘l(fā)射載波fc=33．984 MHz，所以本振頻率fL=fc+70 kHz=34．054 MHz，選Ll=O．2μH，則本振回路調(diào)諧電容C=110 pF，實(shí)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。

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。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個英史字母對應(yīng)1個碼組，如A對應(yīng)000000．B對應(yīng)00000l，C對應(yīng)0000l0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00000l則顯示B，是0000l0則顯示C等，并送至液晶顯示器顯示所接收到的英文短信。編碼和解碼電路分別如圖4和圖5所示。

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)，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
    對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，發(fā)射電路載波頻率的范同為32．832～40．128 MHz．通過改變N值可實(shí)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(shí)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(diǎn)，便可發(fā)射出去，解調(diào)信號從TDA7010T的引腳2輸出。