VHF发射机的主要电路设计

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摘要:VHF发射机是监控终端中的关键设备,也是典型的数字通信射频无线收发设备。文中详细阐述了VHF发射机的指标、链路以及模块电路工作原理,给出了栽波频率为156.025~162.025 MHz的VHF发射机各模块电路的设计方法。
关键字:VHF发射机;VCO;混频;功放;滤波器

0 引言
    超外差发射接收机的主要优点是可在比较低的中频频段实现相对带宽比较窄而矩形系数较高的中频滤波器,此类中频滤波器可以提高接收机的选择性,而且可以从中频级获得较大的增益,从而降低射频级实现高增益的难度。当射频信号频率上升到微波甚至毫米波时,即可采用二次变频方法,以进一步降低滤波器的实现难度,保证接收机的选择性。在该VHF发射接收机中,信号的频率在160 MHz附近,而带宽仅为15 kHz,这样,为了实现信号的滤波,如果不采用二次变频,则相应的滤波器设计将变得非常复杂。
    但是,超外差式电路常常会出现镜像频率干扰。如果镜像频率位于输入回路的通频带内,通过外差的变频就会把镜像信号以及附近的电台信号搬移到中频带内,从而对接收信号形成干扰。为了抑制镜像干扰,设计时可选161.975 MHz(261.975 MHz和100 MHz)的差频作为CH8 7B信道发射信号的载波。同时选取162.025 MHz(262.025 MHz和100 MHz的差频)作为CH88B信道发射信号的载波。本文的发射机电路就包含了几乎所有射频通信设备常用的电路和射频通信系统解决方案,也可用来构建无线射频监控系统。

1 发射机简介
    发射机的结构框图如图1所示。图中,发射机的工作频率为156.025~162.025 MHz。系统主要分为基带调制、调制发射、锁相等三部分。其中调制发射部分只有一个通道,可通行156.025~162.025 MHz信号,发射由单片机控制间断发射,发射周期受时间、地点、通信距离等因素的影响,大概在3~10 s左右。根据接收要求,发射机采用TDMA方式,可在不同的时隙发射不同频率的信号,通常切换发射信道的时间间隔小于25ms,具体规格见表1所列。

 
2 发射模块的实现
2.1 频偏控制电路
    图2所示是该发射机的频偏控制和继电器选择电路。其中GMSK信号可分两路经过运算放大器U13A和U13B,图中的VR501~VR504为电位器,调节电位器可改变运放对GMSK的放大倍数,并可改变调制信号的幅度,从而改变VCO的调制频偏的大小。经两路运放的SWITCH1、SWITCH2信号可由单片机控制继电器并选择其中一路。