一種高性能、低功耗、超小型FSK無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)

無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)有多種方案，從常規(guī)的一次或兩次變頻的超外差式到零中頻直接變換式和帶有低電壓鎖相環(huán)的頻率自動(dòng)漫游式，各種方案各有千秋。由于兩次變頻的超外差式方案最為成熟、電性能最優(yōu)、各種元器件供貨一般不受限制，加之這種方案對(duì)尋呼系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)要求最低，因此對(duì)電性能要求高的場(chǎng)合，其使用最為普遍。

2無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

21無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)考慮

這種接收機(jī)總體考慮一般包括以下幾個(gè)方面：

（1）根據(jù)無(wú)線尋呼接收機(jī)的總體技術(shù)要求合理選擇射頻接收機(jī)的方案；

（2）根據(jù)無(wú)線尋呼接收機(jī)整機(jī)的外觀結(jié)構(gòu)要求，合理選擇射頻接收機(jī)在整機(jī)中的位置；

（3）根據(jù)所選擇的射頻接收機(jī)方案和整機(jī)中空間的相對(duì)位置，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元件選擇和電路版圖設(shè)計(jì)及體積最小化設(shè)計(jì)；

（4）與射頻接收機(jī)本身電性能相關(guān)的各部分電路（從天線到不歸零（NRZ）信號(hào)輸出各級(jí)電路）的設(shè)計(jì)和最佳方案的選擇與優(yōu)化及指標(biāo)分配；

（5）與射頻接收機(jī)電性能相關(guān)各部分電路的功耗最小化設(shè)計(jì)；

（6）與射頻接收機(jī)電性能相關(guān)的尋呼接收機(jī)數(shù)字電路、液晶顯示電路和電源變換電路的抗內(nèi)部干擾設(shè)計(jì)；

（7）與射頻接收機(jī)電性能相關(guān)的方案選擇、空間相對(duì)位置、功耗和抗尋呼接收機(jī)內(nèi)部干擾的綜合設(shè)計(jì)。

（8）與大批量生產(chǎn)相關(guān)的各電路元件參數(shù)數(shù)值的容差設(shè)計(jì)。

22無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)

22.1方案選擇

根據(jù)無(wú)線尋呼接收機(jī)的總體技術(shù)要求，本文采用了兩次變頻的超外差式無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)方案。其電路框圖如圖1所示。

圖1兩次變頻超外差式無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)的電原理框圖

2.22天線設(shè)計(jì)及考慮

天線是接收機(jī)中將空間傳輸?shù)碾姶挪ㄞD(zhuǎn)換成導(dǎo)行波的關(guān)鍵裝置，無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)中的天線設(shè)計(jì)及考慮是根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際使用中電磁波傳輸?shù)倪吔鐥l件及實(shí)際狀況來(lái)選擇天線型式。其中主要考慮大地、人體效應(yīng)及尋呼機(jī)內(nèi)金屬體的影響。由電磁場(chǎng)理論可知，站在大地上的人體附近的電磁波其磁場(chǎng)強(qiáng)度比電場(chǎng)強(qiáng)度要強(qiáng)得多，加之無(wú)線尋呼機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)的限制，因此，無(wú)線尋呼射頻接收機(jī)天線幾乎都采用小型磁耦合天線，這種天線一般有兩種型式：（1）小環(huán)天線；（2）鐵氧體天線。由于鐵氧體天線比小環(huán)天線造價(jià)高、體積大、天線損耗大、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且電性能不比小環(huán)天線好，本文采用了磁耦合小環(huán)天線。

磁耦合小環(huán)天線實(shí)際結(jié)構(gòu)型式有多種，如單環(huán)或多環(huán)，可用薄銅皮、圓導(dǎo)線和印刷電路板等材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)實(shí)際要求來(lái)確定。磁耦合小環(huán)天線設(shè)計(jì)理論較為復(fù)雜，限于篇幅，這里不做介紹。需要指出的是：天線的輸入阻抗、增益與環(huán)的結(jié)構(gòu)、面積、材料的微波損耗及空間耦合的邊界條件相關(guān)。天線性能的優(yōu)劣及匹配狀態(tài)與整機(jī)的靈敏度密切相關(guān)。

22.3各級(jí)電路的功能、設(shè)計(jì)考慮及要點(diǎn)

各級(jí)電路中設(shè)計(jì)的基本考慮為：保證各級(jí)電路本身電性能盡可能最佳，在保證電性能最佳的前提下功耗要盡可能小，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)中要考慮盡可能減小尋呼機(jī)內(nèi)部的數(shù)字電路、液晶顯示電路和電源變換電路的干擾。各級(jí)電路具體描述如下：

（1）低噪聲放大器

　　與靈敏度密切相關(guān)，為保證高性能、低功耗，采用共發(fā)/共基電路，通常這要通過(guò)選擇高性能、低功耗的晶體管和輸入端與天線電路的最佳噪聲量度匹配及輸出端與鏡像抑制濾波器的共扼匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)后級(jí)的噪聲貢獻(xiàn)要盡可能的小，即鏡像抑制濾波器的插入損耗和第一下變頻器的噪聲系數(shù)盡量小。

（2）鏡像抑制濾波器

　　主要完成鏡像抑制功能，這是保證高鏡像抑制度的關(guān)鍵。一般要求有低的插入損耗和高的鏡像頻率抑制度，通常由聲表面波濾波器、LC元件構(gòu)成的濾波器或是兩者結(jié)合的濾波器構(gòu)成，由于聲表面波濾波器的尺寸和損耗較大、成本高，本文采用LC元件構(gòu)成的串聯(lián)與并聯(lián)諧振相結(jié)合的橢圓函數(shù)多級(jí)濾波器，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兼顧批量生產(chǎn)時(shí)元件值的容差。