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        自制高靈敏度JJY授時信號接收系統 制作調試篇(一)

        作者: 時間:2011-02-18 來源:網絡 收藏
        為了實現高靈敏度JJY信號接收系統,根據設計方案原理,需要從硬件和軟件兩個方面進行制作與調試。在硬件上,主要分為頻帶處理部分和基帶處理部分。在軟件上,主要完成對JJY信號的接收解碼功能和電子時鐘的功能。

        硬件電路


        1.接收天線


        為了接收40kHz的低頻授時信號,接收天線要采用磁棒天線,其和電容組成并聯諧振回路作為輸入回路。在鐵氧體磁棒上繞上漆包線圈便可制成磁棒天線,根據經驗值,其電感量應為mH級。磁棒選用導磁率2kH/m的錳鋅鐵氧體,尺寸為直徑10mm,長度80mm的圓柱形磁棒,線圈采用直徑0.25mm的單股漆包線,繞制成電感量約為4.8mH的磁棒天線(如圖1所示),通過調整磁芯在線圈中的位置,可以微調電感量,從而使諧振頻率為40kHz。

        圖1?磁棒天線

        圖2? 接收解調電路

        圖3? 采樣比較電路 圖4? 接收狀態監測顯示電路

        2.接收解調電路


        利用接收芯片LA1650實現對JJY40授時信號的接收解調,SANYO公司的這款芯片是專為接收JJY40授時信號而設計的,其接收靈敏度達10dBμV。電路如圖2所示。LA1650推薦的工作電壓為1.5V,有一片選使能控制端PON,和JJY基帶反相信號輸出端TCO′。由于的電平為5V,所以端口連接需進行電平轉換,利用51P0口的OC門特性,外接上拉電阻和1.5V電平即可進行PON端的電平轉換,對解調后的信號輸出端TCO′,采用比較器LM311可進行電平轉換并且將信號反相,輸入端1.5V為高電平,設置比較門限約為0.8V即可,故選取對5V的分壓電阻為4.7kΩ和1kΩ,電路如圖3所示。

        3.基帶處理電路


        根據設計原理,以STC89C52作為基帶信號處理核心來實現基本功能。其中,液晶顯示采用LCD1602,鍵盤采用4按鍵獨立鍵盤,進行功能設置,其功能分別為:強制接收開關按鍵;時間菜單選擇按鍵;單位增加按鍵;單位減少按鍵。

        為便于對信號的接收狀態進行監測,采用LED燈來顯示,如圖4所示,電阻為P0口的外部上拉電阻。各燈功能如下:秒準同步監測,秒準同步后亮起;秒同步監測,秒同步后亮起;分鐘同步監測,分鐘同步后亮起;接收誤碼監測,出現誤碼后亮起;奇偶校驗監測,奇偶校驗判斷出錯后亮起;最后轉換監測,最后信息轉換時發現數據錯誤后亮起;JJY接收解調后的基帶信號指示,實時顯示信號,高電平亮低電平滅。

        4.電源電路


        電源需要輸出5V和1.5V分別對和接收芯片供電,采用穩壓片7805和LM317產生5V和1.5V,如圖5所示。其中1.5V的產生根據

        V0=(1+R30 /R29)×1.25(V)+(R30×50(μA))
        得出,經計算,選取R29為1kΩ,R30為200Ω。

        圖6? 調試接收天線

        軟件程序


        根據程序流程圖及JJY信號接收解碼思想,便可完成C語言程序。80的C語言源代碼可到《無線電》雜志網站上下載。

        調試測試

        根據電路圖,制成PCB電路板,然后焊接元器件,并編寫程序,便可進行調試測試。

        1.接收天線


        對接收天線的調試主要是對接收諧振回路中心頻率的調整,通過調整磁芯在線圈中的位置,利用信號源和示波器測試,使中心頻率為40kHz。測試方法如圖6所示,改變信號源的頻率,用示波器觀測信號幅度,當其最大時信號源輸出頻率便是回路中心頻率,通過此法便可使磁芯處于諧振40kHz時的位置,達到良好的接收選頻效果。

        2.接收解調電路


        將輸入的接收天線回路換為51Ω電阻,等效為無信號輸入時的狀態,即靜態工作狀態。給芯片供電1.5V,測各管腳電位,參考芯片資料,實測值與參考值誤差很小,說明靜態工作正常。然后將輸入換回接收天線回路,并將芯片使能端置高,用信號源產生載頻40kHz正弦波、調制信號為1Hz方波的2ASK信號(幅度mV級),通過耦合方式將已調信號加入芯片(如圖7所示),用示波器觀察芯片輸出端波形,若為1Hz的方波,則說明可接收解調信號。



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