時間都去哪了?轉(zhuǎn)眼這一年過去三分之一了 ,曾經(jīng)信誓旦旦的各種plan;曾經(jīng)的計劃要讀的書還擺放在角落;曾經(jīng)發(fā)誓要把車學(xué)下來可還是停留在那里。時間都去哪里了?多少個瞬間都在發(fā)呆中度過,多少個晚上都在盯著娛樂頻道大笑不止,多少個早晨都在睡夢中被鬧鐘叫醒。時間過得也好慢,從周一就開始盼望周末的到來,時間過得也好快,周五的來臨讓我感嘆這周還有各種緊要的事情沒有處理完。時間都去哪了。。。?
三月中旬開始計劃了設(shè)計一個短波接收機,說做就做。。。。這個也是2014年的第一個作品,陸續(xù)會有第二個,第三個,第四個。。。。。等等。
事先聲明此設(shè)計絕對沒有抄襲他人設(shè)計。完全是自己所學(xué)所想。不過此設(shè)計里面還有位兄弟的幫助把軟件寫的堪稱完美,在這說聲,兄弟辛苦了。如有雷同存屬巧合。。。
本設(shè)計采用的方案是比較經(jīng)典的超外差式接收機,框架如圖所示
言歸正傳,設(shè)計接收機嘛首先肯定是濾波器,那就先來設(shè)計個帶通濾波器。 本人采用ADS軟件計算仿真并實際調(diào)試與理論計算比較。在這也不多打字了,能有圖來說話比文字易懂。
1、ADS仿真濾波器原理圖
理論仿真出的S21與S11幅頻特性如下圖
實際測試出來的濾波器S21與S11幅頻特性曲線
如圖知濾波器差損為6dB。帶寬2MHz。輸入SWR小于1.8
下面看看濾波器的帶外抑制如下圖所示
如上圖分析知此濾波器具有良好的帶外抑制特性,在15MHz---40MHz抑制大于50dB。
2、上述濾波器到此結(jié)束。接下來就是低噪聲放大器(LNA)
低噪聲放大器位于接收機的前端,主要用于對射頻小信號的放大,以便為后續(xù)的信號處理提供一定強度和一定信噪比的射頻信號;衡量低噪聲放大器性能優(yōu)劣的指標(biāo)主要有射頻增益、噪聲系數(shù)、1dB壓縮點、輸入輸出電壓駐波比(VSWR)、穩(wěn)定性等。以下對低噪聲放 大器的設(shè)計思路做一簡要說明。
晶體管放大器具有高增益、低噪聲的特點,在模擬接收機工作頻段內(nèi)其性能可與場效應(yīng)管放大器相當(dāng),選擇時可結(jié)合放大管本身的性價比綜合來考慮;下面就具體性能指標(biāo)對設(shè)計思路做一簡要說明:
對射頻增益的考慮
射頻增益主要取決于直流工作點的設(shè)置,增益的大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要來選��;增益太高會使放大器容易自激,同時也會減小接收機的動態(tài)范圍;增益太低會增大接收機的噪聲系數(shù),從而降低接收機的靈敏度;
對噪聲系數(shù)的考慮
噪聲系數(shù)的大小主要取決于放大管本身的噪聲系數(shù),需要注意的是,最佳噪聲匹配不是最大功率匹配,在進行放大器的輸入匹配時應(yīng)根據(jù)廠商提供的放大器最小噪聲系數(shù)對應(yīng)的輸入反射系數(shù)來匹配,而不是根據(jù)放大器的輸入反射系數(shù)S11來進行匹配;同時匹配電路的衰減也會影響噪聲系數(shù),所以應(yīng)盡量選用高Q值的器件;
對1dB壓縮點的考慮
P1dB主要取決于放大器本身的參數(shù),P1dB的電平越高表明放大器的動態(tài)范圍越寬,對大信號的接收能力越強;采用自動增益控制(AGC)電路可以增加放大器的動態(tài)范圍,但也會使電路變得復(fù)雜;
對輸入輸出匹配的考慮
如前所述,輸入匹配應(yīng)采取最佳噪聲系數(shù)匹配,而輸出匹配則應(yīng)采取最大功率匹配,即,將放大器的輸出阻抗匹配到負載阻抗(一般為50歐姆);低噪管的輸入輸出阻抗通常是高阻,所以匹配電路一般采用倒L型。
本設(shè)計采用瑞薩公司的3SK319雙柵場效應(yīng)管來設(shè)計低噪聲放大器。由于ADS軟件沒有3sk319場效應(yīng)管的模型,所以主要以調(diào)試結(jié)果為準(zhǔn)。
實際調(diào)試網(wǎng)絡(luò)分析儀測試結(jié)果
如圖可知。低噪聲放大器增益20dB。輸入輸出匹配良好。
3、混頻器主要用于頻譜的線性搬移,以獲得想要的中頻信號,混頻器性能的優(yōu)劣對接收機抗干擾能力的強弱有著重要影響。
本設(shè)計混頻采用無源混頻器,變頻損耗4dB。相對于有源混頻器來說電路比較簡單,調(diào)試方便。
4、中頻及解調(diào)
中頻帶通濾波器主要完成信道選擇作用,模擬對講機的信道間隔主要有寬帶(25kHz)、中帶(20kHz)、和窄帶(12.5kHz)三種,而寬帶和中帶的最大頻偏相差不遠可以共用寬帶的濾波器,所以中頻濾波器的帶寬主要有兩種,即寬帶(±7.5kHz)和窄帶(±3.75kHz);為了提高接收機的信道選擇能力,模擬對講機的接收機采用二次變頻技術(shù),所以對應(yīng)的中頻濾波器也分為第一中頻濾波器和第二中頻濾波器,通常第一中頻濾波器采用石英晶體濾波器,第二中頻濾波器采用陶瓷濾波器。如圖所示:
由于接收頻點是8---10MHz本人設(shè)計的中頻是10.7MHz,原因是此電路比較成熟,以前就做過類似的接收機,所以中頻還是采用10.7MHz,器件也相對比較好采購。解調(diào)采用比較老的MC3361鑒頻芯片。然后經(jīng)過386放大輸出。如圖所示
由于題目要求要有自動搜素功能,所以在此要有檢波功能。這里有兩個方案選擇
方案一,采用微帶耦合器,這是高頻常采用的方法,然后二極管檢波。但是經(jīng)過ADS軟件設(shè)計10.7MHz的耦合器很大,耦合度很小,所以不可取的方案。
方案二,就是采用磁環(huán)耦合,然后采用檢波芯片檢出直流電壓,送給AD處理。綜上采用方案二。
檢波芯片采用ADI公司的AD8317動態(tài)范圍有60dB。
5、本振
關(guān)鍵的地方就是本地振蕩器,本振本人采用的是DDS也是ADI公司的AD9834,優(yōu)點嘛,速度快。電路簡單�?刂品奖�,體積小,低功耗,等等。。。大家都知道,在這里也就不多說了。要是采用PLL還要自制VCO,同樣也的選頻率合成器,所以選取DDS要比PLL簡單的多,在相噪上,DDS要優(yōu)于 PLL。只要在DDS后面加個低通濾波器就可以靈活的使用了 。如下圖所示
本振輸出19.475MHz信號
6、前面板設(shè)計
采用LCD1602液晶顯示�?刂撇捎肧TC公司的單片機,前面板采用CAD畫的貼膜,價格低廉耐用哈哈。。。
丑陋的前面板。。。。。。
經(jīng)過近10天的努力,軟件及硬件調(diào)試OK,其中的辛苦有所不知,下班之后就開始軟件的調(diào)試一直到夜里兩點多,就這幾樣連續(xù)了一個星期,兄弟真的辛苦了。。。
看看我的丑陋的接收機
7、實際測試
輸入信號9MHz 功率-110dBm 頻偏3KHz 調(diào)制信號1KHz
由于前面的濾波器的差損較大,所以噪聲系數(shù)隨之加大,本人親測-118dBm極限。。。。。如在想提高靈敏度責(zé)減小前端濾波器的差損,或者降低LNA的噪聲系數(shù)等措施。。。
自動搜素功能測試
由于檢波的動態(tài)范圍有限,所以測試方便,加大輸入信號強度,
輸入9MHz, -50dBm 頻偏3KHz 調(diào)制頻率1KHz
進入自動搜素界面如圖所示。
搜索中界面
經(jīng)過2分鐘的搜索時間后把所有搜到的信號儲存下來如圖所示
與輸入信號對比。
8、制作心得
雖然這個不是產(chǎn)品,但是性能不遜色與產(chǎn)品的指標(biāo)。實際還是也產(chǎn)品差距很大很大。。。不過通過這次的制作,有讓我找回當(dāng)年大學(xué)生電子競賽的感覺,在這短短的 10天(下班以后的時間)里,有好兄弟一起陪伴調(diào)試時有說有笑。雖然不是產(chǎn)品但是在這里面真的學(xué)到了好多東西。以前只是知道思路但是從未這樣的動手完成個半產(chǎn)品化的作品。從方案設(shè)計到實際調(diào)試問題百出,最終還是依依的解決的了。我相信一句話“只要思想不滑坡 辦法總比困難多”。加油吧我的兄弟姐妹們,在這里在真心的說聲兄弟辛苦了。
2014 不管是我愛的人還是愛我的人,為了自己的夢想,為了自己的目標(biāo)奮斗吧。。。。加油2014�。�!