全雙工無線數傳電臺設計方案

0 引言

　　數傳電臺在工業控制領域的應用已經十分廣泛，目前仍然是工業控制領域的主要傳輸手段。無線數傳電臺作為一種最簡捷的通信方式，其最基本的特征是通連方便、簡捷。然而，目前國內外絕大多數都是單工電臺。全雙工數傳電臺還不多見，而有些工程項目又確實需要全雙工的數傳電臺來進行數據傳輸，為此，本文提出了一種全雙工的數傳電臺的設計思路。

　　1 全雙工無線數傳電臺的結構原理

　　本文所介紹的全雙工數傳電臺主要采用頻分雙工(FDD—Frequency Division Duplexing)工作方式。它主要由接收單元、激勵器單元、功放單元、控制單元、電源單元、基帶單元六部分組成。圖1所示是其結構原理框圖。

　　2 系統結構單元設計

　　2．1 激勵器單元

　　激勵器單元完成射頻信號的調制和音頻信號的處理，即把要調制的話音、數據送到VC0調制并進行電壓放大。它由話放處理、數字鎖相環、壓控振蕩器、電壓放大器、功率調整電路、電源電路組成。圖2所示是激勵器單元的組成框圖。圖中，麥克風送來的微弱信號首先送給話放處理電路，以進行話音放大、濾波、預加重等信號處理，然后經過電子開關送給壓控振蕩器進行直接調頻，同時將基帶處理后的數字信號也經過電子開關切換后送給壓控振蕩器進行直接調頻。鎖相環路可選用快恢復二極管來提高鎖相環路的鎖定速度，環路濾波器可選用無源比例積分濾波器，VCO則采用模塊化設計。數字鎖相環芯片采用日本富士通的MBl504H集成電路芯片，該芯片集成化程度高、體積小，特別是其泵電源高達8 V，可相對降低VCO的壓控靈敏度。為了減小發射機在較寬溫度范圍內的頻率變化，建議采用溫補晶體振蕩器作基準頻率。由于VCO輸出的信號較弱，只有數個毫瓦，故可經過功分器后，將一路送給鑒相器與基準頻率進行比較，并產生誤差電壓以控制VCO的頻率至設定頻點，另一路送給電壓放大器，然后經3級放大處理，使其能夠推動功放電路工作。

　　考慮到一般需要外接蓄電池作為電源，激勵器電源輸入可采用7809三端穩壓器穩壓，以提供較寬的電壓動態范圍。同時，也可采用多級LC濾波來改善穩壓和降噪效果。

　　2．2 功放單元

　　功放單元的主要任務是把激勵器送來的射頻信號經功放模塊放大到44 dBm，然后經過低通濾波器濾除高次諧波后送給雙工器，最后通過天線發射出去。如果天線出現開路或短路，那么功率將反射回來，此時檢測電路將進行檢波，然后比較放大，再送一個信號給MCU，由MCU控制相關電路關斷功放，以達到保護功放模塊的目的。功放電路的組成如圖3所示。