单工无线呼叫系统设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流单工无线呼叫系统设计.精品文档.单工无线呼叫系统设计摘 要：一个完整的单工无线呼叫系统由发射和接收两大部分组成。发射部分采用锁相环频率合成器技术，由MOTOROLA公司生产的MC145152集成芯片作为锁相环电路的核心，将载波频率精确锁定在35MHz。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的40mW。接收部分采用低功率双变频接收机电路，以全单片化集成的芯片MC3363为核心，性能指标灵敏度达到100dB。接收机采用电池供电，稳压电

2、路提供稳定电压。利用单片机扩展键盘和液晶显示器，采用PT2262/2272芯片电路实现语音通信和英文短信业务的编码/解码，以及对台号的选择功能。经过分析与计算，各项性能指标符合系统设计要求。关键词：锁相环；压控振荡器；编码/解码；单片机The Design of Simplex Wireless-calling SystemAbstract:A integrated simplex wireless-calling system consists of two parts: transmission part and receive part.The transmission part ado

3、pts the phase-locked loop of frequency synthesizing technology and uses the chip of MC145152 made by MOTOROLA to compose the core.It locks the frequency of the carrier-wave at 35MHz. The frequency modulation is realized by the integration voltage control oscillator chip of MC1648.The end power ampli

4、fier uses the audion 2SC1970 working in the third magnifying state,it improves the efficiency of the magnifier and the power of the output matches the requirement 40mW.The receive part uses low power dual coneversion FM receiver, the chip MC3363 is the core of radio reception integration,The sensiti

5、vity reaches 100dB. The pile keep up receiver working,stable circuit afford the voltage. It uses MCU extended with keyboard and LCD and PT2262/2272 coding/decoding circuit to realize the data transmission operation as well as the platform-choosing function.After analyzing and calculating,every deman

6、d can be realized.Key word: PLL;VCO; Coding/Decoding; MCU第1章 绪 论1.1 本课题的意义单工无线呼叫系统设计中包含有通信的原理和技术，不仅是信息工程高级专业技术人员所必需掌握的，也是从事相关产业的普通技术人员、管理人员和营销人员应当了解的，并把它应用于信息产业中。 单工无线呼叫系统的实现具有单向性，完成的是信息的单方面传输，这是研究半双工和全双工通信的基础。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，对以后增加图片传输、多媒体音乐、无线上网和电子商务的套餐具有重要的意义。以单工无线通信系统的设计为基础，人们进行了不

7、断的探索和研究。在未来几年内通信系统将会有更令人惊奇的发展。光纤如今已经成为了一种非常重要的传输媒介，并且仍然以迅猛的速度在发展。包括话音和视频传输在内，由模拟向数字方向的发展仍在继续。现在人们很难准确地预测通信在未来的发展状况，以单工无线呼叫系统设计为开端，蜂窝电话和传真已经出现了很多年，并且曾一度被认为不久将会过时，但是在过去的几年中蜂窝电话和传真这两种技术仍然在迅速发展。大概有关未来通信技术唯一可以确定的就是：它将给人们带来无限的惊喜。1.2 通信发展的历史和前景1837年莫尔斯(Samuel Morse)发明了电报码，即莫尔斯电码，从而使电子通信进入了实际应用阶段。虽然此前已经出现了电

8、子信息传送系统，但他第一次成功地开始了其商业化运作。莫尔斯的电报系统包括发射机、接收机和传输信道，具备了通信系统的所有基本要素。其中发射机由电话键盘和电池组成，可以将信息转换为电信号(或者也可以记录在纸带上)，传输信道就是电线。从1866年开始，电报线路也可以在水下铺设，到1898年，已经有12条海底电缆横跨大西洋。1876年贝尔(Alexander Graham Bell)发明了电话，开始了利用电子话音进行通信的时代。从此电话系统逐渐发展，现在不管你身在何处，都可以通过电话和世界各地的朋友进行交谈。当然这个过程是逐步实现的，起初电话系统不包括任何电子器件，随着电子管和晶体管的出现，电话系统中

9、使用了放大器，从而大大增加了信号的传输距离。在不易铺设电缆的地方还可以采用无线通信链路，而且现在无论是传输系统还是交换系统都已进入了数字时代。无线通信是通信领域的一个非常重要的方式，麦克斯韦(James Clerk Maxwell)于1865年建立了其理论框架，而赫兹(Heinrich Rudolph Hertz)于1887年通过实践证明了其可行性。19世纪末20世纪初时无线电话开始投入实际使用，当时主要用于航船和海岸、航船和航船之间的通信联系。1901年马可尼(Guglielmo Marconi)首次成功地进行了跨大西洋的无线通信。早期的无线电发射机采用的是放电器的方式，这并不适用与话音通信

10、。到了1906年，一些发射机使用了专门设计的高频交流发电机，并且用于进行话音传输的实验。具体方法是将一个1KW的放射机连接到传声器上，并且连接发射天线，当时的传声器还是水冷式。常规的无线电广播直到1920年才开始出现。随着技术的不断发展，发射机和接收机逐渐使用了电子管。1904年弗来明(John Ambrose Fleming)爵士发明了二极管，而1906年弗里斯特(Lee De Forest)又发明了可以用做放大器的三极管。到了20世纪20年代末期，无线电广播已经变得在普通不过了，人们开始把注意力又转移到了对电视的研发上面。美国和欧洲的一些国家在第二次世界打战之前就已经开始了这方面的工作，二

11、战结束后电视机已经在全世界范围开始使用了。从此以后发射机的结构越来越复杂，包括多路放电器、旋转式放电器、交流供电以及复杂精致的调谐系统，直到后来被电子管取代。到了20世纪60年代后，随着半导体、计算机和激光技术的出现和发展，传输字符和计算机数据的数字通信技术进入了高级发展阶段。由于这种高级数字通信技术在许多方面都优于模拟通信，甚至像语音、图像一类的模拟信号也希望采用数字通信技术来传输。近年来，数字通信得到迅猛的发展，人们不会满足简单的语音和短信通信，实现了图片彩信、手机上网、电子商务等3G技术，未来需要我们对通信系统不断探索和研究的路还很长。21世纪的电信技术正进入一个关键的转折点，未来十年将

12、是技术发展最为活跃的时期。未来无线通信技术发展的主要趋势是宽带化、分组化、综合经、个人化。信息化社会的到来以及IP技术的兴起，正深刻的改变着电信网络的面貌以及未来信息技术发展的走向。1.3 通信系统组成在当代社会里，信息这个词高度概括可我们这个社会的现代化特点，在社会的信息化程度快速提高的过程中，集成电路(IC)芯片不可替代的作用也越来越明显。通信技术是信息技术的一个重要子类，虽然信息工程具有宽泛的覆盖面，且现代信息处理与存储技术越来越发精湛，但通信业的崛起却具有更大的社会意义和效益。通信的含义无论从中文 “通讯”或英文Communication来看，名词本身就在很大程度上体现了通信的定义。通

13、信系统具有很广泛的内涵，并有多个层次。一般地，利用传输信道或通信网，将具有收、发信息功能的终端设备由信道或链路有机连接起来，这些实施信息传输的设备集合，称为通信系统。图1.1示出了一个通信系统的基本构成框图，同时也包括点与点间、点与多点间，以及多点之间的信息传输系统所涉及功能单元的有机结合。图1.1通信系统基本组成框图噪声源信宿发端设备收端设备信源信道通信系统按工作方式分，可分为单工(Simplex)、半双工(Half-duplex)和全双工(Duplex)。这三种方式的例子如单向广播、步话机、固定电话和移动电话等。通信系统的构成根据通信业务特征、信道类型、传输方式等可有多种类型。模拟系统已成

14、为传统技术，数字通信系统在终端要涉及很多信号处理与交换设备，计算机数据通信又提供了一套特殊的标准接口，传输、控制等一系列协议，多媒体通信系统涉及多种媒体集成、同步与交互功能等，更为复杂。1.3.1模拟通信系统模型传输模拟信号，消息源为模拟的，经过输入转换器得到模拟信号。发送设备包括很多部件，如调制、放大、滤波和天线等。在方框图中只画出了调制器，其原因一方面是为了突出调制器的重要性，另一方面其它部分可以认为是理想线形的，对信号传输可以看作不产生失真，不引入噪声。同样接收设备只画出一个解调器，图1.2就是一个最简化的模拟通信系统。信源信宿解调信道调制噪 声图1.2 模拟通信系统模型1.3.2数字通

15、信系统模型数字通信系统有多种，例如数字电话系统、高速计算器并行数据处理传输系统、数字电视信号传输系统等，可以把它们都归纳为图1.3所示的数字通信系统模型。信源信源编码同 步噪 声压缩编码信宿信道编码保密解码信道信道编码压缩解码调制保密编码解调信源解码图1.3 数字通信系统模型一个较为完善的数字通信系统，除了发送与接收端，还有传输信道及收发同步系统等，现分别介绍个部分的功能与作用。（1） 源信息格式(format)源信息格式是信息采集后的源信息最初表示方式，如模拟电信号的限带波形，图像信号的扫描像素集合或其红绿蓝三个基本分量的PCM编码。信源格式为信源编码做好了基本格式的准备，其中还包括信源编码

16、前去噪、限带等的预处理。（2） 信源编码为了提高信息的有效性，在源信息中可能存在某种程度的冗余“信息”及根据需要的质量标准，可以去除其中次要信息，因此提高有效性的措施为采用去相关及压缩编码，即用更少的编码位数来表示符合一定接受质量的更多源符号，其基本原理是香农率失真理论，其基本技术如无失真预测编码和有损正交变换编码等。（3） 信道编码经过信源码的码字序列，均应认为是重要信息，因此如果在传输与接收判决中发生错误或超出限定的符号误差概率，则会不满足接收者的质量要求。如果信源码字之间互为正交或不相关，则有一定的抗干扰能力，或者基带码流的码符号选用某些合适的码型，也有一定的抗干扰性。最好的方法是根据信

17、道环境的特性，将信源码字中按一定规则适当加入冗余码元，构成差错控制码，可以根据不同的结构和冗余位多少，提供1位或多位自纠错或通过反馈重发纠错能力。（4） 信道复用信道复用(Multiplexing)是通信系统中很重要的组成部分。其基本功能是使多种信息流共享同一信道，提高通信资源利用率。如目前无线正在使用整个频段跨越1051012Hz的频率资源，各个不同频段和频点用于各种类型的无线信号传输，必须采用频分复用(FDM)。基于有线信道的基带传输，多采用时分复用(TDM)。（5） 调制 调制是信号的一种变换过程，通常是将不便于信道传输的基带模拟信号或编码符号序列，或其波形序列作为调制信号，去控制一个适

18、于信道传输特性的载波，使其某一两个参量正比地受控于调制信号。载波为正弦信号时的调制方式称为连续波调制。此时若调制信号为模拟信号，可提供模拟(线形)调幅和模拟调角(又分调频与调相)；若调制信号为数字代码，相应的调制方式分为数字调幅、调频、调相，均称为数字信号的载波传输，仍为模拟传输方式。调制是实现复用的重要环节，同时多元调制可提高信道频带利用率，不同的调制方式的抗干扰性能也不同。调制系统的信号性能尚与调制信号的设置有关，并且接收与判决的方式也影响接收的质量。（6） 同步 在数字信号传输和采用相干接收或最佳接收方式的模拟调制系统中，尚有一个非常重要的控制单元，即同步系统。它可以使通信系统的收、发两

19、端，以精度很高的时钟提供定时，以便系统中的数据流能与发信端同步地恢复原信息。同步准确性对通信质量有很大影响，从功能和实现环境的方法不同，同步可分为四种方式：a 载波同步在数字或模拟调制系统中，为了以相干或相关解调方式准确恢复原信息，接收端提供的本地载波应与接收到的已调信号载波严格同频或同相。b 位同步应用数字信号基带与频带传输系统，以一定码型的脉冲编码波形序列，直接进入基带信道传输，接收两端的位定时系统，可以确保系统有一致的时钟，以便有序、准确的对失真的接收波形进行定时抽样，而正确判决原发送信息。c 帧同步数据信号传输，往往要按一定规则划分为一定规模的分组数据块，可称其为信息帧。不论帧的大小，

20、均在发送前加有帧头与帧尾的额外开销，以便接收时正确认定逐个帧的完整性。d 网同步在目前通信网发达的时代，很多通信系统是通过网络功能构成的。地区网或全国网必须设有网同步，据网络的类型或要求不同，网络同步的定时时钟可取自国际1级时钟或地方时钟。实现同步的方法很多，同步系统可看做通信网正常运行的中枢神经系统。1.4 系统的实现思想随着现代电子技术的发展，许多通信集成芯片应运而生，如编码/解码芯片、大规模信号发射/接收芯片和集成控制芯片，这些芯片大大简化了系统电路设计的复杂性，并且使得信号传输速率更快，效率更高。同时信号传输过程中加入差错控制电路，使得误码率大大降低。硬件组成的电路灵活性能较差，这就要

21、求我们利用许多成熟的软件系统来辅助硬件系统的设计，如许多可编程器件的数值可以通过DSP,FPGA以及单片机来预置，这就减少了硬件的投入，同时使设计出来的系统更加灵活化和人性化，这设计利用单片机作为辅助软件。1.5 本论文研究的内容本论文研究单工无线呼叫系统的设计，由发射和接收两大部分组成。实现主站至从站间的单工语音通信，并能完成英文短信的传输业务。主要研究在无线通信中发射与接收系统中单元电路的设计，其中包括锁相环、压控振荡、功率放大、编码/解码以及接收机芯片MC3363等核心电路。通过三个多月的设计，必须理解单工无线呼叫系统设计的相关知识。能够掌握锁相环(PLL)的工作原理，正确计算分频数N，

22、将载波频率精确的锁定在设计要求范围之内；掌握压控振荡器(VCO)对调制信号的频率调制过程,并合理设置电路中的参数；在接收机设计中能够选择出满足设计要求的中频频率，掌握每个工作级的技术要求并且能够根据需要选择合适的电路类型；掌握无线电接收机电路MC3363的工作原理，完成对35MHz高频信号的接收；实现键盘和显示接口电路的单片机控制；绘制单工无线呼叫系统中发送与接收部分的单元电路图，并完成对系统的仿真。 第2章 设计方案2.1 设计思路在整个设计的过程中，发射部分采用频率合成技术，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、高速分频器和晶体振荡器

23、等组成的数字锁相环路，使发射端的中心频率锁定在35MHz。采用编码/解码电路实现题目所要求的主站具有拨号选呼和群呼功能，以及英文短信传输业务。整个接收电路采用双变频超外差接收机电路，以全单片化集成的芯片MC3363为核心。接收机采用电池供电，稳压电路提供稳定电压。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。所有的设计实现主站至从站间的单工语音通信，并且完成英文短信的传输业务。2.2 系统组成整个系统主要分为发射和接收两大模块，其中发射部分由MC1648芯片构成的压控振荡器、MC145152芯片为核心的频率合成电路、实现高速分频的MC12022芯片、环路滤波器和晶振构成锁相

24、环频率合成器、功率放大阻抗匹配电路、PT2262数据编码电路、单片机进行数据处理、LCD驱动以及显示模块等主要电路组成。发射部分的组成框图如图2.1所示。图2.1发射部分组成框图 接收部分由高频放大电路、本地振荡、收音模块、音频输出模块、数据接收模块、控制模块和显示模块主要部分组成，单片机对键盘输入和液晶显示起控制作用。接收部分的组成框图如2.2所示。图2.2接收部分组成框图2.3 方案选择2.3.1音频信号调制方案采用调频体制。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音频信

25、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。发端用音频调制载波，载波的频率会随着调制信号的幅度变化而变化，利用鉴频器将调制信号恢复，对应的数字调制方式为频移键控（FSK），其特点是带宽宽，但抗干扰能力强，图2.3 为调频发射组成框图。频率合成器音频放大压控振荡器射频缓冲放大器话筒短信图2.3调频发射组成框图2.3.2数据业务的调制方案采用频移键控（FSK）。FSK 有相位连续和相位不连续之分，对于相位不连续的FSK，设计两路频率不同的载波振荡信号，根据调制信号“0”或“1”用电子开关进行切换，从而实现F

26、SK 调制。相位连续的FSK 调制技术可通过可编程逻辑器件实现。调频系统与调幅系统相比，具有较强的抗干扰能力，因此选用FSK为数据业务的调制方法。音频信号与数据业务总的调频原理如图 2.4 所示。语音信号数字信号切 换调频图 2.4 调频方式原理图2.3.3载波的产生方案 载波信号发生器是主机发射的重要组成部分，能够产生等幅高频率正弦信号，其振荡频率应相对稳定。采用PLL频率合成技术，用MC145152和VCO电路进行频率合环控制，所以存在反馈，因此能得到精度和稳定度很高的频率信号，本题目30MHz40MHz之间，本设计选定35MHz作为载波信号。采用频率合成法产生的高频振荡信号的频率稳定度接

27、近晶振的频率稳定度，可达10-510-6，且失真度很小。图2.5为PLL频率合成的原理框图。图2.5 频率合成原理框图2.3.4接收机方案采用MC3363作为接收机电路的核心IC。MC3363芯片是一个窄带无线电接收机电路，其片内包含有射频放大器三级管、两个本振电路、两个混频器、正交鉴频电路、FSK数据检测限幅比较器、表头驱动电路、载波检测电路和静噪电路，还有用于频率合成器的第一本振缓冲输出电路等。MC3363的接收射频范围很宽，常用于200450MHz的VHF波段。工作电压范围也很宽VCC=27V，而且适合底电压工作。功耗小，在VCC=3V时，耗电电流为3.6mA（不包括射频放大器三极管），

28、功耗仅为10.8Mw。灵敏度高，在使用内部射频放大器三极管，输出信纳比为12dB时，输入灵敏度为0.3V。MC3363的接收信号强度指示器（RSSI）动态范围为60dB，因此可以实现60dBAGC控制功能。MC3363集成了整个双变频超外差接收机电路，作为接收部分的核心有明显的优势。2.3.5数据传输方案采用微控制器和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/解码功能的集成芯片，作为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。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），

29、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；在接收端，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，通过微控制器进行解码后在液晶上显示所发送的英文短信内容。采用常用的PT2262/2272编码/解码电路，可靠性高，且与系统兼容。 2.3.6自动控制方案基于单片机技术的控制方案。单片机通过对程序语句的顺序执行来建立与外部设备的通信，并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，它最主要的特点是串行处理特性。单片机技术比较成熟，开发过程中可以利用的资源和工具丰富，并且价格便宜。鉴于本设计中，传

30、输速率不是很高，通信距离仅5米，单片机的资源已经能满足设计的需求，而FPGA（现场可编程逻辑门阵列）的高速处理的优势在这里却得不到充分体现。因此本设计的控制方案模块拟选用上述基于单片机的技术。2.3.7键盘输入方案在单工无线呼叫系统的主站部分，由于需要比较复杂的控制逻辑，因此选用一个77 的行列式键盘。至于在单工无线呼叫系统的从站部分，需要的控制逻辑相对比较简单，因此使用独立按键已足以应付。PS2 协议的键盘，只需要占用两个IO 口（一条数据线和一条时钟线）就能拥有非常多的按键（如标准的计算机键盘）。要在软件上实现比较复杂的PS2 接口协议的解码程序，接口程序若写得不好容易产生误码。2.3.8

31、显示模块方案考虑到要有良好的使用感觉和友好的人机界面，采用LCD 液晶显示器作为显示电路的核心是最佳的选择。使用LCD 液晶显示器，不仅控制简单，而且显示的数据量大。由于市面上大多数的LCD 液晶显示器里面都已集成了MCU，使得LCD 的控制相当简单。采用液晶显示可以使显示多样化，降低系统的功耗。点阵字符式液晶显示器是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量字定义符号的显示器。它如此强大的显示功能，当然可以完成本次设计中英文短信传输业务的要求。第3章 无线发射电路设计3.1 发射机体系结构3.1.1发射机系统要求对发射机的要求是多方面的，功率、频率是最基本的。现代通信体制对发射机的要求侧重于高纯

32、度频谱及线形度。设计无线电发射系统，应考虑的技术指标如下：(1) 信息的性质（信息的性质是指语言信号还是图像信号，是模拟信号还是数字信号，以及基带所占的频带宽度）；(2) 发射功率大小，发射机中心频率；(3) 发射信号频谱纯度要求，杂散及谐波要求；(4) 发射机频带宽度，频带内功率波动；(5) 是否需要ALC（自动电平控制）；(6) 发射机线形度要求。本次单工无线呼叫系统设计中主要考虑到发送信息的性质，即语音与英文短信，且规定发射功率大小和发射机的中心频率。发射机的目的是调制基带信号，然后上变频到载波频率WC射频。发射机也需要充分的功率放大，同时不能产生信号失真和邻近信道干扰。为实现最好的设计

33、，通常根据实际需要在各种不同的调制方案之间进行权衡。3.1.2发射机体系结构本设计采用的是基于锁相环的直接调制压控振荡器调频电路，锁相环（PLL）可作为一个频率乘法器，用于调频和上变频。压控振荡器的输出频率受自身参数、控制电压的稳定性、温度、外界电磁干扰等因素的影响，往往是不稳定的。因此可以加入自动相位控制环节，即锁相环，来稳定发射频率。发射频率经反馈，与晶振产生的标准信号做比较，在锁相环的跟踪下，发射频率始终向标准信号逼近，最终被锁定在标准频率上，达到与参考晶振同样的稳定度。在锁定状态，若锁相环具有输入频率Fref和反馈分频器，则输出频率Fout为 (3-1)在式(3-1)中：N为分频器的分

34、频比。为了获得上变频调制信号，可对Fref进行调制，或者让分频比N随发射信号变化。一个基于锁相环的直接压控振荡器调制发射机，如图3.1所示。在这种体系结构中，由压控振荡器（VCO）直接调制基带数据。工作过程如下，压控振荡器由锁相环操作以准确地设置载波频率，将基带数据加到压控振荡器的控制电压上。该方法的优点是集成度高且功率低。因为压控振荡器可实现频率变换和调制，所以需要的硬件更少。RefVCOPDNLPF发射数据、音频信号Out图3.1基于锁相环的直接调制压控振荡器发射机体系结构3.2 载波产生电路3.2.1锁相环的工作原理一个典型的锁相环（PLL）系统，是由鉴相器（PD），压控荡器（VCO）和

35、低通滤波器（LPF）三个基本电路组成，被控参量是相位，如图3.2所示。如何利用相位差信号实现无频差的频率跟踪呢？可用图3.3所示的旋转矢量来说明图3.2 锁相环路的基本结构图3.3 频率跟踪的旋转矢量图解设旋转矢量和分别表示鉴相器输入参考信号 和压控振荡器的输出信号Uy(t)，它们的瞬时角速度和瞬时角位移分别为、和、。显然，只有当两个矢量以相同的角速度旋转时，它们之间的相位差才能保持恒定值。鉴相器以此恒定相位差变换成对应的直流电压，去控制VCO的振荡角频率，使其稳定地振荡在与输入参考信号相同的角频率上，这种情况称之为锁定。反之，两者角频率不相等，相位差不恒定，则称之为失锁。若某种原因使偏离了，

36、比如说 fr 或fv 的相位超前fr ,则 变为低电平而仍为高电平；如果fv fr 或者fv 的相位滞后fr ,则跳为低电平而 保持为fv = fr并fv与fr同相,则和保持高电平。仅在一个很短的时间内二者同时为低电平。其波形如图3.10所示。引脚9（MC）为模式控制端，输出的模式控制信号加到双模分频器即可实现模式变换。在一个计数周期开始时，“MC”处于低电平.一直到A下行计满它的编程值为止，然后“MC”跳为高电平，并一直维持到N计数器下行计满编程的剩余值（N-A）。N计数器计满量后，“MC”复位为低，两个计数器重新预置到各自的编程值上，再重复上述过程。引脚28（LD）为锁定检测端，用于锁定输

37、出信号。当环路锁定时（即同频同相）该信号为高电平；当环路失锁时，LD为低电平。图 3.10 和波形图3.2.5载波产生电路设计（1）频率控制字计算锁相环电路MC145152是大规模集成锁相环，集鉴相器、可编程分频器、参考分频器于一体，分频器的分频系数可由并行输入的数据控制，其内部框图如图3.11所示。图3.11 MC145152内部框图1参考分频参考晶振从OSCIN、OSCOUT接入，芯片内部的R参考分频器提供8种不同的分频系数，对参考信号进行分频。R值由RA0，RA1，RA2设定，如表3.1所示。本设计中采用10.24MHz温度补偿晶体振荡器，频率稳定度可达10-510-6。RA0RA1RA

38、2101时，即R1024，对晶振频率进行1024分频得到10KHz的参考频率信号。表3.1 MC145152参考分频器分频系数选择表。表3.1 MC145152参考分频器分频系数选择表2可编程分频由于发射部分的频率高达35MHz，MC145152的电路无法对其直接分频，必须先用ECL电路的高速分频器进行预分频，把频率降低，然后由MC145152继续分频，得到一个参考频率相等的频率，并进行鉴相。为使分频系数连续可调，可编程分频电路采用的是吞咽脉冲计数法，它由ECL（非饱和型逻辑电路）的高速分频器MC12022及MC145152内部的A减法计数器，N减法计数器构成。如图3.12所示。单片机图3.1

39、2 吞咽脉冲计数器原理图 MC12022典型应用电路如图3.13所示。MC12022有64和65两种分频系数。M为其控制端（从MC145152的9脚输出，输入MC12022的6脚）。M为高电平时，MC12022以P165为分频系数，M为低电平时则以P64为分频系数。N 和A是可预置数的减法计数器，由并行输入口分别预置6位的A值和10位的N值。PD为数字鉴相器。fo为压控振荡的输出频率（即发射频率）。吞咽脉冲计数器开始计数时，M的初值为1，A和N两个闭，停止计数；而N计数器中还有NA个数，它继续计（NA）P个输入脉冲后，输出一个计数器被置入预置数并同时计数，当计到A（P+1）个输入脉冲（fo）时

40、，A计数器计完A个预置数，M变为0；此时A计数器被控制信号关脉冲到鉴相器PD。此时一个工作周期结束，和N值被重新写入两个减法计数器，M又变为1，接着重复以上过程。整个过程中输入的脉冲数共有QA（P1）+(N-A)P=PN+A，也就是说，该吞咽脉冲计数器的总分频系数为PN+A。可见，采用吞咽脉冲计数方式，只要适当选取N值与A值，就能得到任意的分频比。为实现锁相，必须有，反过来，由于，改变N和A的值，也能改变，这就是输出频率数字化控制的原理。A计数器为8位，因此A值最大为63，MC12022的P值为64。3参考分频比和可编程分频比计算本次设计中，设置参考频率10kHz，则输出频率 (3-11)要使

41、发射频率为35MHz，先令A0， 则 (3-12)取N 54110110B，得APN=(3510MHz/10KHz)645444101100B (3-13)由此可得，即给MC145152的N9N0和A5A0口预置相应的数值，这就实现了对发射频率的控制。（2）环路滤波器设计环路滤波器是滤除鉴相器输出电流中的无用组合频率分量及其它干扰成分，提高环路的稳定性。在设计中由运放芯片MC33171构成了有源比例积分滤波器。如图3.13所示。图3.13有源滤波器首先选择合适的电容C，然后，再根据已知参数计算R1和R2的值。 (3-14) (3-15)在上式中，为压控振荡器电调灵敏度，为比相器灵敏度，是运放的工作电压。 N为总分频次数，为锁相环路的阻尼系数，的合适取值范围是在0.51之间，通常选择最佳起始点0.707；为环路自然谐振角频率，值的选择将直接影响环路滤波特性和捕捉时间，为了保证环路对噪声有较好的抑制，应该远小于鉴相频率，通常可按式(3-16)选择。