深入學習對講機原理50問

開發(fā)對講機電路以來，對相關電路的一些總結：希望對愛好的朋友們有點幫助01、中頻接收部分的原理？一中頻？二中頻是多少？采用二次變頻超外差方式,第一中頻49.95MHZ,第二中頻450KHZ。02、RF接收的MPF調諧原理是什么？怎樣調諧？作用？03、APC電路的原理是什么怎樣實現(xiàn)？發(fā)生時的高低功率如何實現(xiàn)？自動功率控制（APC）電路，通過檢測末級放大器場效應管Q519的漏極電流來穩(wěn)定發(fā)射的輸出功率。電壓比較電路U513用設定的參考電壓來比較從末級電流所獲得的電壓。自動功率控制電壓與U513輸出的自動檢測電壓和參考電壓之間的差值成正比。此輸出電壓控制場效應管功率放大器，保持發(fā)射部分輸出功率為常數(shù)。發(fā)射部分輸出功率可以通過微處理器控制APC電壓進行調節(jié)。04、IF的寬窄帶怎樣實現(xiàn)？為什么要實現(xiàn)寬窄帶？通過聲表面波濾波器實現(xiàn)，為了適應不同信道間隔需求。包括25k,20k,12.5k.05、TA31136起什么作用？它的輸入信號是什么？它能輸出幾種信號？都有什么作用？輸出和輸入有什么關系？是第二中頻檢測器，將從第一中頻輸出的49.95MHZ的信號轉換成50.4MHZ的音頻信號輸出；輸入的是第二中頻信號；輸出信號有：反相放大輸出、解調的AF信號輸出、中頻放大信號輸出、 06、靜噪檢測電路怎樣實現(xiàn)？MCU如何進行檢測此信號？與信噪比有怎樣的對應關系？靜噪電路：當信號太微弱而只能收到雜聲時斷掉無線接收器的電子電路。當對講機對接收信號進行中頻解調后，亞音頻信號經過濾波、整形，輸入到MCU中，與本機設定的CTCSS頻率進行比較，然后產生一個電平控制AF MUTE和SP MUTE，從而決定是否開啟靜音。MCU檢測此信號：從中頻處理電TA31136輸出的音頻信號的一部分再次進入調頻集成電路，通過濾波器和放大器對其噪聲分量進行整流，產生一個和噪聲分量相對應的直流電壓。送到MCU的模擬端口進行檢測。輸入的直流電壓和一個預先設置的電壓值比較大小，根據(jù)比較結果控制開放或關閉揚聲器的輸出。與信噪比的關系：07、RSSI檢測電路怎樣實現(xiàn)？MCU如何進行檢測此信號？RSSI與接收電平有怎樣的對應關系？    TA31136的RSSI端根據(jù)輸入信號電平為中頻放大器輸出直流電平。08、預加重和去加重電路是如何組成？起什么作用？有怎樣的技術指標？ 組成：主要由AK2346中的預加重和去加重電路實現(xiàn)，外圍電路也可以實現(xiàn)預加重和去加重功能，預加重由高通濾波器實現(xiàn)，去加重由低通濾波器實現(xiàn)。作用：音質主要取決于預加重和去加重電路技術指標：09、壓、擴電路是如何組成？起什么作用？有怎樣的技術指標？組成：由AK2346中的壓縮擴展電路組成作用：語音處理電路"語音壓擴電路和低水平擴張電路的應用"，這對于保真語音有很好的效果。技術指標：10、二音、五音、亞音頻、亞音數(shù)碼、雙音多頻這幾種信令怎樣組成？有什么作用？在TC900中是怎樣產生和解碼的？又是怎樣被調制的？答：兩音信令，由兩個音頻信號組成，A Tone + B Tone。 先發(fā)A Tone一段時間，然后間隔一段時間，再發(fā)B Tone。利用2-TONE信令可選擇呼叫相應的對講機；5 音信令，作用與兩音信令相同，區(qū)別在于由五種頻率組成；CTCSS (Continuous Tone Controlled Squelch System) , 連續(xù)語音控制靜噪系統(tǒng)，俗稱亞音頻，是一種將低于音頻頻率的頻率（67Hz-250.3Hz）附加在音頻信號中一起傳輸?shù)募夹g。因其頻率范圍在標準音頻以下，故稱為亞音頻。當對講機對接收信號進行中頻解調后，亞音頻信號經過濾波、整形，輸入到CPU中，與本機設定的CTCSS頻率進行比較，從而決定是否開啟靜音；CDCSS (Continuous Digital Controlled Squelch System)，連續(xù)數(shù)字控制靜噪系統(tǒng)，其作用與CTCSS相同，區(qū)別在于它是以數(shù)字編碼方式來作為靜音是否開啟的條件；使用CTCSS/CDCSS功能可以避免接收不相干的呼叫。DTMF（Dual Tone Multi Frequency），雙音多頻，由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個頻率。一個高頻信號和一個低頻信號疊加組成一個組合信號，代表一個數(shù)字。DTMF信令有16個編碼。利用兩音/DTMF信令可選擇呼叫相應的對講機。11、打開PA能否會產生沖擊？如何減少該沖擊？12、AK2346都有什么功能？是如何對MSK信令編解碼的？MSK解碼的最佳的輸入電平是多少？如何調整該輸入電平？輸入信號的信噪比對誤碼率有什么影響？AK2346功能有：音頻處理；收發(fā)放大；擾頻；預加重和去加重；MSK的編解碼；                  限幅的作用；音頻壓、擴等。外邊的模擬正弦信號過來后，通過設置AK2346的control register,1control register 2和volume Register2進行編解碼，在解碼和編碼結束時AK2346會產生一個中斷信號通知MCU進行存儲數(shù)據(jù)，然后由MCU通過交織和反轉等算法進行運算。最小頻移鍵控追求信號相位路徑的連續(xù)性，是二進制連續(xù)相位FSK（CPFSK）的一種。這種調制方式能以最小的調制指數(shù)h=0.5獲得正交的調制信號。 13、R5VC387芯片的工作原理是什么？如何解決它和AT24C256的SDL、SCL的數(shù)據(jù)沖突問題？RTC-INT與MCU是什么關系？CHARGE如何給時鐘電池充電？由于共享ｃｐｕ的Ｉ２Ｃ總線，所以會產生一些資源的上沖突問題，是由ＯＳ系統(tǒng)的互斥信號管理來解決，另外由ｃｐｕ分時操作來解決，就是在發(fā)R5VC387它的時候，mcu發(fā)送它的啟動地址不允許AT24C256他在這個時間內操作數(shù)據(jù)線。（待續(xù)）     RF無線射頻電路設計中的常見問題及設計原則  RF無線射頻電路設計中的常見問題及設計原則 關鍵詞：PCB；無線射頻；RF電路；設計
1 引言
    射頻(RF)PCB設計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種“黑色藝術”。通常情況下，對于微波以下頻段的電路(包括低頻和低頻數(shù)字電路)，在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規(guī)劃是一次性成功設計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC類數(shù)字電路。則需要2~3個版本的PCB方能保證電路品質。而對于微波以上頻段的RF電路．則往往需要更多版本的：PCB設計并不斷完善，而且是在具備相當經驗的前提下。由此可知RF電設計上的困難。
2 RF電路設計的常見問題
2．1 數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾
    如果模擬電路(射頻)和數(shù)字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統(tǒng)很可能就不穩(wěn)定。這主要是因為數(shù)字信號頻繁地在地和正電源(>3 V)之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間。使得這些數(shù)字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于lμV。因此數(shù)字信號與射頻信號之間的差別會達到120 dB。顯然．如果不能使數(shù)字信號與射頻信號很好地分離。微弱的射頻信號可能遭到破壞,這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。

2．2  供電電源的噪聲干擾
    射頻電路對于電源噪聲相當敏感,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸人大部分電流,這是由于現(xiàn)代微控制器都采用CMOS工藝制造。因此。假設一個微控制器以lMHz的內部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。如果不采取合適的電源去耦．必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達電路RF部分的電源引腳,嚴重時可能導致工作失效。

2．3 不合理的地線
    如果RF電路的地線處理不當,可能產生一些奇怪的現(xiàn)象。對于數(shù)字電路設計,即使沒有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)良好。而在RF頻段，即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。粗略地計算,每毫米長度的電感量約為l nH,433 MHz時10 toni PCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層，大多數(shù)地線將會較長，電路將無法具有設計的特性。 2．4  天線對其他模擬電路部分的輻射干擾
    在PCB電路設計中，板上通常還有其他模擬電路。例如，許多電路上都有模，數(shù)轉換(ADC)或數(shù)／模轉換器(DAC)。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號可能會到達ADC的模擬輸入端。因為任何電路線路都可能如天線一樣發(fā)出或接收**信號。如果*DC輸入端的處理不合理，**信號可能在*DC輸入的ESD二極管內自激。從而引起ADC偏差。
3 RF電路設計原則及方案
3．1 RF布局概念
    在設計RF布局時,必須優(yōu)先滿足以下幾個總原則：
    (1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠離低功率RF接收電路：
    (2)確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅箔面積越大越好；
    (3)電路和電源去耦同樣也極為重要；
    (4)RF輸出通常需要遠離RF輸入；
    (5)敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數(shù)字信號和RF信號。

3．2 物理分區(qū)和電氣分區(qū)設計原則
    設計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。

3．2．1 物理分區(qū)原則
    (1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現(xiàn)一個優(yōu)秀RF設計的關鍵．最有效的技術是首先固定位于RF路徑上的元器件并調整其方向,以便將RF路徑的長度減到最小,使輸入遠離輸出。并盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路。
    (2)PCB堆疊設計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小,這不僅可以減少路徑電感,而且還可以減少主地上的虛焊點,并可減少RF能量泄漏到層疊板內其他區(qū)域的機會。
    (3)射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上,像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器／混頻器總是有多個RF／IF信號相互干擾．因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應盡可能十字交叉，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB的性能非常重要，這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設計中占大部分時間的原因。
    (4)降低高/低功率器件干擾耦合的設計原則。在蜂窩電話PCB上,通?？梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB的某一面,而將高功率放大器放在另一面,并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的技術是在二面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。

3．2．2  電氣分區(qū)原則(1)功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當小,因此，布線寬度通常不是問題。不過．必須為高功率放大器的電源單獨設定一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗,需要采用多個通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。
    (2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來多種的問題。高功率放大器的接地相當關鍵，經常需要為其設計一個金屬屏蔽罩。
    (3)RF輸入，輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下，同樣關鍵的是確保RF輸出遠離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下，如果放大器和緩沖器的輸出以適當?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?，那么它們就有可能產生自激振蕩。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實際上。它們可能會變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調信號添加到RF信號上。
    (4)濾波器輸入，輸出隔離原則。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，那么，這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離。首先必須在濾波器周圍布置一圈地。其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾
波器引腳也是個好方法。此外，整塊板上各個地方的接地都要十分小心,否則可能會在不知覺之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。
    (5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設計中，盡可能將數(shù)字電路遠離模擬電路是一條總的原則，它同樣適用于RF PCB設計。公共模擬地和用于屏蔽和隔開信號線的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的設計更改將可能導致即將完成的設計又必須推倒重來。同樣應使RF線路遠離模擬線路和一些很關鍵的數(shù)字信號．所有的RF走線、焊盤和元件周圍應盡可能多地填接地銅皮．并盡可能與主地相連。如果RF走線必須穿過信號線,那么盡量在它們之間沿著RF走線布置一層與主地相連的地。如果不可能，一定要保證它們是十字交叉的．這可將容性耦合減到最小，同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地，并把它們連到主地。此外。將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。
4  結束語
    迅速發(fā)展的射頻集成電路為從事各類無線通信的工程技術人員提供了廣闊的前景。但同時，射頻電路的設計要求設計者具有一定的實踐經驗和工程設計能力。本文總結的一些經驗可以幫助射頻集成電路開發(fā)者縮短開發(fā)周期．避免走不必要的彎路，節(jié)省人力物力。   鎖相環(huán)的基本組成許多電子設備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。          鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。2．鎖相環(huán)的工作原理鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖8-4-2所示。鑒相器的工作原理是：設外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：      （8-4-1）     （8-4-2）式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。即uC（t）為：     （8-4-3）式中的ωi為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi（t）和θO（t）分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據(jù)相量的關系可得瞬時頻率和瞬時位相的關系為：      即                        （8-4-4）則，瞬時相位差θd為        （8-4-5）對兩邊求微分，可得頻差的關系式為     （8-4-6）上式等于零，說明鎖相環(huán)進入相位鎖定的狀態(tài)，此時輸出和輸入信號的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，uc（t）為恒定值。當上式不等于零時，說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc（t）隨時間而變。因壓控振蕩器的壓控特性，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達式為     （8-4-6）上式說明當uc（t）隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環(huán)進入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環(huán)進入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。 8．4．2鎖相環(huán)的應用1．鎖相環(huán)在調制和解調中的應用（1）調制和解調的概念為了實現(xiàn)信息的遠距離傳輸，在發(fā)信端通常采用調制的方法對信號進行調制，收信端接收到信號后必須進行解調才能恢復原信號。所謂的調制就是用攜帶信息的輸入信號ui來控制載波信號uC的參數(shù)，使載波信號的某一個參數(shù)隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數(shù)有幅度、頻率和位相，所以，調制有調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）三種。調幅波的特點是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化；調頻波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化；調相波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。