毕业设计（论文）-基于315兆超再生式无线接收模块的设计与制作

摘 要 I 摘摘 要要 本次课题是基于 315 兆超再生式无线接收模块的设计与制作 20 世纪后期，我 国各种无线电接收模块（或组件）相继面试，采用这种半成品型或具有完整功能的 电子模块，不仅使电子产品体积小、重量轻，还能使通信机的设计和制作得以简化， 产品的稳定性得以提高。产品的小型化，使得我们能够方便的进行携带和使用。接 收模块经历了好几代的变迁，技术指标一代比一代先进，而现在无线接收模块的正 朝着更高性能的方向发展，如适应的频率越来越高，耐温性能越来越好，可靠性的 提高，使用更加方便等等。这些都是未来看得见的变化。超再生式接收机具有电路 简单、成本低廉的优点所以被广泛采用。 随着社会的进步，电子类产品也得到了广泛的发展。而超再生无线发射接收器 件就属于其中发展速度较为迅速的一项电子技术。它是一种无线传播技术，被广泛 应用于日常生活中，例如：车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门 禁系统、非接触 RF 智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、 生物信号采集、机器人控制、无线数据通信、音频信号传输等领域中。 本篇论文就是以设计 315 兆超再生无线接收模块的设计与制作为中心、介绍超 再生式无线接收模块的技术指标极其相关知识理论，其中着重讲述介绍 315 兆超再 生无线接收模块，并附加对相关知识理论及同等类似的产品及其知识理论的介绍。 设计出更多的适合社会发展的电子设备。 关键词关键词：超再生；315 兆；无线：接收 目录 II 目目 录录 摘摘 要要I 目目 录录.II 第一章第一章 无线接收模块的历史发展无线接收模块的历史发展1 1.1 引述 1 1.2 无线接收模块的作用 1 1.3 无线接收的历史 1 1.4 无线接收模块的的发展 1 第二章第二章 超再生式无线接收超再生式无线接收3 2.1 超再生接收的概念 3 2.2 超再生接收的基本原理 3 2.3 超再生式无线接收 3 2.3.1 超再生式无线接收原理综述.3 2.3.2 超再生式无线接收电路的类型演变.5 2.3.3 超再生接收的直线性和非直线性7 2.4 超再生式无线接收的优缺点 9 2.4.1 优点.9 2.4.2 缺点.9 第三章第三章 超外差式接收超外差式接收10 3.1 超外差式接收 10 3.1.1 超外差式接收的概念.10 3.1.2 超外差式接收原理.10 3.2 超再生式接收与超外差式接收的比较 12 4.2 综述 13 第四章第四章 超再生式无线发射与接收超再生式无线发射与接收14 4.1 超再生式无线发射 14 4.2 超再生式无线接收 15 第五章第五章 超再生式超再生式 315 兆兆无线接收模块无线接收模块17 5.1 工作原理 17 5.2 工作条件 17 5.3 优点好处 17 5.4 缺点不足 17 第六章第六章 总结与展望总结与展望19 致致 谢谢20 参考文献参考文献21 附录附录 1 315 兆超再生接收模块成品示意图兆超再生接收模块成品示意图.22 无线接收模块的历史发展 1 第一章第一章 无线接收模块的历史发展无线接收模块的历史发展 1.1 引述 无线接收模块是用来接收无线电信号的，但如何完成该任务取决于接收器 的结构。早期时传输的控制信号的是单一，如超再生式收发报装置一样只能控 制单一的动作，之后过渡到超外差式和音频谐振继电器式等，使得多路信号的 收发成为可能。随着社会的发展和无线电技术的进步，对无线接收模块提出了 更高的要求，不仅要求其具有更低功耗和更高可靠性，而且要具有更低的价格 和更小的尺寸。 1.2 无线接收模块的作用 无论接收器多么简单、多么复杂，其基本功能都是同样的：是将接收天线 接收下来的无线电高频信号转换为相应的高频电流，并通过接收电路还原出原 发射的调制信号。无线接收模块应具有的的基本功能如下： 调谐选频作用。在天空中有很多各种频率的载波信号，要从众多的载波信 号中选出所需要的信号，抑制干扰信号。这就是接收模块调谐选频部分的主要 作用。 放大作用：由于信道的衰减特性，经远距离传输到达接收端的信号电平非 常微弱，为了提高接收模块的灵敏度，需要在检波器之前进行信号放大，以便 获得足够的能量进行检波。 解调作用：将信道传输过来的已调信号解调，恢复出与发射端一致的调制 信号。即将原来用于遥控的命令从载体上“卸”下来，还原成基带信号。 1.3 无线接收的历史 最早出现的接收器并不像今天的那样功能强大，赫兹、马可尼和其他人使 用火花放电器和常用的电报仪进行的早期实验，但这些仪器对无线电波很不敏 感，所以其作用是很有限的。在上世纪初，一种被称为布兰利金属屑检波器的 装置被用来检测无线电信号，该装置包括一个充满金属粉末的玻璃管，串接在 天线和地之间。尽管比早期的装置有相当大的改善，但对于弱信号的接收还是 无能为力。后来，弗莱明发明了真空二极管，Lee Deforest 发明了真空三极管， 从而能够进行放大和更有效地进行检测。接收器必须具备两种基本功能，一是 要响应、检测和解调想要的信号；二是不响应、不检测其它不想要的信号，更 不受这些信号的不良影响。 1.4 无线接收模块的的发展 20 世纪后期，我国各种无线电接收模块（或组件）相继面试，采用这种 半成品型或具有完整功能的电子模块，不仅使电子产品体积小、重量轻，还能 使通信机的设计和制作得以简化，产品的稳定性得以提高。产品的小型化，使 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 得我们能够方便的进行携带和使用。接收模块经历了好几代的变迁，技术指标 一代比一代先进，而现在无线接收模块的正朝着更高性能的方向发展，如适应 的频率越来越高，耐温性能越来越好，可靠性的提高，使用更加方便等等。这 些都是未来看得见的变化。 超再生式无线接收接收 3 第二章 超再生式无线接收 2.1 超再生接收的概念 超再生接收是一种无线电数据传输及无线电检波与接收的无线电应用方式。在 无线电发射与接收发展迅速的今天，超再生接收无线数据传输被广泛地运用在车辆 监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据 采集系统、无线标签、身份识别、非接触 RF 智能卡、小型无线数据终端、安全防 火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线 232 数据通信、无线 485/422 数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。 因此超再生接收也正以其工作、应用方式简单方便等方面的优点越来越得到人 们的到人们很大一部分的重视。 2.2 超再生接收的基本原理 超再生接收是一种工作在间歇振荡状态下的再生检波电路检波接收电路，也及 超再生检波电路，它实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器，这个高频振荡器 采用电容三点式振荡器，振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡（又称 淬装饰振荡）双是在高频振荡的振荡过程中产生的，反过来又控制着高频振荡器的 振荡和间歇。而间歇（淬熄）振荡的频率是由电路的参数决定的（一般为 1 百几 百千赫）。这个频率选低了，电路的抗干扰性能较好，但接收灵敏度较低：反之， 频率选高了，接收灵敏度较好，但抗干扰性能变差。应根据实际情况二者兼顾。 一般再生检波电路在中波段工作时灵敏度很高，所以常用来制作简易晶体管收音机。对于 工作于短波段的无线遥控或通信设备，再生检波的灵敏度及稳定性都不符合要求。但超再生检 波在短波段却具有很高的灵敏度，在接收弱信号时放大率可达几十万倍。因此，对于希望电路 简单、灵敏度高，而对选择性和信噪比要求不高的简单无线遥控通信设备(如妨盗器等产品)， 超再生检波电路还是颇有实用价值的。 2.3 超再生式无线接收 2.3.1 超再生式无线接收原理综述 从理论上来说超再生式无线接收电路本质上是一个电容三点振荡器，电路是典 型的共基电路，晶体管的 B 和 C 之间通过交流连接 L3 和 C12，电容 C9 和 BE 之 间的结电容构成分压反馈，形成三点式。 。 。振荡器。 L4 用来隔绝振荡频率与地之 间的连通。振荡器工作时，随着振荡幅度增加，晶体管电流 Ice 增加，这个 Ice 流 过 R12，会使 R12 两端电压成增长趋势，而 C11 两端电压已经建立（静态工作点 建立时建立的） ，无法突变，因此改电流对 C11 充电，使其两端电压升高，晶体管 BE 电压下降，工作点开始降低，当降低到一定程度，电路开始停振，Ice 随振荡逐 渐停煮养减小，这使得 R12 两端电压成减小趋势，C11 开始通过 R12 放电，C11 两端电压降低，晶体管工作电提升，振荡幅度开始回升，反复前面的过程，因此振 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 荡器工作在一个间歇振荡状态，振荡的波形类似有三角波或类似方波包络线的调幅 信号，间歇频率由 C11 和 R13 决定，约为它们乘积的倒数。C11 和 R13 两端的电 压为类似类似方波或三角波（这个与原始静态工作点有关，原始静态工作点高，振 荡建立快，C11 很快冲点饱和，此时电路为平衡状态，振幅不便，一段时间后振幅 开始跌落，假如振荡建立慢，则未到最大振幅就开始跌落，此时为三角波形） ，经 过后面的电感电容网络滤波后，理论上为直流电压（为什么是理论上，后面讲） ， 以下简称 R12C11 为 RC，L2C12 为 LC。此电路为自熄式，间歇频率由自身提供， 与振荡频率牵连比较大，较难调整，如果间歇频率由外部输入，则称他熄式，这种 电路的间歇频率波形可以用标准方波，效果更好。 LC 构成的回路由选频作用，当天线输入的信号频率与电路振荡频率相同时， 对电路的振荡幅度有加强作用，类似于正反馈，此时电路正式进入超再升状态。通 过前面的分析知道，电路振荡建立的速度与工作点有关，而振荡幅度受到改变时工 作点也会相应变化，因此外部调幅信号使晶体管工作点随输入信号幅度变化 而变化，而工作点的变化，又影响振荡的建立时间。因此就形成了这样的现象，输 入信号幅度大，间歇振荡建立快，间歇振荡能达到的最大振幅就大（或者越早达到 最大振幅） ，反之同理。因此高频间歇振荡在每个间隙之间能达到的最大振荡幅度 （或持续最大幅度的时间）是随外部输入信号的幅度而变化的，而间歇振荡的包络 线就是 RC 两端的电压，这个电压中包含一个直流分量，这个直流分量就是随外部 信号幅度而变化的（类似 PWM 原理） ，也就是输入信号的包络线，因此达到解调 制的目的。超再升电路由于其特别的工作方式，敏捷度很高，但是其选频手段单一 选择性极差，只相称于单回路的直放机水平，甚至不如。尤其在接受调频信号时， 由于采用了斜率鉴频原理，在很宽的范围内都可以收到同一频率的调频信号，选择 性更差。而采用斜率鉴频也使调频接收的抗干扰能力变得很低（无法抑制幅度噪声） ，一般在单频点接收机中用的比较多，比如遥控电路，频点单一就可以用多极 LC 选频放大来提高选择性（频带接收下这种做法是超级麻烦的） 。在没有信号时，理 论上 RC 两端电压的直流分量是不变化的，但是电路本身的分布参数变化和电噪声 使得每次间歇振荡所达到的幅度都不是完全相同，从而产升内部噪声，这种噪声被 电路超高的灵敏度放大后，形成难听的超噪声。 其等效电路如：图 2-1 如下： 超再生式无线接收接收 5 图 2-1 超再生接收改善电路-遥控电路（加入了芯片） 2.3.2 超再生式无线接收电路的类型演变 在电子产品发展迅速的今天 ，其中在无线电发射与接收这个领域中，发展较 为为迅速，单只论超再生无线电接收这个领域就有许多类型，类型如下。 （1）图 2-2 是超再生的最早基本电路。该电路特点：灵敏度很高，相当于一 台有独立本机振荡、一级混频、两级中放的标准超外差接收电路；对晶体管要求不 严，允许很低的工作电压（譬如 3V）环境仍保持差不多的参数。60 年代的民用收 音机多用此电路，我想是那时的管子实在是太昂贵的原因。缺点：带一铁芯变压器 （取音频） 图 2-2 是超再生的最早基本电路 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 （2）图 2-3 是演变电路，省了变压器，参数有所降低。 图 2-3 超再生无线接收演变电路 （3）图 3-4 是简化电路也是目前普遍使用的电路。相对而言，所能提供的电性能指标也 最差。我还没完全搞清楚为什么厂家喜欢用它。要不一是现在的管子好，二是又省了一个 DZL-钱方面的原因.（图中 R4R5D1 构成简单的 N 工作点箝位电路，在批量生产时可以取得 整体成品的相对统一性，有效减少后期工续的工量） 。 图 3-4 超再生无线接收简化电路 超再生式无线接收接收 7 2.3.3 超再生接收的直线性和非直线性 在熄灭电压频率相当高的时候，超再生振荡状态是直线性的：它的振幅和引起 振荡的起始电压的振幅（信号电压）成正比。只是因为在熄灭电压频率相当高时， 在熄灭电压的正半周期间，超再生振荡的幅度虽然一直增长，但是还在未达到尽可 能大的振幅值时，负半周便已来临，使振荡衰减下去。它的变化过程见图 3-5。如 前所述，在每一个熄灭电压的正半周期间，振荡幅度的最大值是取决于起始电压的 高低，因此，这时的超再生振荡的幅度是和信号电压的振幅成正比的。如果接收机 调幅波，在检波器后面检出的音频电压便和信号上面所调制的音频电压非常相近， 失真比较小。但也由于这种原因，超再生噪声是较为剧烈的；而且电源电压的变动 对超再生级的放大率影响较大，必须采取稳定电源电压的措施。最后，在直线性状 态下工作的超再生级调整也较困难。因此在无线电爱好者的收音机内很少采用直线 性超再生状态。 图 3-5 电压变化过程 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 3-6 熄灭频率降低到某一程度后电压变化 若将熄灭频率降低到某一程度，可以是超再生振荡处在另一种所谓非直线性的状态。 这时，由于熄灭电压的正、负半周变化的时间较长，在它正半周期间，超再生振荡 的幅度不仅可以达到最大值，而且有一段时间保持着最大振幅，直到熄灭电压进入 负半周振荡才开始衰减，如图 3-6 所示。因此，超再生振荡幅度的最大值不随信号 起始电压的高低而变化，起始电压仅仅影响振荡增长起来所需要的时间。起始电压 越高，超再生振荡振幅到达最大之所需的时间就越短，振荡保持最大振幅的时间也 就越长，如图 3-6 所示。由此看出：在非直线性状态下，当输入信号的振荡幅度变 化时，发生变化的不是超再生振荡的最大振幅，而是这个最大振荡的持续时间成正 比，而不是与输入信号的振幅成正比。这就不能像直线性状态那样很真实地反映出 调制信号的形状，而产生相当大的非直线性失真。 在非直线性状态下工作的超再生电路里，当电源电压变动时对超再生振荡的振幅 最大值没有什么影响，所以放大率是比较稳定的。同时，由于放大的非直线性，削 超再生式无线接收接收 9 弱了超噪声的影响。但是，非直线性的超再生接收会产生相当大的非直线性的失真， 这对收信号时不利的。但在无线电爱好者的接收机中仍广泛采用非直线性状态，因 为在这种状态下工作调整比较容易，同时性能亦较稳定。 2.4 超再生式无线接收的优缺点 从上面的简单介绍中我们知道了超再生接收的基本原理，从这些基本原理中可 以看出它有许多特点及优缺点。 2.4.1 优点 （1）最突出的是它有极高的灵敏度而电路很简单，只是因为它只要很小的信 号输入，它能够引起强烈地超再生振荡而得到很大的放大率，装置良好的超再生接 收机，只要有几微伏的信号电压输入就能工作。而且这个放大率的数值实际上与电 子管放大特性没有多大的关系。由于超再生接收机做的比较简单，所以可以减小体 积，减轻重量，这对航模制作是十分重要的；其次由于使用元件少，所以节省用电 和制作费用。 （2）超再生接收的另一个优点是便于用同一个电路达到发射与接收两个用途。 例如把 RgCg 的时间常数减小一些，就可以是这个电路变成一个普通的振荡器，因 此这种电路在便携式的电台中用的较多。 2.4.2 缺点 超再生式无线接收也有一些缺点： （1）选择性差，通频带宽；这是因为调谐回路对于邻近主频率的信号总是不 能分隔的十分清楚，因此相邻的微弱的干扰信号也将同样引起超再生振荡，在检波 后听到它的杂音。 （2）噪声较大，这点对于工作在直线性状态的超再生接收机显得更严重。 （3）因为在接受信号的过程中要产生时断时续的振荡，若这些振荡能量直接 与天线耦合，则将有振荡波从天线上发射出去，干扰邻近接收机的工作。为了防止 这种现象，有时在超再生电路前面加一级调谐放大，是超再生级与天线不直接耦合 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 第三章第三章 超外差式接收超外差式接收 3.1 超外差式接收 3.1.1 超外差式接收的概念 利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预先确 定的频率的方法。超外差原理最早是由E.H.阿姆斯特朗于 1918 年提出的。这 种方法是为了适应远程通信对高频率、弱信号接收的需要，在外差原理的基础 上发展而来的。外差方法是将输入信号频率变换为音频，而阿姆斯特朗提出的 方法是将输入信号变换为超音频，所以称之为超外差。详细就是超外差接收机 中有一个振荡器叫本机振荡器 .它产生的高频电磁波与所接收的高频信号混合而 产生一个差频 , 这个差频就是中频 .如要接收的信号是 900KHZ.本振频率是 1365KHZ.两频率混合后就可以产生一个 465KHZ 或者 2200KHZ 的差频.接收 机中用 LC 电路选择 465KHZ 作为中频信号 .因为本振频率比外来信号高 465KHZ 所以叫超外差 1919 年利用超外差原理制成超外差接收机。这种接收方 式的性能优于高频（直接）放大式接收，所以至今仍广泛应用于远程信号的接 收，并且已推广应用到测量技术等方面。 3.1.2 超外差式接收原理 超外差式解调电路与超外差收音机相同，它是设置一本机振荡电路产生振荡信 号，与接收到的载频信号混频后，得到中频(一般为 465kHz)信号，经中频放大和检 波，解调出数据信号。由于载频频率是固定的，所以其电路要比收音机简单一些。 超外差接收机灵敏度可达100104DBM，而且外围元件少，集成化程度高， 适合大规模生产。超外差接收机有声表稳频和 LC 稳频的两种，采用 LC 稳频的灵 敏度高可达104DBM，但是稳定性稍差，而声表稳频的灵敏度约100DBM，稳 定性好。 超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要求外接天线的阻抗必须是 50 欧 姆的，否则对接收灵敏度有很大的影响，要尽可能减少天线根部到发射模块天线焊 接处的引线长度，如果无法减小，可以用特性阻抗 50 欧姆的射频同轴电缆连接 （天线焊点右侧有一个专门的接地焊点）。 超外差接收原理如图 3-1。本地振荡器产生频率为 f1 的等幅正弦信号，输入信 号是一中心频率为 fc 的已调制频。 超再生式无线接收接收 11 图 3-1 超外差接收原理图 带有限信号 ,通常 f1fc。这两个信号在 混频器中变频,输出为差频分量 ,称为中 频信号,fi=f1-fc 为中频频率。图 2 表示输入为调幅信号的频谱和波形图。 输出的中频信号除中心频率由 fc 变换到 fi 外，其频谱结构与输入信号相同。因 此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息。 超外差无线接收原理的典型应用是超外差接收机 ，如图 3-2。从天线接收 的信号经高频放大器（见 调谐放大器 ）放大，与本地振荡器产生的信号一起加 入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然后送给用 户。接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输入信号时，可以用 改变本地振荡频率 f1 的方法使混频后的中频 fi 保持为固定的数值。 接收机的输入信号 uc 往往十分微弱（一般为几微伏至几百微伏），而检 波器需要有足够大的输入信号才能正常工作。因此需要有足够大的高频增益把 uc 放大。早期的接收机采用多级高频放大器来放大接收信号，称为高频放大式 接收机。后来广泛采用的是超外差接收机 ,主要依靠频率固定的中频放大器放大 信号。 图 3-2超外差接收原理图 超外差式接收机的主要缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰， 如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等 (见混频器)。例如，当接收频率为 fc 的信号时,如果有一个频率为 f 婞=f1+fi 的信号也加到混频器的输入端，经混 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 频后也能产生 |f1-f 婞|=fi 的中频信号 ,形成对原来的接收信号 fc 的干扰，这就是 像频干扰。解决这个问题的办法是提高高频放大器的选择性，尽量把由天线接 收到的像频干扰信号滤掉。另一种办法是采用二次变频方式。 二次变频第一中频频率选得较高，使干扰信号的中心频率与有用输入信号 uc 的 中心频率差别较大，使像频信号在高频放大器中受到显著的衰减。第二中频频率选 得较低，使第二中频放大器有较高的增益和较好的选择性。 3.2 超再生式接收与超外差式接收的比较 （1）超再生接收模块为超再生无线接收电路，接收灵敏度为105dbm，接收 天线最好为 2530 厘米的导线，最好能 竖立起来。接收模块本身不带解码集成电 路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应 有的作用，这种设计有很多优点，它可以 和各种解码电路或者单片机配合，设计 电路灵活方便。 这种电路的优点在于： 天线输入端有选频电路，而不依赖 1/4 波长天线的选频作用，控制距离 1 较近时可以剪短甚至去掉外接天线 输出端的波形相对比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，所以抗干扰 2 能力较强。 DF 模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可 3 以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。 采用带骨架的铜芯电感将频率调整到 315M 后封固，这与采用可调电容调 4 整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改 善。可 调电容调整精度较低，只有 3/4 圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。可 调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近 或侵入 都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到 振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距 离改 变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧 化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决 这 些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变 化。 （2）超外差接收具有一些突出的优点 ： 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。 1 具有较高的选择性和较好的频率特性。这是因为中频频率fi 是固定的， 2 所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但性能较好的有源或无源网络，也 可以采用固体滤波器，如陶瓷滤波器（见 电子陶瓷） 、声表面波滤波器（见 声 表面波器件 ）等。 超再生式无线接收接收 13 容易调整。除了混频器之前的天线回路和高频放大器的调谐回路需要 3 与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外，中频放大器的负载回路或滤波器是固定的， 在接收不同频率的输入信号时不需再调整。 这是因为中频频率 fi 是固定的，所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但 性能较好的有源或无源网络，也可以采用固体滤波器，如陶瓷滤波器（见电子陶 瓷） 、声表面波滤波器（见声表面波器件 ）等容易调整。除了混频器之前的天线回 路和高频放大器的调谐回路需要与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外，中频放大 器的负载回路或滤波器是固定的，在接收不同频率的输入信号时不需再调整。 4.2 综述 综述：早期的电子管很昂贵。为了使用较少的电子管得到较高的射频信号放大 量，人们发明了再生式收信机，把射频放大器输出信号的一部分有控制地正反 馈到输入端。把正反馈量调整到将要自激振荡、但还没有起振的临界点。借助于适 当的正反馈，信号在放大器件中反复得到放大，使简单的接收机也可以获得较高的 灵敏度。当接收频率、电源电压、天线位置等条件发生变化都会影响再生式接收机 的临界振荡点，因此需要经常调整反馈量以保持最佳工作点。接收机除了调谐、音 量旋钮外还必须设一个再生调整旋钮，使用起来需要反复调节，很不方便。一旦反 馈工作点调得不适合，产生的自激振荡还会从天辐射出去，造成干扰。 为了解决再生式接收机需要不断调整的麻烦，人们又发明了超再生式接收机， 就是在再生式接收机的基础上增加一个淬熄电路，一方面使正反馈量加大到足以自 激振荡的程度，另一方面给器件加上一个超音频的偏置，使放大器的工作点不断在 自激振荡和截止关断之间切换，这样电路由于较强的正反馈而具有很强的放大作用， 但又没有完全进入自激振荡状态，其平均工作点受到输入射频信号 的控制。只要工作点的变化速度在超音频范围，不会影响人耳对音频信号的分辨。 这种超再生接收机只要一级射频电路就可以得到很高的灵敏度，不但可以接收调幅 信号，也可以接收调频信号总体来说超再生无限级接收与超外差接收各有优缺点， 只是他们工作的方式和工作环境不同，例如它们对工作电压、电流的要求不同，因 此具体应用时还需依照设计项目的要求，视情况而定。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 第四章第四章 超再生式无线发射与接收超再生式无线发射与接收 4.1 超再生式无线发射 无线电发射器：它是由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器（一般用 30450MHz）和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成的。用来产生载频振东 和调制振荡的电路一般有：多揩苦荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等。 由低频振荡器产生的低频调制波，一般为宽度一定的方波。如果是多路控制， 则可以采用每一路宽度不同的方波，或是频率不同的方波去调制高频载波，组成一 组组的己调制波，作为控制信号向空中发射，组成一组组的己调制波，作为控制信 号向空中发射。如图 4-1 所示。 图 4-1 低频振荡电路 超再生式无线发射主要技术指标： （1）通讯方式：调幅 AM （2）工作频率：268MHZ455MHZ （3）频率稳定度：75KHZ （4）发射功率：500MW （5）静态电流：0.1UA （6）发射电流：350MA （7）工作电压：DC 312V 数据发射模块的工作频率为 268MHZ455MHZ，采用声表谐振器 SAW 稳频， 频率稳定度极高，当环境温度在2585 度之间变化时，频飘仅为 3ppm/度。特 别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体， 超再生式 315 兆无线接收模块 15 而一般的 LC 振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变 化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。 发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管 Q1,这种结构使得 它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电 路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用 PT2262 或者 SM5262 等编码集成 电路配接时，直接将它们的数据输出端第 17 脚接至数据模块的输入端即可。 数据模块具有较宽的工作电压范围 312V，当电压变化时发射频率基本不变, 和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为 3V 时， 空旷地传输距离约 2050 米，发射功率较小，当电压 5V 时约 100200 米，当电 压 9V 时约 300500 米，当发射电压为 12V 时，为最佳工作电压，具有较好的发 射效果，发射电流约 60 毫安，空旷地传输距离 700800 米，发射功率约 500 毫瓦。 当电压大于 l2V 时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是 发射功率比较大，传输距离比较远，比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用 25 厘米长的导线，远距离传输时最好能够竖立起来，因为无线电信号传输时收很 多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少，这点需要开发时 注意。数据模块采用 ASK 方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降 为零，数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否 则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压，以获得较 高的调制效果。 发射发射模块最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围器件 5mm 以上，以 免受分布参数影晌。模块的传输距离与调制信号频率及幅度，发射电压及电池容量， 发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约 800 米， 在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成 一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。 4.2 超再生式无线接收 超再生接收技术指标： （1）通讯方式：调幅 AM （2）工作频率：315MHZ/433MHZ （3）频率稳定度：200KHZ （4）接收灵敏度：106DBM （5）静态电流：5MA （6）工作电流：5MA （7）工作电压：DC 5V （8）输出方式：TTL 电平 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 大多数接收模块的工作电压一般为 5 伏，静态电流 4 毫安，它为超再生接收电 路，接收灵敏度为105dbm，接收天线最好为 2530 厘米的导线，最好能竖立起 来。接收模块本身不带解码集成电路，因此接收电路仅是一种组件，只有应用在具 体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用。 这种电路的优点在于： （1）天线输入端有选频电路，而不依赖 1/4 波长天线的选频作用，控制距离 较近时可以剪短甚至去掉外接天线 。 （2）输出端的波形在没有信号比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不 象其它超再生接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。 （3）模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以 减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。 （4）采用带骨架的铜芯电感将频率调整到一定后封固，这与采用可调电容调 整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调 电容调整精度较低，只有 3/4 圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。 （5）它可以和各种解码电路或者单片机配合，设计电路灵活方便。 可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或 侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在 受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离 改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的 氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这 些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变 化。 超再生式 315 兆无线接收模块 17 第五章第五章 超再生式超再生式 315315 兆兆无线接收模块无线接收模块 5.1 工作原理 超再生式 315 兆超无线接收模块的电路原理及工作原理与大多数不同频率段的 超再生式无线接收模块原理基本相同。前面以作详细介绍并说明，这里就不再作冗 余阐述。 5.2 工作条件 1、通讯方式：调幅 AM 2、工作频率：315MHZ/433MHZ 3、频率稳定度：200KHZ 4、接收灵敏度：106DBM 5、静态电流：5MA 6、工作电流：5MA 7、工作电压：DC 5V 8、输出方式：TTL 电平 5.3 优点好处 （1）电路简单、成本低廉而 （2）天线输入端有选频电路，而不依赖 1/4 波长天线的选频作用， 控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。 （3）输出端的波形相对比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，所 以抗干扰能力较强。 （4）模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作 用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。 5.4 缺点不足 （1）通常 315 兆超再生接收机的灵敏度约8595DBM，所用器件多，稳 定性差，加工复杂。 （2）315 兆超再生式接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要求外接天线的阻 抗必须是 50 欧姆的，否则对接收灵敏度有很大的影响。 （3）选择性差，通频带宽；这是因为调谐回路对于邻近主频率的信号总是不 能分隔的十分清楚，因此相邻的微弱的干扰信号也将同样引起超再生振荡，在检波 后听到它的杂音。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 （4）噪声较大，这点对于工作在直线性状态的超再生接收机显得更严重。 （5）因为在接受信号的过程中要产生时断时续的振荡，若这些振荡能量直接 与天线耦合，则将有振荡波从 致 谢 19 第六章第六章 总结与展望总结与展望 本次毕业设计内容是 315 兆超再生式无线接收模块，介绍了 315 兆 315 超再生 式无线接收模块的基本设计原理 这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越。从查阅图书，网上资料搜 索，到设计的成功，这中间有很多值得回味的地方。在 315 兆超再生式无线接收模 块设计过程中参考了大量资料，技术知识理论，相关的书籍，同时得到了指导老师 一定的帮助。设计中用到了电工基础、模拟电子技术，数字电子技术、高频电子技 术等相关专业知识。 这次的设计，从选题到实现，几乎都是自己独立完成的。超再生式 315 兆无线 接收模块设计整个过程中，从需求分析到设计、电路设计，电路画图，选材料器