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1、湖 南 工 学 院毕业设计说明书课题名称: 基于锁相环技术的无线接收与发射系统专业名称:学生班级:学生姓名:学生学号:E-mail: 指导老师:制作日期:2007-5-29目 录一、绪论-2二、设计任务书-4三、系统的解调设计-53.1系统的方案论证与选择-53.2系统的任务分析之原理框图-63.3锁相环的单元电路设计-73.3.1锁相环技术的概论-73.3.2锁相环的构成及工作原理-7四、无线发射的电路设计-214.1主要技术指标-224.2设计原理之拟定发射机的组成方框图-234.3 LC振荡与调试电路-244.4缓冲隔离级-264.5功放激励级-284.6末级功放-284.7增益分配-2
2、8五、锁相环芯片的选择-305.1 芯片的介绍-305.2 芯片的串行接口介绍-315.3TRF4900芯片的设置-32六、电路装调与测试-36七、参数计算-367.1 LC部分的计算-36 7.2 缓冲隔离级-38 7.3 高频功放的参数计算-38 7.4 整机联调时常见故障分析-40八、接收电路-428.1调频接收机的实验电路图-42 8.2、图 7.1MC3361的引脚功能-42 8.3 调频接收机电路安装与调试-43九、附录-43一、 绪论早在中国的古代就有流传说某些人有特殊的功能:如千里眼、顺风耳等等,现在我们通过自己的智慧在前人的基础上结合自己的创造轻易实现了古人说的神话这就是大名
3、鼎鼎的无线电的发射与接收.无线发射与接收从诞生到现在已有上百年的历史,技术日臻完善,短短一段时间里很多误区禁区都得到了很好的改善,技术的突飞猛进着实让世人惊叹不已!无线电的出现实现了人们用科学创造社会的勇气和决心,为后来人的创造奠定了不可磨灭的基础,无数的科学家为此孜孜不倦的努力和奋斗.由于无线通信技术的高速发展，越来越多的高新无线发射与接收技术陆续问世，但就目前来说很多地方仍然不能满足现在人们对通信的需求,这是个不争的事实,有待于咱们的共同努力.能实现无线接收与发射的系统有多种，如有通过红外线的无线接收与发射系统、有通过电磁波的无线发射与接收系统和通过锁相环的无线接收与发射系统。鉴于锁相环的
4、稳定特性和我 们现在所处的实际情况我们在就采用锁相环来完成这次设计。在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。因此，所有板卡上各自的本地80MHz和20MHz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。 通过锁相环同步多块板卡的采样时钟所需要的编程技术会根据您所使用的硬件板卡的不同而不同。对于基于PCI总线的产品（M系列数据采集卡，PCI数字化仪等），所有的同步都是通过RTSI总线上的时钟和触发线来实现的；这时，其中一块版板卡会作为主卡并且输出其内部时
5、钟，通过RTSI线，其他从板卡就可以获得这个用于同步的时钟信号，对于基于PXI总线的产品，则通过将所有板卡的时钟于PXI内置的10MHz背板时钟同步来实现锁相环同步的。在物理学中产生调制载波,并将遥感数据调制到发射频段的这部分设备,我们称为发射机.传统方式的发射机由多个部件组成:中频调制器、中频本振源、变频器本振源、上变频器以及必需的滤波器、隔离器等.将所接收到的波进行解调、滤波、整流这部我们称之位接收部分.二、设计任务书 本次设计主要是为了实现如下目的 1、掌握基于锁相环电路调频发射机与接收整机电路的设计与调试方法;2、掌握高频电路的调试中常见故障的分析与排除;3、学会如何将高频单元电路组合
6、起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试技术.三、系统的调制设计 2.1系统的方案论证与选择方案一:用红外线做无线接收与发射优点: 1、本身发射任何类型的辐射少; 2、器件功耗小;3、价低廉;缺点: 1、容易受各种热源、光源干扰; 2、易受射频辐射的干扰; 3、被动红外穿透力差,传输距离不远;方案二:用电磁波做无线接收与发射优点: 1、传输的距离远; 2、 3、缺点: 1、发射各种类型的辐射大,对人体的伤害较大; 2、发射功率较大,所花的费用多; 3、方案三:用锁相环做无线接收与发射优点: 1、可以轻松控制多个频道数; 2、接收和发射的频率相对较稳定; 3、缺点: 1、 2、 3、综合上
7、述考虑结合我们自己的实际情况我们采用锁相环做无线的接收与发射.2.2系统的任务分析之原理框图2.3锁相的单元电路设计2.3.1锁相环技术的概论 锁相环（英文名Phase-locked loop 简称PLL）是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。PLL通过比较外部信号的相位和由压控晶振（VCXO）的相位来实现同步的，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。 2.3.2锁相环的构成及工作原理1、锁相环的构成 工程实践中使用的锁相环是各种各样的，但无论多么复杂的锁相环都包含鉴相器（PDPhase Detector
8、）、环路滤波器（LFLoop Filter）以及压控震荡器（VCOVoltage Controlled Oscillator）这三个基本部件。由这三个基本部件组成的锁相环如荼1-1所示，我们称之为基本锁相环。 基本组成框图如下：(图1-1) 图1-1 基本锁相环组成实际使用的锁相环还可能包含有放大器、混频器、分频器、滤波器等部件，但这些部件不影响锁相环的工作原理，可不予考虑。由图1-1可见，锁相环是一个反馈系统（或叫闭环控制系统）。基本锁相环是一个全反馈系统，它的反馈信号uf（t）等于输出信号u0（t）。PD对输入信号ui（t）和反馈信号uf（t）的相位作比较、运算处理，其输出信号可表示为Ud
9、（t）=fe（t）式中的e（t）表示输入信号与反馈信号的相位差，f表示运算关系。LF是一个线形低通网络，用来滤除ud（t）中的高频成分和调整环路参数，它对环路的性能指标有重要影响。LF的输出信号uc（t）被用来控制VCO的频率和相位。常称ud（t）为误差信号，uc（t）为控制信号，它们之间的关系可表示为uc（t）=F（p）ud（t）式中p为微分算子符号，F（p）为LF的传输算子。 VCO是一个电压/频率变换装置，它的频率wv（t）随uc（t）变化，一般可把它们表示为线形关系W v（t）=wo +Kou c（t）式中Ko 为VCO的控制灵敏度，简称为压控灵敏度，单位是rad/（sV）或Hz/Vo
10、 wo为VCO的固有震荡频率，即控制电压为0时的震荡频率。2、闭环控制系统的工作原理 为了说明锁相环的工作原理，我们先简单介绍一下闭环控制系统的工作原理。闭环控制系统的原理框图如图1-2所示。 图 1-2 闭环控制系统 控制系统的目的是使系统的输出量按照预定规律变化，或达到某一预定值。系统的输出量与预定值成对应关系。反馈网络测量输出量并形成反馈量。控制器用来检测输出量与反馈量之间的偏差并产生一个控制信号。在这个控制信号的作用下，控制对象的输出向着预定值变化，最终消除或减小偏差。我们用遥控器对空调器设置某一温度，在空调器的控制板上就形成了一个与这一温度相对应的电信号，这个电信号就是输入量，感温头
11、用来测量环境温度，形成一个反馈电信号。只要反馈电信号和输入电信号不相等，空调就产生冷风（或热风），使房间温度向预定温度方向变化。此温度控制系统中，房间是控制对象，房间温度是输出量，空调器中包括了控制器和反馈网络两个部件。可见，闭环控制系统的工作原理可简单地概括为：检测偏差，产生控制信号，消除或减少偏差。检测偏差，就是用输入量减反馈量。所以此处所说的闭环控制系统是一个负反馈系统。闭环控制系统的指标主要是稳定性、准确性、快速性。比如打开空调器，我们希望房间温度快速、准确地达到设定值，而且不出现周期性的高低温变化。为了使这些指标满足一定要求，往往需要在控制器和控制对象之间串接一个校正网络。这种带有校正网络的闭环控制系统如图1-3所示。(见下页) 图 1-3 有校正网络的闭环控制系统在自动控制理论中，常称输入量为控制量，输出量为被控制量，控制对象的输入信号为控制信号3、锁相环的工作原理 在锁相环中，PD为控制器，VCO是控制对象，LF是校正网络，基本锁相环中反馈
