(免费)无线通信信号分析与测量装置组员:
摘要
根据信号的调制解调的基本原理，设计了一套无线通信信号分析与测量模拟装置，包括一个高频功率放大（发射部分）和一个信号分析及测量装置（接收部分），可以较准确地测量出载波频率和分析出调制信号类型。
本系统信号处理部分采用单片调频接收电路MC13135，其第二中频信号经过455KHz 陶瓷滤波器后取出，经放大、整形，实现载波频率测量，经包络检波实现AM、ASK解调；由芯片内部自带电路实现FM和FSK解调。
信号由STM32控制核心经FFT解析可分析出不同调制信号类型。
本系统亦可较准确分析出经功率放大后无线传输的信号。
其各项指标均已达到或优于题目要求。
1、系统方案
本系统是一个能接收、解调、分析、记录和显示无线电信号特征的通信信号分析与测量装置。
有键控预置和自动扫描测量通信信号功能，载波频率范围优于15MHz～
35MHz。
系统总体框图如图1所示。
STM32
控制系统
MC13135
AD9851
第二中频
放大
波形整
形
AM/ASK
解调
FM/FSK解调
第一本振
天线
接收按键控制
液晶显示
图1 系统总体框图
2 理论分析与计算
2.1 调制信号类型分析
本题目要求的四种信号均属于调幅或调频信号。
其中AM、ASK属于调幅信号，FM、FSK属于调频信号；调幅信号就是用调制信号去控制载波的振幅，调频信号就是用调制信号去控制载波的频率。
而其中AM和FM是模型信号调制，ASK和FSK是数字信号调制。
根据以上各信号的调制特征，便可设计出信号的解调电路。
2.2 解调电路分析
MC13135是单片调频接收电路，其自带天线输入至音频输出的二次变频全部电路，音频输出端口便可作为FM及FSK信号的解调输出口；来自二次变频后的信号，经过包络检波网络，可解调出AM及ASK信号。
包络检波网络电路图如图2所示。
图2 包络检波网络
2.2.1 二极管的选择
采用2AP9点接触型二极管，工作频率150MHz以上，级间电容小于1pF，导通门限压为
0.2~0.3V ，因此在二极管正极加一静态正偏压，抵消其门限电压，导通电阻rd 约为100Ω。
工作电流与反向击穿电压参数对检波不重要，一般均能满足。
2.2.2 负载电阻28R 、30R 计算
检波管后级低频电压放大器总输入电阻（即本级负载电阻33R ）一般为25K Ω，本系统3L R K =Ω。
因此，为满足避免底部切割失真条件
m a R R
Ω≤
（R Ω为交流负载电
阻）,2830R R R =+不能选的太大，一般选510R K =Ω。
又根据分负载条件式()28300.10.2R R =，取30 5.1R K =Ω（最大值），28300.133680R R ==Ω,这时交流负载电阻
3033
283033
2.57R R R R K R R Ω⨯=+
=Ω+
所以
2830
0.44R R R R R ΩΩ
==+ 本题目要求调幅度a m 为0.3，满足避免底部切割失真条件。
2.2.3 负载电容43C 、44C 的计算 由前述，电容43C 、44C 可由式max
1
C
R Ω来估算
max 1R C
≥Ω
28300.68 5.1 5.78R R R K K K =+=Ω+Ω=Ω,本题要求max 1.0z f KH =，故3max =2 1.010πΩ⨯⨯，从而求得C 小于27.5nF ，故取121000C C pF ==。
这一取值也足以满
足避免
性失真条件式max max
a RC ≤
总结上述检波器负载电路的设计思路，既避免了 性失真和负峰切割失真，也避免了频率失真和
非线性失真，考虑是较为周全的。
3 电路与程序设计
A、硬件电路设计
（1）测频电路
图3所示MC13135的9脚输出一个含有解调信号的455KHz频率信号，该信号经SN10502放大输出，进入比较器TLV3501整形输出。
即可送至STM32进行频率测量。
图3 中频放大及整形电路
（2）AM/ASK解调电路
来自中频放大的信号弱为AM或ASK信号，便可由图四所示的包络检波及放大电路解调出调制信号。
图4 包络检波及放大电路
（3）FM/FSK解调电路
MC13135内部自带FM/FSK解调电路，输出幅度符合测量要求，故不需解调信号进行处理。
（4）系统第一本振电路设计
MC13135第一本振信号采用自制AD9851模块产生，具有非易失性功能。
经软件可设置为自动扫频输出。
（5）发射功率放大模块
系统发射部分功率放大器由前置放大和功率放大组成。
其原理图及参数如图7所示。
图5 高频功率放大电路
B、程序设计
上电STM32执行自动扫频，并不断调整MC13135的第一本振，直到检测MC13135的第9脚输出的频率为455KHz停止扫频，进入信号分析阶段。
液晶显示当前载波频率及信号类型。
流程图如图6所示。
图6 程序流程图
4测试方案与测试结果
1.1 测试方法与仪器
测试仪器：EE1482型合成信号发生器；SU3080函数信号发生器；TDS3032B数字示波器。
1.2 测试方法
1、基本部分指标测量
（1）载波频率测量及准确度参数测试
（2）供电方式
系统接收机：单电源5V供电。
2、发挥部分指标测量
（1）高频功率放大测试条件：输入阻抗50Ω，负载阻抗50Ω，输入测试信号幅度300mV；
（2）供电方式
功放部分：双电源±5V供电
（3）无线通信接收机相关参数测试条件：高频功放中心频率为20MHz，发送距离大于1米，信号产生器输出信号小于300mV。
（4）其它
本系统可分析信号载波频率范围大大优于15MHz~35MHz，调制信号的频率范围及波的码元速率均优于题目要求，同时无线通信传输距离可达5m。
3、测试结果分析
本设计测试的工作量很大，但所有测量结果误差基本上都在预期范围之内，主要原因是由于大量使用数字化技术解决模拟方法可能解决的问题，使电路的稳定性、可靠性提高了；元器件选择较先进，误差和功耗要小一些。
由于我们的工程经验不足，系统还有很多改进空间。
参考文献
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