1 緒論
隨著無線電技術的發展,通訊方式也從傳統的有線通訊逐漸轉向無線通訊。由于傳統的有線傳輸系統有配線的問題,較不便利,而無線通訊具有成本廉價、建設工程周期短、適應性好、擴展性好、設備維護容易實現等特點,故未來通訊方式將向無線傳輸系統方向發展。同時,實現系統運行的最小功耗是現代電子系統的普遍取向,也是綠色電子的基本要求。因而,如何通信才能使系統穩定、高效、節能的運行,成為系統開發過程中必須加以考慮的主要內容。
傳統的無線發射接收系統,存在著電路復雜、靈敏度低、噪聲大、不易調諧等缺點。本設計采用載波的瞬時頻率隨傳播信號的變化規律而變化的調制方法,即調頻方法。調頻要求工作波長極短,但由于它不怕余波干擾,不串臺,所以具有極好的接收性能,而且還能播送和接收立體聲信號。此外,語音信號采用調頻方式與調幅相比,有利于改善輸出音頻信號的信噪比,以保證語音業務的可靠傳輸。
本設計中采用調頻立體聲接收機集成芯片優化電路,使得接收靈敏度大為改善,外圍元件極少。同時采用鎖相環技術,增強鎖定頻率信號準確度。接收機采用電容分壓式濾波器,具有動態范圍大,調整方便的特點。
2 無線通訊
通常,人的說話聲、音樂聲等各種聲音的傳播距離是很短的,當人大聲喊叫時,能在三十米外聽清楚已是不容易了。低頻率的電信號實際上不可能以電磁波的形式從天線有效地輻射到空間去,只有當饋送到天線的電流頻率足夠高,及波長足夠短,短到能與天線的尺寸相比擬,才會有足夠的電磁能輻射出去。因此,要想不用導線傳送信號,只能借助于高頻電磁波,由它將低頻信號“攜帶”到空間去。將聲頻電信號寄載在高頻正弦波上(稱為調制)利用天線發射成無線電波,用無線電波來載低頻電信號,就可以不用導線在空間傳播很遠。
將聲頻電信號寄載在高頻正弦波上,是用聲頻電信號去控制等幅高頻正弦波的某一參數(振幅、頻率或初相位)來達到的,即使該參數按聲頻電信號的規律去變化。當控制的是高頻正弦波的幅度時,這種調制稱為幅度調制或簡稱調幅。同樣,當被控制的是高頻正弦波的頻率或初相位時,則分別成為頻率調制或相位調制,簡稱調頻或調相。經過調制的高頻正弦波稱為已調波,或稱為無線電信號。由此可見,等幅的高頻正弦波實際上起著運載聲頻信號的運輸工具的作用,所以在無線電技術中常稱它為載波。載波的頻率一般從幾百赫茲到幾千兆赫茲。
一個導體如果載有高頻電流,就有電磁能向空間輻射。電磁能是以波的形式向外傳播的,稱為電磁波。高頻率的電流稱為載波電流或簡稱為載波。這種頻率稱為載波頻率或射頻。載有載波電流,使電磁能以電磁波形式向空間發射的導體,稱為發射天線。如果我們設法用電報或電話信號控制載波電流,則電磁能中就含有所要發送的電報或電話信息,這就是無線電信號發送的過程。在接收端,首先由接收天線將收到的電磁波還原為與發送端相似的高頻電流。然后經過檢波,取出原來的電報或電話信號,就完成了無線電通信。對于無線電通信來說傳輸媒質為自由空間。如果傳輸媒質為電纜或光纖,就組成了有線載波通信系統,其中傳輸媒質為光纖的通信系統又稱為光纖通信。
2.1 無線電的發送
從上面的簡略敘述可知,要完成無線電通信,首先必須產生高頻率的載波電流,然后設法將電報或電話信號“加到”這載波上去。在無線電技術中采用振蕩器來產生高頻電流。振蕩器是無線電發送設備的基本單元。為了發送電報信號,可以加一個電鍵來控制供給振蕩器的直流電源,即得到如圖2-1所示的無線電報發射機方框圖。電源接通時,振蕩器發生高頻電流i;電源斷開時,振蕩器沒有高頻電流送出。高頻電流送至發射天線,轉變為電磁波(包含了所要傳送的電報信號)發射出去[1]。
2.2 無線電的接收
無線電信號的接收過程正好和發送過程相反。在接收處,先用接收天線將收到的電磁波轉變為已調波電流,然后從已調波中檢出原始信號。這一過程正好和發送相反,稱為解調(接收調幅信號時,也叫檢波。接收角度調制信號時,也叫鑒頻或鑒相)。最后再用聽筒或者揚聲器(喇叭)將檢波取出的音頻電流變為聲能,人就聽到了發射機處發送的語言、音樂等信號。因此,最簡單的接收機就是一個檢波器。
但是,接收天線所收到的電磁波很微弱。為了提高接收機的靈敏度,可在檢波器之前加一級至幾級高頻小信號放大器,然后再檢波。檢波之后,再經過適當的低頻放大,最后送到揚聲器或耳機中轉變為聲音。這樣就得到如圖2-2所示的接收機方框圖。