深入学习对讲机原理50问

开发对讲机电路以来，对相关电路的一些总结：希望对爱好的朋友们有点帮助01、中频接收部分的原理？一中频？二中频是多少？采用二次变频超外差方式,第一中频49.95MHZ,第二中频450KHZ。02、RF接收的MPF调谐原理是什么？怎样调谐？作用？03、APC电路的原理是什么怎样实现？发生时的高低功率如何实现？自动功率控制（APC）电路，通过检测末级放大器场效应管Q519的漏极电流来稳定发射的输出功率。电压比较电路U513用设定的参考电压来比较从末级电流所获得的电压。自动功率控制电压与U513输出的自动检测电压和参考电压之间的差值成正比。此输出电压控制场效应管功率放大器，保持发射部分输出功率为常数。发射部分输出功率可以通过微处理器控制APC电压进行调节。04、IF的宽窄带怎样实现？为什么要实现宽窄带？通过声表面波滤波器实现，为了适应不同信道间隔需求。包括25k,20k,12.5k.05、TA31136起什么作用？它的输入信号是什么？它能输出几种信号？都有什么作用？输出和输入有什么关系？是第二中频检测器，将从第一中频输出的49.95MHZ的信号转换成50.4MHZ的音频信号输出；输入的是第二中频信号；输出信号有：反相放大输出、解调的AF信号输出、中频放大信号输出、 06、静噪检测电路怎样实现？MCU如何进行检测此信号？与信噪比有怎样的对应关系？静噪电路：当信号太微弱而只能收到杂声时断掉无线接收器的电子电路。当对讲机对接收信号进行中频解调后，亚音频信号经过滤波、整形，输入到MCU中，与本机设定的CTCSS频率进行比较，然后产生一个电平控制AF MUTE和SP MUTE，从而决定是否开启静音。MCU检测此信号：从中频处理电TA31136输出的音频信号的一部分再次进入调频集成电路，通过滤波器和放大器对其噪声分量进行整流，产生一个和噪声分量相对应的直流电压。送到MCU的模拟端口进行检测。输入的直流电压和一个预先设置的电压值比较大小，根据比较结果控制开放或关闭扬声器的输出。与信噪比的关系：07、RSSI检测电路怎样实现？MCU如何进行检测此信号？RSSI与接收电平有怎样的对应关系？    TA31136的RSSI端根据输入信号电平为中频放大器输出直流电平。08、预加重和去加重电路是如何组成？起什么作用？有怎样的技术指标？ 组成：主要由AK2346中的预加重和去加重电路实现，外围电路也可以实现预加重和去加重功能，预加重由高通滤波器实现，去加重由低通滤波器实现。作用：音质主要取决于预加重和去加重电路技术指标：09、压、扩电路是如何组成？起什么作用？有怎样的技术指标？组成：由AK2346中的压缩扩展电路组成作用：语音处理电路"语音压扩电路和低水平扩张电路的应用"，这对于保真语音有很好的效果。技术指标：10、二音、五音、亚音频、亚音数码、双音多频这几种信令怎样组成？有什么作用？在TC900中是怎样产生和解码的？又是怎样被调制的？答：两音信令，由两个音频信号组成，A Tone + B Tone。 先发A Tone一段时间，然后间隔一段时间，再发B Tone。利用2-TONE信令可选择呼叫相应的对讲机；5 音信令，作用与两音信令相同，区别在于由五种频率组成；CTCSS (Continuous Tone Controlled Squelch System) , 连续语音控制静噪系统，俗称亚音频，是一种将低于音频频率的频率（67Hz-250.3Hz）附加在音频信号中一起传输的技术。因其频率范围在标准音频以下，故称为亚音频。当对讲机对接收信号进行中频解调后，亚音频信号经过滤波、整形，输入到CPU中，与本机设定的CTCSS频率进行比较，从而决定是否开启静音；CDCSS (Continuous Digital Controlled Squelch System)，连续数字控制静噪系统，其作用与CTCSS相同，区别在于它是以数字编码方式来作为静音是否开启的条件；使用CTCSS/CDCSS功能可以避免接收不相干的呼叫。DTMF（Dual Tone Multi Frequency），双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信令有16个编码。利用两音/DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机。11、打开PA能否会产生冲击？如何减少该冲击？12、AK2346都有什么功能？是如何对MSK信令编解码的？MSK解码的最佳的输入电平是多少？如何调整该输入电平？输入信号的信噪比对误码率有什么影响？AK2346功能有：音频处理；收发放大；扰频；预加重和去加重；MSK的编解码；                  限幅的作用；音频压、扩等。外边的模拟正弦信号过来后，通过设置AK2346的control register,1control register 2和volume Register2进行编解码，在解码和编码结束时AK2346会产生一个中断信号通知MCU进行存储数据，然后由MCU通过交织和反转等算法进行运算。最小频移键控追求信号相位路径的连续性，是二进制连续相位FSK（CPFSK）的一种。这种调制方式能以最小的调制指数h=0.5获得正交的调制信号。 13、R5VC387芯片的工作原理是什么？如何解决它和AT24C256的SDL、SCL的数据冲突问题？RTC-INT与MCU是什么关系？CHARGE如何给时钟电池充电？由于共享ｃｐｕ的Ｉ２Ｃ总线，所以会产生一些资源的上冲突问题，是由ＯＳ系统的互斥信号管理来解决，另外由ｃｐｕ分时操作来解决，就是在发R5VC387它的时候，mcu发送它的启动地址不允许AT24C256他在这个时间内操作数据线。（待续）     RF无线射频电路设计中的常见问题及设计原则  RF无线射频电路设计中的常见问题及设计原则 关键词：PCB；无线射频；RF电路；设计
1 引言
    射频(RF)PCB设计，在目前公开出版的理论上具有很多不确定性，常被形容为一种“黑色艺术”。通常情况下，对于微波以下频段的电路(包括低频和低频数字电路)，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。对于微波以上频段和高频的PC类数字电路。则需要2~3个版本的PCB方能保证电路品质。而对于微波以上频段的RF电路．则往往需要更多版本的：PCB设计并不断完善，而且是在具备相当经验的前提下。由此可知RF电设计上的困难。
2 RF电路设计的常见问题
2．1 数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰
    如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

2．2  供电电源的噪声干扰
    射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。

2．3 不合理的地线
    如果RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为l nH,433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 2．4  天线对其他模拟电路部分的辐射干扰
    在PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数／模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟输入端。因为任何电路线路都可能如天线一样发出或接收**信号。如果*DC输入端的处理不合理，**信号可能在*DC输入的ESD二极管内自激。从而引起ADC偏差。
3 RF电路设计原则及方案
3．1 RF布局概念
    在设计RF布局时,必须优先满足以下几个总原则：
    (1)尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路：
    (2)确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔面积越大越好；
    (3)电路和电源去耦同样也极为重要；
    (4)RF输出通常需要远离RF输入；
    (5)敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。

3．2 物理分区和电气分区设计原则
    设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。

3．2．1 物理分区原则
    (1)元器件位置布局原则。元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键．最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件并调整其方向,以便将RF路径的长度减到最小,使输入远离输出。并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。
    (2)PCB堆叠设计原则。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层，并尽可能将RF线布置在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小,这不仅可以减少路径电感,而且还可以减少主地上的虚焊点,并可减少RF能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。
    (3)射频器件及其RF布线布局原则。在物理空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来，但是双工器、混频器和中频放大器／混频器总是有多个RF／IF信号相互干扰．因此必须小心地将这一影响减到最小。RF与IF迹线应尽可能十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块地。正确的RF路径对整块PCB的性能非常重要，这就是元器件布局通常在蜂窝电话PCB设计中占大部分时间的原因。
    (4)降低高/低功率器件干扰耦合的设计原则。在蜂窝电话PCB上,通常可以将低噪音放大器电路放在PCB的某一面,而将高功率放大器放在另一面,并最终通过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带处理器端的天线上。要用技巧来确保通孔不会把RF能量从板的一面传递到另一面，常用的技术是在二面都使用盲孔。可以通过将通孔安排在PCB板二面都不受RF干扰的区域来将通孔的不利影响减到最小。

3．2．2  电气分区原则(1)功率传输原则。蜂窝电话中大多数电路的直流电流都相当小,因此，布线宽度通常不是问题。不过．必须为高功率放大器的电源单独设定一条尽可能宽的大电流线，以将传输压降减到最低。为了避免太多电流损耗,需要采用多个通孔来将电流从某一层传递到另一层。
    (2)高功率器件的电源去耦。如果不能在高功率放大器的电源引脚端对它进行充分的去耦，那么高功率噪声将会辐射到整块板上，并带来多种的问题。高功率放大器的接地相当关键，经常需要为其设计一个金属屏蔽罩。
    (3)RF输入，输出隔离原则。在大多数情况下，同样关键的是确保RF输出远离RF输入。这也适用于放大器、缓冲器和滤波器。在最坏情况下，如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端，那么它们就有可能产生自激振荡。在最好情况下，它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工作。实际上。它们可能会变得不稳定，并将噪音和互调信号添加到RF信号上。
    (4)滤波器输入，输出隔离原则。如果射频信号线不得不从滤波器的输入端绕回输出端，那么，这可能会严重损害滤波器的带通特性。为了使输入和输出良好地隔离。首先必须在滤波器周围布置一圈地。其次滤波器下层区域也要布置一块地，并与围绕滤波器的主地连接起来。把需要穿过滤波器的信号线尽可能远离滤
波器引脚也是个好方法。此外，整块板上各个地方的接地都要十分小心,否则可能会在不知觉之中引入一条不希望发生的耦合通道。
    (5)数字电路和模拟电路隔离。在所有PCB设计中，尽可能将数字电路远离模拟电路是一条总的原则，它同样适用于RF PCB设计。公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的设计更改将可能导致即将完成的设计又必须推倒重来。同样应使RF线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号．所有的RF走线、焊盘和元件周围应尽可能多地填接地铜皮．并尽可能与主地相连。如果RF走线必须穿过信号线,那么尽量在它们之间沿着RF走线布置一层与主地相连的地。如果不可能，一定要保证它们是十字交叉的．这可将容性耦合减到最小，同时尽可能在每根RF走线周围多布一些地，并把它们连到主地。此外。将并行RF走线之间的距离减到最小可使感性耦合减到最小。
4  结束语
    迅速发展的射频集成电路为从事各类无线通信的工程技术人员提供了广阔的前景。但同时，射频电路的设计要求设计者具有一定的实践经验和工程设计能力。本文总结的一些经验可以帮助射频集成电路开发者缩短开发周期．避免走不必要的弯路，节省人力物力。   锁相环的基本组成许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图8-4-1所示。          锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。2．锁相环的工作原理锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图8-4-2所示。鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：      （8-4-1）     （8-4-2）式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压uD为：用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压uC（t）。即uC（t）为：     （8-4-3）式中的ωi为输入信号的瞬时振荡角频率，θi（t）和θO（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为：      即                        （8-4-4）则，瞬时相位差θd为        （8-4-5）对两边求微分，可得频差的关系式为     （8-4-6）上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，uc（t）为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，uc（t）随时间而变。因压控振荡器的压控特性，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu以ω0为中心，随输入信号电压uc（t）的变化而变化。该特性的表达式为     （8-4-6）上式说明当uc（t）随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi的状态不变。 8．4．2锁相环的应用1．锁相环在调制和解调中的应用（1）调制和解调的概念为了实现信息的远距离传输，在发信端通常采用调制的方法对信号进行调制，收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。所谓的调制就是用携带信息的输入信号ui来控制载波信号uC的参数，使载波信号的某一个参数随输入信号的变化而变化。载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。