南宁师范高等专科学校毕业论文（设计）题目单工无线呼叫系统专业通信技术班级通信技术061班姓名熊雪娟指导教师姓名郑鑫职称助教起止日期2008年4月8日至2008年8月13日南宁师范高等专科学校毕业论文（设计）任务书专业及班级：通信技术061班学生姓名：熊雪娟题目：单工无线呼叫系统上交报告（论文）日期： 2008年 8 月 8日答辩日期： 2008年 8 月15日指导教师：郑鑫2008 年4 月8日签发目录1系统设计 (1)1.1 设计要求 (1)1.1.1 任务 (1)1.1.2 要求 (1)1.2 总体设计方案 (1)1.2.1 设计思路 (1)1.2.2 方案论证 (2)1.2.3系统组成 (4)2 硬件电路设计 (5)2.1 发射部分电路设计 (5)2.1.1 压控震荡器的设计 (5)2.1.2 锁相环电路设计 (6)2.1.3 功率放大电路设计 (8)2.2接收部分电路设计 (11)2.2.1CXA1238S芯片 (11)2.2.2无线输入网络 (12)2.2.3高放选频回路 (13)2.2.4本机振荡器 (14)2.2.5中频窄带滤波器 (14)2.2.6音频功率放大器 (14)2.3 PT2262/2272编码/解码电路设计 (16)2.3.1PT2262/2272芯片介绍 (16)2.3.2PT2262/2272编码/解码电路 (17)2.3抗干扰措施 (18)2.420dB衰减器的制作 (19)3 软件设计 (19)3.1 软件设计和硬件设计的关系 (19)3.2 发射部分程序设计 (20)3.3 接受部分程序设计 (20)4 系统检测 (21)4.1 指标检测和检测结果 (21)4.1.1 发射部分检测指标和检测结果 (21)4.1.2 接受部分检测指标和检测结果 (23)4.2 结果分析 (25)5 结论 (26)参考文献 (27)摘要单工无线呼叫系统分发射和接收两大部分。
发射部分采用锁相环式频率合成器技术， MC145152和MC12022芯片组成锁相环，将载波频率精确锁定在35MHz，输出载波的稳定度达到4×10-5，准确度达到3×10-5，由变容二极管V149和集成压控振荡器芯片MC1648实现对载波的调频调制；末级功放选用三极管2SC1970，使其工作在丙类放大状态，提高了放大器的效率，输出功率达到设计要求。
接收部分以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片CXA1238S为主体，灵敏度、镜像抑制、信噪比等各项性能指标均达到设计要求；音频功率放大器采用集成芯片LM386，电压放大倍数最大为200。
采用PT2262/2272编码/解码电路实现了数据传输业务以及对台号的选择等功能；音频输入和数据输入可自动转换；AT89S52作为整个系统的控制部分，程序设计采用C语言在KEIL51的编译器上编程实现；显示采用128×64点阵型液晶显示。
经测试，整机功能齐全，各项性能指标符合系统要求，接收波形稳定，无明显失真。
关键词：锁相环压控振荡器灵敏度编码/解码单工无线呼叫系统1系统设计1.1设计要求1.1.1任务设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
1.1.2要求(1) 设计并制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在30MHz～40MHz之间自行选择，发射峰值功率不大于20mW(50W假负载电阻上测定)，射频信号带宽及调制方式自定，主站传送信号的输入采用话筒和线路输入两种方式；(2) 设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电池组供电，用耳机收听语音信号；(3)当传送信号为300Hz～3400Hz的正弦波时，去掉收、发天线，用一个功率衰减20dB 左右的衰减器连接主、从站天线端子，通过示波器观察从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真；(4)主、从站室内通信距离不小于5米，题目中的通信距离是指主、从站两设备(含天线)间的最近距离；(5)主、从站收发天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。
1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及数据传输业务。
设计分发射和接收两大模块，方框图如图1.2.1所示。
发射部分采用数字频率合成技术，由变容二极管和集成压控振荡器芯片实现振荡频率的电压控制及对载波的调频调制；加入由频率合成芯片、高速分频器、运算放大器和晶体振荡器等组成的数字锁相环路，使输出频率稳定度达到与参考晶振同等水平；收音电路以超大规模AM/FM立体声收音集成芯片为主体，用一个固定的电压值控制振荡器的振荡频率，使其接收频率与发射频率对应。
采用编码解码电路实现题目所要求的一点对多点、主站具有拨号选呼和群呼功能以及数据传输业务的功能；显示部分利用液晶显示模块，显示呼叫方式、业务类型以及英文短信内容。
为了尽量增加传输距离和降低系统的波形失真，必须采取有效的措施。
图1.2.1 系统基本框图1.2.2方案论证（1）调制体制的方案论证采用调频体制。
它由三部分组成，即频率合成器、音频处理器和FM波的缓冲放大器。
频率合成器的作用是产生一个振荡频率稳定度极高的FM信号，它是调制器的核心部件；音频处理器的作用是将各种各样的音频信号经过处理后，变成输出阻抗和电平基本一样的信号，再将这些信号加至压控振荡器的变容二极管上；射频缓冲放大器起缓冲、放大、匹配和滤波的作用。
（2）载波信号产生电路的设计方案论证PLL频率合成。
用MC145152和VCO电路进行频率合成，采用闭环控制。
故存在反馈，能得到精度和稳定度很高的频率信号，本题目要求发射频率在30MHz~40MHz之间，选定35MHz作为载波信号。
原理框图如图1.2.5所示。
图1.2.5 频率合成原理框图（3） 接收模块的设计方案论证采用CXA1238作为接收机电路的核心IC 。
CXA1238是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM 立体声收音集成电路。
它的电源电压适应范围宽：2～10V 范围内电路均能正常工作，且具有立体声和调谐指示LED 驱动电路以及FM 静噪功能等。
（4） 数据传输的设计方案论证采用微控制器和PT2262/2272组成的编码/解码电路。
PT2262/2272是一对CMOS 工艺制造的低功耗低价位带地址、数据编码/解码功能，是目前在无线通讯电路中作地址编码识别和数据传输最常用的芯片之一。
PT2262/2272发射接收电路原理框图分别如图1.2.8和图1.2.9所示。
在发射端，微控制器对PT2262的地址位进行预置（即设定台号的代码），同时输入短信内容，通过微控制器进行短信编码后产生相应的数据去预置PT2262的数据位后，再调制发射出去；接收端，把接收到的信号进行解调放大后，送至PT2272，解码后在数据位产生对应的数据，通过微控制器进行短信解码后在液晶上显示所发送的短信内容。
（5） 自动控制模块的设计方案论证基于单片机技术的控制方案。
相对于FPGA 的并行处理方式，单片机是通过对程序语句的顺序执行来建立与外部设备的通信和完成其内部运算处理，从而实现对信号的采集、处理和输出控制。
它最主要的特点是其串行处理特性。
（6）关于尽量增加传输距离的分析传输距离是单工无线呼叫系统的综合性能指标。
根据单工无线传输距离公式1.2.1所示。
m inm axS G G P KR r t t （1.2.1）式中，Pt 为发射机天线端辐射的有效功率，Smin 为接收机的最小检测功率，Gt 、Gr 分别为发射机天线和接收机天线的增益，K 值在发射频率确定的情况下基本是一个常量。
（7）尽量减小系统输出信号失真度输出信号失真度也是单工无线呼叫系统的重要指标。
该指标的优劣取决于接收和发射两个分机。
对可能产生波形失真的原因要分析清楚，从而采取有效措施，才能保证系统输出波形无明显失真。
1.2.3系统组成系统主要分为发射和接收两大模块，经过方案比较与论证，发射和接收部分的组成框图分别如图1.2.15和图1.2.16所示。
其中发射部分的集成电路MC1648、MC145152、MC12022、低通滤波器和晶振构成锁相环频率合成器、音频处理器、数据编码器、单片机进行数据处理、按键处理、LCD驱动。
接收部分由收音模块、音频输出模块、数据接收模块以及控制模块四大部分组成，单片机起控制作用。
由于电路中既有数字电路又有高频电路，需将高频地和数字地分开以及高频电路用金属屏蔽隔离，以减小交叉调制等干扰。
图1.2.15 发射部分组成框图图1.2.16 接收部分组成框图2 硬件电路设计2.1发射部分电路设计2.1.1压控震荡器的设计压控振荡器主要由压控振荡器芯片MC1648、变容二极管V149以及LC谐振回路构成。
MC1648需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路。
为达到最佳工作性能，在工作频率时要求并联谐振回路的QL≥100。
电源采用+5V的电压，一对串联变容二极管背靠背与该谐振回路相连，调整加在变容二极管上的电压大小，使振荡器的输出频率稳定在35MHz。
图2.1.1为压控振荡器电路图。
图2.1.2为MC1648的内部电路图。
图2.1.1 压控振荡器电路图OUTPUTPOINT图2.1.2 MC1648内部电路图压控振荡电路由芯片内部的VT8、VT5、VT4、VT1、VT7和VT6，10脚和12脚外接LC 谐振回路（含V149）组成正反馈（反相720°）的正弦振荡电路。
其振荡频率由式2.1.1计算。
LCf c π21=（2.1.1）VCO 的芯片管脚3为缓冲输出，一路供前置分频器MC12022，一路供放大后输出。
该芯片的5脚是自动增益控制电路（AGC ）的反馈端。
将功率放大器输出的电压Vout1通过一反馈电路接到该脚，可以在输出频率不同的情况下自动调整输出电压的幅值并使其稳定，由于本设计的频率固定在35MHz ，且其反馈幅度不大，因此5脚直接接地。
VCO 产生的振荡频率范围和变容二极管的压容特性有关。
CVD 的大小受所加偏置电压U 控制，它们之间的关系可由图2.1.3所示电路测出。
方法为：从扫频仪输入0～300MHz 的扫频信号，同时用扫频仪检测该电路的谐振频率。
调节电位器Rp3使变容二极管的偏压以0.5V 为间隔从1V ～10V 变化，从扫频仪观测电路的谐振点频率并记录下来。
由于Cj 是全部接入谐振回路，为减少波形非线性失真，取变容二极管电容变化指数r=2。
根据式2.1.1，利用Matlab 计算出频率与容量的关系，进而得到偏置电压与容量关系曲线。
图2.1.3 变容二极管特性测定电路从CVD/U 曲线上易见，偏置电压取值3.5V ～7.5V 时，CVD 的变化近似线性，从25 pF~18 pF 。