深入學(xué)習(xí)對講機原理50問

開發(fā)對講機電路以來，對相關(guān)電路的一些總結(jié)：希望對愛好的朋友們有點幫助01、中頻接收部分的原理？一中頻？二中頻是多少？采用二次變頻超外差方式,第一中頻49.95MHZ,第二中頻450KHZ。02、RF接收的MPF調(diào)諧原理是什么？怎樣調(diào)諧？作用？03、APC電路的原理是什么怎樣實現(xiàn)？發(fā)生時的高低功率如何實現(xiàn)？自動功率控制（APC）電路，通過檢測末級放大器場效應(yīng)管Q519的漏極電流來穩(wěn)定發(fā)射的輸出功率。電壓比較電路U513用設(shè)定的參考電壓來比較從末級電流所獲得的電壓。自動功率控制電壓與U513輸出的自動檢測電壓和參考電壓之間的差值成正比。此輸出電壓控制場效應(yīng)管功率放大器，保持發(fā)射部分輸出功率為常數(shù)。發(fā)射部分輸出功率可以通過微處理器控制APC電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。04、IF的寬窄帶怎樣實現(xiàn)？為什么要實現(xiàn)寬窄帶？通過聲表面波濾波器實現(xiàn)，為了適應(yīng)不同信道間隔需求。包括25k,20k,12.5k.05、TA31136起什么作用？它的輸入信號是什么？它能輸出幾種信號？都有什么作用？輸出和輸入有什么關(guān)系？是第二中頻檢測器，將從第一中頻輸出的49.95MHZ的信號轉(zhuǎn)換成50.4MHZ的音頻信號輸出；輸入的是第二中頻信號；輸出信號有：反相放大輸出、解調(diào)的AF信號輸出、中頻放大信號輸出、 06、靜噪檢測電路怎樣實現(xiàn)？MCU如何進(jìn)行檢測此信號？與信噪比有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？靜噪電路：當(dāng)信號太微弱而只能收到雜聲時斷掉無線接收器的電子電路。當(dāng)對講機對接收信號進(jìn)行中頻解調(diào)后，亞音頻信號經(jīng)過濾波、整形，輸入到MCU中，與本機設(shè)定的CTCSS頻率進(jìn)行比較，然后產(chǎn)生一個電平控制AF MUTE和SP MUTE，從而決定是否開啟靜音。MCU檢測此信號：從中頻處理電TA31136輸出的音頻信號的一部分再次進(jìn)入調(diào)頻集成電路，通過濾波器和放大器對其噪聲分量進(jìn)行整流，產(chǎn)生一個和噪聲分量相對應(yīng)的直流電壓。送到MCU的模擬端口進(jìn)行檢測。輸入的直流電壓和一個預(yù)先設(shè)置的電壓值比較大小，根據(jù)比較結(jié)果控制開放或關(guān)閉揚聲器的輸出。與信噪比的關(guān)系：07、RSSI檢測電路怎樣實現(xiàn)？MCU如何進(jìn)行檢測此信號？RSSI與接收電平有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？    TA31136的RSSI端根據(jù)輸入信號電平為中頻放大器輸出直流電平。08、預(yù)加重和去加重電路是如何組成？起什么作用？有怎樣的技術(shù)指標(biāo)？ 組成：主要由AK2346中的預(yù)加重和去加重電路實現(xiàn)，外圍電路也可以實現(xiàn)預(yù)加重和去加重功能，預(yù)加重由高通濾波器實現(xiàn)，去加重由低通濾波器實現(xiàn)。作用：音質(zhì)主要取決于預(yù)加重和去加重電路技術(shù)指標(biāo)：09、壓、擴電路是如何組成？起什么作用？有怎樣的技術(shù)指標(biāo)？組成：由AK2346中的壓縮擴展電路組成作用：語音處理電路"語音壓擴電路和低水平擴張電路的應(yīng)用"，這對于保真語音有很好的效果。技術(shù)指標(biāo)：10、二音、五音、亞音頻、亞音數(shù)碼、雙音多頻這幾種信令怎樣組成？有什么作用？在TC900中是怎樣產(chǎn)生和解碼的？又是怎樣被調(diào)制的？答：兩音信令，由兩個音頻信號組成，A Tone + B Tone。 先發(fā)A Tone一段時間，然后間隔一段時間，再發(fā)B Tone。利用2-TONE信令可選擇呼叫相應(yīng)的對講機；5 音信令，作用與兩音信令相同，區(qū)別在于由五種頻率組成；CTCSS (Continuous Tone Controlled Squelch System) , 連續(xù)語音控制靜噪系統(tǒng)，俗稱亞音頻，是一種將低于音頻頻率的頻率（67Hz-250.3Hz）附加在音頻信號中一起傳輸?shù)募夹g(shù)。因其頻率范圍在標(biāo)準(zhǔn)音頻以下，故稱為亞音頻。當(dāng)對講機對接收信號進(jìn)行中頻解調(diào)后，亞音頻信號經(jīng)過濾波、整形，輸入到CPU中，與本機設(shè)定的CTCSS頻率進(jìn)行比較，從而決定是否開啟靜音；CDCSS (Continuous Digital Controlled Squelch System)，連續(xù)數(shù)字控制靜噪系統(tǒng)，其作用與CTCSS相同，區(qū)別在于它是以數(shù)字編碼方式來作為靜音是否開啟的條件；使用CTCSS/CDCSS功能可以避免接收不相干的呼叫。DTMF（Dual Tone Multi Frequency），雙音多頻，由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個頻率。一個高頻信號和一個低頻信號疊加組成一個組合信號，代表一個數(shù)字。DTMF信令有16個編碼。利用兩音/DTMF信令可選擇呼叫相應(yīng)的對講機。11、打開PA能否會產(chǎn)生沖擊？如何減少該沖擊？12、AK2346都有什么功能？是如何對MSK信令編解碼的？MSK解碼的最佳的輸入電平是多少？如何調(diào)整該輸入電平？輸入信號的信噪比對誤碼率有什么影響？AK2346功能有：音頻處理；收發(fā)放大；擾頻；預(yù)加重和去加重；MSK的編解碼；                  限幅的作用；音頻壓、擴等。外邊的模擬正弦信號過來后，通過設(shè)置AK2346的control register,1control register 2和volume Register2進(jìn)行編解碼，在解碼和編碼結(jié)束時AK2346會產(chǎn)生一個中斷信號通知MCU進(jìn)行存儲數(shù)據(jù)，然后由MCU通過交織和反轉(zhuǎn)等算法進(jìn)行運算。最小頻移鍵控追求信號相位路徑的連續(xù)性，是二進(jìn)制連續(xù)相位FSK（CPFSK）的一種。這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù)h=0.5獲得正交的調(diào)制信號。 13、R5VC387芯片的工作原理是什么？如何解決它和AT24C256的SDL、SCL的數(shù)據(jù)沖突問題？RTC-INT與MCU是什么關(guān)系？CHARGE如何給時鐘電池充電？由于共享ｃｐｕ的Ｉ２Ｃ總線，所以會產(chǎn)生一些資源的上沖突問題，是由ＯＳ系統(tǒng)的互斥信號管理來解決，另外由ｃｐｕ分時操作來解決，就是在發(fā)R5VC387它的時候，mcu發(fā)送它的啟動地址不允許AT24C256他在這個時間內(nèi)操作數(shù)據(jù)線。（待續(xù)）     RF無線射頻電路設(shè)計中的常見問題及設(shè)計原則  RF無線射頻電路設(shè)計中的常見問題及設(shè)計原則 關(guān)鍵詞：PCB；無線射頻；RF電路；設(shè)計
1 引言
    射頻(RF)PCB設(shè)計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種“黑色藝術(shù)”。通常情況下，對于微波以下頻段的電路(包括低頻和低頻數(shù)字電路)，在全面掌握各類設(shè)計原則前提下的仔細(xì)規(guī)劃是一次性成功設(shè)計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC類數(shù)字電路。則需要2~3個版本的PCB方能保證電路品質(zhì)。而對于微波以上頻段的RF電路．則往往需要更多版本的：PCB設(shè)計并不斷完善，而且是在具備相當(dāng)經(jīng)驗的前提下。由此可知RF電設(shè)計上的困難。
2 RF電路設(shè)計的常見問題
2．1 數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾
    如果模擬電路(射頻)和數(shù)字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統(tǒng)很可能就不穩(wěn)定。這主要是因為數(shù)字信號頻繁地在地和正電源(>3 V)之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間。使得這些數(shù)字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調(diào)諧回路傳到無線設(shè)備接收部分的信號一般小于lμV。因此數(shù)字信號與射頻信號之間的差別會達(dá)到120 dB。顯然．如果不能使數(shù)字信號與射頻信號很好地分離。微弱的射頻信號可能遭到破壞,這樣一來，無線設(shè)備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。

2．2  供電電源的噪聲干擾
    射頻電路對于電源噪聲相當(dāng)敏感,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內(nèi)部時鐘周期內(nèi)短時間突然吸人大部分電流,這是由于現(xiàn)代微控制器都采用CMOS工藝制造。因此。假設(shè)一個微控制器以lMHz的內(nèi)部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。如果不采取合適的電源去耦．必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達(dá)電路RF部分的電源引腳,嚴(yán)重時可能導(dǎo)致工作失效。

2．3 不合理的地線
    如果RF電路的地線處理不當(dāng),可能產(chǎn)生一些奇怪的現(xiàn)象。對于數(shù)字電路設(shè)計,即使沒有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)良好。而在RF頻段，即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。粗略地計算,每毫米長度的電感量約為l nH,433 MHz時10 toni PCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層，大多數(shù)地線將會較長，電路將無法具有設(shè)計的特性。 2．4  天線對其他模擬電路部分的輻射干擾
    在PCB電路設(shè)計中，板上通常還有其他模擬電路。例如，許多電路上都有模，數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)或數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(DAC)。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號可能會到達(dá)ADC的模擬輸入端。因為任何電路線路都可能如天線一樣發(fā)出或接收**信號。如果*DC輸入端的處理不合理，**信號可能在*DC輸入的ESD二極管內(nèi)自激。從而引起ADC偏差。
3 RF電路設(shè)計原則及方案
3．1 RF布局概念
    在設(shè)計RF布局時,必須優(yōu)先滿足以下幾個總原則：
    (1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路：
    (2)確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當(dāng)然，銅箔面積越大越好；
    (3)電路和電源去耦同樣也極為重要；
    (4)RF輸出通常需要遠(yuǎn)離RF輸入；
    (5)敏感的模擬信號應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號和RF信號。

3．2 物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計原則
    設(shè)計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。

3．2．1 物理分區(qū)原則
    (1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現(xiàn)一個優(yōu)秀RF設(shè)計的關(guān)鍵．最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向,以便將RF路徑的長度減到最小,使輸入遠(yuǎn)離輸出。并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路。
    (2)PCB堆疊設(shè)計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小,這不僅可以減少路徑電感,而且還可以減少主地上的虛焊點,并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機會。
    (3)射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上,像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器／混頻器總是有多個RF／IF信號相互干擾．因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應(yīng)盡可能十字交叉，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB的性能非常重要，這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設(shè)計中占大部分時間的原因。
    (4)降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計原則。在蜂窩電話PCB上,通常可以將低噪音放大器電路放在PCB的某一面,而將高功率放大器放在另一面,并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的技術(shù)是在二面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。

3．2．2  電氣分區(qū)原則(1)功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小,因此，布線寬度通常不是問題。不過．必須為高功率放大器的電源單獨設(shè)定一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗,需要采用多個通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。
    (2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進(jìn)行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來多種的問題。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵，經(jīng)常需要為其設(shè)計一個金屬屏蔽罩。
    (3)RF輸入，輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下，同樣關(guān)鍵的是確保RF輸出遠(yuǎn)離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下，如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?，那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實際上。它們可能會變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號添加到RF信號上。
    (4)濾波器輸入，輸出隔離原則。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，那么，這可能會嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離。首先必須在濾波器周圍布置一圈地。其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠(yuǎn)離濾
波器引腳也是個好方法。此外，整塊板上各個地方的接地都要十分小心,否則可能會在不知覺之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。
    (5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設(shè)計中，盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則，它同樣適用于RF PCB設(shè)計。公共模擬地和用于屏蔽和隔開信號線的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的設(shè)計更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計又必須推倒重來。同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號．所有的RF走線、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多地填接地銅皮．并盡可能與主地相連。如果RF走線必須穿過信號線,那么盡量在它們之間沿著RF走線布置一層與主地相連的地。如果不可能，一定要保證它們是十字交叉的．這可將容性耦合減到最小，同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地，并把它們連到主地。此外。將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。
4  結(jié)束語
    迅速發(fā)展的射頻集成電路為從事各類無線通信的工程技術(shù)人員提供了廣闊的前景。但同時，射頻電路的設(shè)計要求設(shè)計者具有一定的實踐經(jīng)驗和工程設(shè)計能力。本文總結(jié)的一些經(jīng)驗可以幫助射頻集成電路開發(fā)者縮短開發(fā)周期．避免走不必要的彎路，節(jié)省人力物力。   鎖相環(huán)的基本組成許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。          鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。2．鎖相環(huán)的工作原理鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖8-4-2所示。鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：      （8-4-1）     （8-4-2）式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。即uC（t）為：     （8-4-3）式中的ωi為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi（t）和θO（t）分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時頻率和瞬時位相的關(guān)系為：      即                        （8-4-4）則，瞬時相位差θd為        （8-4-5）對兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為     （8-4-6）上式等于零，說明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時輸出和輸入信號的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，uc（t）為恒定值。當(dāng)上式不等于零時，說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc（t）隨時間而變。因壓控振蕩器的壓控特性，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達(dá)式為     （8-4-6）上式說明當(dāng)uc（t）隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。 8．4．2鎖相環(huán)的應(yīng)用1．鎖相環(huán)在調(diào)制和解調(diào)中的應(yīng)用（1）調(diào)制和解調(diào)的概念為了實現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，在發(fā)信端通常采用調(diào)制的方法對信號進(jìn)行調(diào)制，收信端接收到信號后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號。所謂的調(diào)制就是用攜帶信息的輸入信號ui來控制載波信號uC的參數(shù)，使載波信號的某一個參數(shù)隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數(shù)有幅度、頻率和位相，所以，調(diào)制有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）三種。調(diào)幅波的特點是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化；調(diào)頻波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化；調(diào)相波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。