基于PLL和TDA7010T的无线收发系统设计

刘育峰，赵予铨，赵孟强，尹继武

（陕西理工学院 电信工程系，陕西 汉中723003）

无线收发系统在工程上应用广泛，设计一种基于PLL和TDA7010T的无线收发系统。发射电路采用锁相环频率合成器技术[1]，输出载波为 33.984 MHz，稳定度达 4×10－5，准确度达 3×10－5，接收电路采用TDA7010T集成器件，其单片单声道便携式调频收音机集成电路的重要组成部分，具有频锁相环（FLL）系统，70 kHz低中频使得系统工作稳定可靠。通过调整谐振回路电容的大小可选择接收频率，外围电路极其简单。

1 系统总体设计

本系统由发射电路、接收电路和控制电路组成。发射电路将来自话筒模拟信号或控制电路的数字信号经锁相环（PLL）调制电路调制后，由天线发射出去[2]；接收电路接收并解调来自天线的小信号再将其送入末级功放放大，然后将语音信号送至扬声器处理，将短信送至单片机处理；控制电路由单片机最小系统和编解码器组成，可实现英文短息的编写和显示。整个系统采用5 V供电。

2 硬件电路设计

2.1 发射电路设计

发射电路的设计如图1和图2所示，由集成频率合成器MC145151、无源低通滤波器、集成压控振荡器MC1648和前置分频器MC12022组成[3]。其中MCl648需外接1个由电感和变容二极管组成的谐振回路，改变R7的大小，确保变容二级管A点的电压在1.5～3.5 V之间，使MC1648进入锁定状态。MC1648引脚3输出的信号经前置分频器MC12022分频，其分频系数有4种，在该电路中选用分频比M=64。分频后的信号送入MC145151，其内部有R分频器和N分频器，分别对晶振的参考信号fx和输入信号fi分频。分频后的2路信号送至内部鉴相器，鉴相器输出信号经外接低通滤波器滤波后控制压控振荡器。环路锁定后，满足以下基本关系为：fx/R=fi/N=fvco/（MN），即： fvco=MN（fx/R）

图1 集成频率合成器和无源低通滤波器

图2 集成压控振荡器和前置分频器

MC145151 的 RA0、RA1、RA2 分别置为“1”,“0”,“1”，即 R=2 048，选 fx=2.048 MHz的晶振，可计算出，拨码开关的N值每增加1，压控振荡器的频率步进为64 kHz。例如，取N=（531）D=（00001000010011）B，M=64，fx=2.048 MHz，R=2 048，则可得 fvco=33.984 MHz。通过拨码开关选定N值，即设置载波频率。

话筒采集的语音信号经以9018为核心的三极管放大器放大后送至跳线端con1，编码后短信数字信号送至con2，通过选择con1、con2的导通与断开决定发送语音信号或英文短信，并能将任意1路被选信号传输至A点。当A点信号电压变化时，引起变容管的结电容变化，导致压控振荡器的瞬时频率发生变化，从而实现调频。

2.2 接收电路设计

图3为接收电路。采用专用频率解调器件TDA7010T，具有FLL（频锁相环）系统，70 kHz低中频使得系统工作稳定可靠，内部集成有压控振荡器。在该器件的引脚4和5之间连接合适的电容、电感来决定本振频率因为发射载波fC=33.984 MHz,所以本振频率fL=fC+70 kHz=34.054 MHz，选 L1=0.2 μH，则本振回路调谐电容 C=110 pF，实际选用80 pF的电容和20 pF／40 pF的可变电容器并联组成。接收信号时，只需调整谐振回路可变电容C15值即可选择接收频率，外围电路简单。从TDA7010T解调输出的信号幅度很小，经LM386进一步放大后，语音信号和英文短信分别送至扬声器和单片机处理。

图3 接收电路

2.3 控制电路设计

控制电路由单片机、液晶显示器、编解码器件组成[4]。其中编码电路由单片机控制PT2262完成英文短信的编写，每1个英文字母对应1个码组，如A对应000000，B对应000001，C对应000010等。英文短信由液晶显示器显示发送的内容，然后将调制信号送至发射电路发送。

解码器采用PT2272，其地址必须与PT2262的地址相同。PT2272将来自TAD7010T的信号解码，送至单片机，由单片机进行查表处理，即接收到的数据是000000则显示A，是000001则显示B，是000010则显示C等，并送至液晶显示器显示所接收到的英文短信[5]。编码和解码电路分别如图4和图 5所示[6]。

3 软件程序设计

控制程序采用Keil C51高级语言开发，程序结构简单，可读性和可移植性强[7]，图6为其编码程序流程，图7为解码程序流程。

4 测试结果

图4 编码电路

图5 解码电路

图6 编码程序流程

图7 解码程序流程

对该系统进行测试,发射电路载波频率的范围为32.832～40.128 MHz，通过改变N值可实现发射频率64 kHz步进；由天线发射的已调信号的Vpp=600 mV；所接收的语音信号清晰，收发英文短信息误码率极小。

5 结论

本系统实现模拟语音信号和数字英文短信的发射与接收，采用PLL技术以保证发射频率稳定度和晶振的频率稳定度在同一个数量级，接收部分采用高灵敏频率解调器TDA7010T，配合使用编解码器PT2262和PT2272，外围电路简单，易于调节，所接收的声音信号经放大后清晰洪亮，英文短信误码率小，整个系统工作稳定、可靠。此外，还可将本系统应用到其他模拟信号和数字信号的无线发射与接收中，只需将调制信号变换为合适的电压加载到调制端A点，便可发射出去，解调信号从TDA7010T的引脚2输出。

[1]李建忠.单片机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.

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[3]李雅静，郑宏兴，狄卫东.新型锁相频率合成器的设计[J].微计算机信息，2008，24（26）：305-307.

[4]张厥盛，郑继禹，万心平.锁相技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.

[5]马 俊，刘晓林.智能键盘字符输入及LCD显示系统设计[J].电子设计工程，2009，17（1）：66-68.

[6]王 凌，李国林，杨继坤.异步FIFO和PLL在高速雷达数据采集系统中的应用[J].电子设计工程，2009，17（10）:91-93.

[7]谭浩强.C程序设计[M].3版.北京：清华大学出版社，2005.