歐洲電信標準協會(ETSI) 于2004年提出新型數字集群通信系統DMR(Digital Mobile Radio),DMR系統與TETRA和iDEN系統相比具有易于實現、成本低廉等優勢,已經開始受到國內外各大集群設備生產廠商的高度重視。
因此,文中提出一種專門針對DMR系統的接收機設計,對射頻信號采用兩次下變頻,先后得到45.05 MHz和455 kHz的兩個中頻信號,最后再由鑒頻芯片TA31 136解調得到語音信號。本方案具有成本低,性能良好,接收分辨率高,覆蓋范圍廣等優點,已成功應用在我們開發的DMR數字終端設備上。
1、本接收機的總體設計方案
其中兩個BPF均為分立元件搭建、陶瓷濾波器。MCF采用成品元件、IF AMP為三極管搭建,在此不進行詳述。下面主要對各重要模塊設計進行詳細說明。
圖1 總體方案
(1)低噪放LNA的電路設計。
本接收機用于實際批量產品,處于降低成本的考慮,低噪放LNA采用MOS管3SK318及外圍電路來實現,其電路圖,如圖2所示。
圖2 低噪放原理圖
通過調節3SK318的偏執電路,當供電電壓為5 V時,上圖中有V1=4.91 V,V2=4.81 V,V3=0.99 V,V4=2.0 V,此時LNA的放大增益為20 dB。
(2)接收機本振鎖相環電路設計。
本接收機的本振由MAX2620和MB15E03L所組成的鎖相環頻率合成器來提供。Maxim公司的MAX2620是一種使用非常方便的振蕩器芯片,其內部組成,如圖3(a)所示。MAX2620提供一個緩沖放大輸出級,能夠減少負載變化對振蕩器頻率的影響,供電電壓范圍為2.7~5.25 V,內部設有偏置電路以穩定其工作點,使工作受電源波動的影響減小,并具有電源關斷能力,由SHDN端控制。兩個互補的輸出(OUT與OUT)可以構成兩個單端輸出或是一個差分輸出,MAX2620采用雙極技術,輸出為集電極開路,因此輸出需要上拉電阻。針對不同的負載兩相輸出功率分別可達-2 dBm和-10 dBm,在本設計中OUT輸出已調頻信號,OUT輸出作為PLL反饋頻率供鑒相使用。
圖3 MAX2620內部結構及小信號等效模型
壓控振蕩器的設計采用傳統的Colpitts共射串聯諧振結構,這種結構可以工作在很寬的頻率范圍內以滿足系統寬帶要求。MAX2620采用雙極設計結構,其交流小信號等效電路,如圖3(b)所示,其中電容C1,C2,寄生電容Cp1、Cp2及跨導gm決定了振蕩器的輸入阻抗為
Colpitts振蕩器就是利用“負阻”原理實現振蕩的。得到有源電路的輸入阻抗及單端口網絡參數S11之后,構建與有源部分相對應的LC諧振槽路。VCO整體結構,如圖4中MAX2620部分所示。搭建VCO后,測量得到VCO振蕩頻率范圍為:420~470