全雙工無線數(shù)傳電臺設計方案

0 引言

　　數(shù)傳電臺在工業(yè)控制領域的應用已經(jīng)十分廣泛，目前仍然是工業(yè)控制領域的主要傳輸手段。無線數(shù)傳電臺作為一種最簡捷的通信方式，其最基本的特征是通連方便、簡捷。然而，目前國內(nèi)外絕大多數(shù)都是單工電臺。全雙工數(shù)傳電臺還不多見，而有些工程項目又確實需要全雙工的數(shù)傳電臺來進行數(shù)據(jù)傳輸，為此，本文提出了一種全雙工的數(shù)傳電臺的設計思路。

　　1 全雙工無線數(shù)傳電臺的結(jié)構(gòu)原理

　　本文所介紹的全雙工數(shù)傳電臺主要采用頻分雙工(FDD—Frequency Division Duplexing)工作方式。它主要由接收單元、激勵器單元、功放單元、控制單元、電源單元、基帶單元六部分組成。圖1所示是其結(jié)構(gòu)原理框圖。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元設計

　　2．1 激勵器單元

　　激勵器單元完成射頻信號的調(diào)制和音頻信號的處理，即把要調(diào)制的話音、數(shù)據(jù)送到VC0調(diào)制并進行電壓放大。它由話放處理、數(shù)字鎖相環(huán)、壓控振蕩器、電壓放大器、功率調(diào)整電路、電源電路組成。圖2所示是激勵器單元的組成框圖。圖中，麥克風送來的微弱信號首先送給話放處理電路，以進行話音放大、濾波、預加重等信號處理，然后經(jīng)過電子開關送給壓控振蕩器進行直接調(diào)頻，同時將基帶處理后的數(shù)字信號也經(jīng)過電子開關切換后送給壓控振蕩器進行直接調(diào)頻。鎖相環(huán)路可選用快恢復二極管來提高鎖相環(huán)路的鎖定速度，環(huán)路濾波器可選用無源比例積分濾波器，VCO則采用模塊化設計。數(shù)字鎖相環(huán)芯片采用日本富士通的MBl504H集成電路芯片，該芯片集成化程度高、體積小，特別是其泵電源高達8 V，可相對降低VCO的壓控靈敏度。為了減小發(fā)射機在較寬溫度范圍內(nèi)的頻率變化，建議采用溫補晶體振蕩器作基準頻率。由于VCO輸出的信號較弱，只有數(shù)個毫瓦，故可經(jīng)過功分器后，將一路送給鑒相器與基準頻率進行比較，并產(chǎn)生誤差電壓以控制VCO的頻率至設定頻點，另一路送給電壓放大器，然后經(jīng)3級放大處理，使其能夠推動功放電路工作。

　　考慮到一般需要外接蓄電池作為電源，激勵器電源輸入可采用7809三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，以提供較寬的電壓動態(tài)范圍。同時，也可采用多級LC濾波來改善穩(wěn)壓和降噪效果。

　　2．2 功放單元

　　功放單元的主要任務是把激勵器送來的射頻信號經(jīng)功放模塊放大到44 dBm，然后經(jīng)過低通濾波器濾除高次諧波后送給雙工器，最后通過天線發(fā)射出去。如果天線出現(xiàn)開路或短路，那么功率將反射回來，此時檢測電路將進行檢波，然后比較放大，再送一個信號給MCU，由MCU控制相關電路關斷功放，以達到保護功放模塊的目的。功放電路的組成如圖3所示。