語音/文字短信無線發射機設計
1.系統組成
語音/文字短信無線發射機的系統方框圖如圖1所示，由集成電路MC1648、MC145152、MC12022、低通濾波器和晶振構成鎖相環頻率合成器、音頻處理器、數據編碼器、AT89S52單片機、按鍵、128×64點陣型LCD等部分組成。
圖1 語音/文字短信無線發射機的系統方框圖
2.電路設計
（1）壓控振蕩器電路（VCO）
VCO主要由壓控振蕩器芯片MC1648、變容二極管V149以及LC并聯諧振回路構成。電源采用+5V的電壓。
MC1648需要外接一個由電感和電容組成的并聯諧振回路，電容采用一對串聯變容二極管，背靠背與電感相連，調節加在變容二極管上的電壓值，使VCO的輸出頻率穩定在35MHz。在工作頻率時，為達到最佳工作性能，要求LC并聯諧振回路的QL≥100。VCO電路圖如圖2所示。
圖2 壓控振蕩器（VCO）電路圖
VCO產生的振蕩頻率范圍和變容二極管的壓容特性有關。變容二極管的CVD的大小受所加偏置電壓U控制。對于fc=35MHz，CVD=20pF，利用公式
計算可得L=1.04μH。
MC1648引腳端3為緩沖輸出，一路供前置分頻器MC12022，一路經功率放大后輸出。該芯片的引腳端5是自動增益控制電路（AGC）的反饋端，由于本設計的頻率固定在35MHz，且其反饋幅度不大，因此引腳端5經電容接地。
（2）鎖相環電路
VCO的輸出頻率受自身參數、控制電壓的穩定性、溫度、外界電磁干擾等因素的影響，往往是不夠穩定的。因此可以加入自動相位控制環節，即鎖相環，來穩定發射頻率。發射頻率經反饋，與晶振產生的標準信號做比較，在鎖相環的跟蹤下，發射頻率始終向標準信號逼近，最終被鎖定在標準頻率上，達到與參考晶振同樣的穩定度。
鎖相環電路采用MC145152芯片，MC145152芯片集鑒相器、可編程分頻器、參考分頻器于一體，分頻器的分頻系數可由并行輸入的數據控制。
①參考分頻
參考晶振接入MC145152的OSCin、OSCout引腳端，芯片內部的÷R參考分頻器提供8種不同的分頻系數，對參考信號進行分頻。R值由其引腳端R[FS:PAGE]A0、RA1和RA2設定，RA0RA1RA2設定范圍為000～111，對應的分頻系數為8～2048。本設計中，參考晶振為10.24MHz，所以取RA0RA1RA2＝101時，即R＝1024，對參考晶振頻率進行1024分頻。
②可編程分頻
為使分頻系數連續可調，可編程分頻電路采用的是吞咽脈沖計數器，由ECL的高速分頻器MC12022及MC145152內部的÷A減法計數器，÷N減法計數器構成。如圖3所示。
MC12022有64和65兩種分頻系數。M為其控制端（從MC145152引腳端9輸出，輸入到MC12022引腳端6）。M為高電平時，MC12022以P＋1＝65為分頻系數，M為低電平時則以P＝64為分頻系數。÷N 和÷A是可預置數的減法計數器，由并行輸入口分別預置6位的A值和10位的N值。PD為數字鑒相器。fo為VCO輸出頻率（即發射頻率）。
采用吞咽脈沖計數方式，只要適當選取N值與A值，就能得到任意的分頻比。為實現鎖相，必須有fo/（ PN+A）= fr。反過來，由于fo＝fr×（PN+A），改變N和A的值，也能改變fo，實現輸出頻率數字化控制。
÷A計數器為8位，因此A值最大為63，MC12022的P值為64。如果參考頻率fr＝10kHz，則輸出頻率
fo＝（PN＋A）fr＝（64N＋A）×10kHz
本設計中，要使發射頻率為35MHz，先令A＝0， 則
N＝(fo/ fr－A）/P=（35×106/10×103）/64=54.69
取N ＝54＝110110B，進而有
A＝(fo/ fr)－PN=（35×106/10×103）－64×54＝44＝101100B
由此可得，利用單片機給MC145152的N9～N0和A5～A0口預置相應的數值，即可實現對頻率的控制。
圖3 吞咽脈沖計數器原理圖
③鑒相
本設計采用的鑒相器集成在MC145152中，是一種新型數字式鑒頻/鑒相集成電路，具有鑒頻和鑒相功能，不需要輔助捕捉電路就能實現寬帶捕捉和保持。
（3）功率放大電路
末級功放選用三極管2SC1970，工作在丙類放大狀態，采用感性負載，輸出功率達到20mW。當放大器的輸[FS:PAGE]入信號υt為正弦波時，集電極的輸出電流ic為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用獲得輸出基波電壓υc1、電流ic1。
（4）天線阻抗變換電路
根據MATLA仿真，對于1m長的拉桿天線，當f=35MHz時，其等效阻抗為Z=R+jX=5.44-j115.1，呈容性。要使發射機的輸出阻抗50Ω與天線匹配，必須對發射機的輸出電路添加降阻匹配網絡，及采用串聯諧振，抵消天線呈容性負載的影響，使天線輻射出去的功率達到最大。
本設計的阻抗變換電路如圖4所示。該電路采用兩節LC網絡，從50Ω→16Ω→5.4Ω逐步變換阻抗。串聯連接L3來抵消天線呈容性負載的影響。在fo=35MHz時，計算出：C1≈160.8pF，L1≈76nH，C2≈281.2pF，L2≈13.4nH，L3=523.49nH。
圖4 阻抗變換電路
（5）編碼電路
編碼電路采用具有地址和數據編碼功能的編碼芯片PT2262， PT2262輸出的編碼信號由地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字。PT2262發射芯片地址編碼輸入有 “1”、“0”和“開路”三種狀態，數據輸入有“1”和“0”兩種狀態，用加入到各引腳端的不同狀態，來確定相應地址和數據的編碼，從輸出端Dout輸出。6個數據位（D0～D5） 由單片機引腳端（P20～P25）預置，同時6個地址碼也由單片機引腳端（P00～P05）預置。Dout輸出的信號通過左聲道加入到VCO電路中的變容二極管上進行調制后發射出去。通過改變引腳端15（OSC1）和16（OSC2）之間所接的電阻值，可改變Dout輸出頻率。
（6）發射機控制、顯示和鍵盤電路
發射機控制器采用單片機AT89S52，利用PT2262編碼器芯片和AT89S52單片機實現文字短信數據傳輸業務以及對機號的選擇與控制等功能。文字短信數據可采用按鍵或者鍵盤輸入，輸入音頻輸入和文字短信輸入可自動轉換；顯示采用128×64點陣型液晶顯示。
3. 發射機的程序設計
發射機的程序主要可分為按鍵處理模塊、液晶顯示模塊、數據處理模塊以及字符轉換模塊等幾部分，程序流程圖如圖6所示。
圖6 發射機主程序流程圖
4. [FS:PAGE]系統抗干擾措施
在本發射機系統中既有低頻信號，又有中頻和高頻信號；既有模擬信號，又有低頻基帶的數字（脈沖）信號和鎖相環生成的各種頻率的數字（脈沖）信號。各種信號交叉調制，會形成頻譜很寬的內部干擾信號，加上外部各類干擾信號的竄擾。這些干擾信號不僅影響音頻信號的傳輸質量，更重要的還會影響主從站的呼叫，文字短信的傳輸質量，造成呼叫出差錯和文字短信出錯誤。系統采用的抗干擾措施有：
① 將發射機調制器之前音頻輸入級加以屏蔽，防止50Hz交流信號干擾和數字（脈沖）信號干擾。
② 電源隔離。模擬部分和數字部分的電源單獨供電，如共用一個直流穩壓電源，必須采用電感和電容等去耦電路。
③ 地線隔離。由于電路中既有數字電路又有高頻電路，繪制PCB板時需將高頻地和數字地分開，以及高頻電路用金屬屏蔽隔離，以減小交叉調制等干擾。PCB板地線設計盡可能的粗，甚至大面積接地，除了元器件引線、電源走線、信號線之外，其余部分均作為地線。同時模擬地要與數字地分開。
④ 模數隔離。模擬部分會受數字部分的脈沖干擾影響，繪制PCB板時，必須將數字部分和模擬部分的布線拉開一定的距離。
⑤ 數數隔離。本系統采用了鎖相環，會產生各種頻率的脈沖信號。呼叫信號和文字短信也是數字信號，這兩類數字信號要相互隔離，若前者干擾后者，造成呼叫或文字短信傳遞出差錯，而后者干擾前者造成分頻錯誤，從而影響鎖相的穩定的。
⑥凡是用電解電容作為去耦電容的地方，一定要并接一個容量較小的瓷片電容，并千萬注意電解電容的極性不能反接，否則會產生很大的噪聲干擾。
5. 結束語
所設計的發射機，發射頻率為35MHz，發射峰值功率達到20mW，頻率穩定度和準確度均達到了10-5，可傳送語音信號，語音信號輸入可采用話筒和線路輸入，可傳送文字短信，音頻輸入和文字短信輸入可自動轉換，文字短信輸入可采用按鍵或者鍵盤輸入，液晶顯示，操作方便。與語音/文字短信無線接收機配套，在智能家居系統中應用效果良好。