USRP 收发信机结构深入理解?
袁建华 yjh0201@https://www.doczj.com/doc/e917005069.html, （认知无线电课题组） 本文是我在硕士课题进行中，通过对 USRP 电路的分析和文档资料的消化，结合软件无 线电的理论知识进行的分析，力图理解 USRP 收发信的实现原理，对理解实际的软件无线点 架构大有裨益。出于互联网共享精神分享一下（老下载别人的东西，自己也做点贡献吧，呵 呵） 。本篇文档整理时间有些长了，其中一些推理不一定恰当，欢迎来信切磋！ 此处只讨 USRP 的论公共母板与 RFX2400 前端子板构成的收发信机的结构和原理。他们 实际组成的是低中频的收发信机构。 （一）USRP 的接收机结构——低中频接收机： （1）实信号的正交下变频，用于射频接收端第一级变频：?
图 7.1 上图等效于 x(t ) * e
? jω LO t
?
= x (t )[cos(ω LO t ) ? j sin(ω LO t )]
（2）复信号的混频下变频，用于二次变频：
图 7.2?
?
上图的数学原型是： [ xI (t ) + jxQ (t )]* e
? jωc t
= [ xI (t ) + jxQ (t )][cos(ωc t ) ? j sin(ωc t )] ，
频谱向下搬移WC 。 在USRP中接收机采用的就是上面的两级下变频结构， 第一级使用的是图 7.1 中的正交下 变频结构，是在RFX2400 板上的AD8347 中完成实信号的正交混频，将有用信号向下搬移到 中频WIF （复数信号） 。一本振怎么产生的呢? 是RFX2400 锁相环频率发生器ADF4360 产生 cos(ωLO t ), ? cos(ωLOt ) 两路互补信号，输入AD8347，其中 cos(ωLOt ) 与上支路输入射频混 两路混频的输出既是IIF,QIF两路中频正交复信 频，? cos(ωLO t ) 相移 90 度与下支路射频混频， 号。接下来使用图 7.2 中的复信号混频下变频结构，将中频去掉，将有用信号最终搬移到基 带。数学证明见《软件无线电原理与技术》——向新，130 页，但 131 页的图貌似不对！?
e ? jωLOt
7.3 低中频接收机简略图?
e ? jωIF t
?
7.4 低中频接收机详图 备注：图 7.3 中的滤波器是实低通滤波器 0~20MHz，分别用于IIF,QIF两支路的滤波，不然 后面的ADC就会出现混叠现象。图 7.4 中实低通滤波器没有画出，FPGA中的复数混频结构与 图 7.2 中是等效的。两次变频分别等效于乘以 e? jωLO t ， e? jω t 把频谱往下搬移，但也可以两次
IF
分别乘以 e LO ， e IF ,把负半轴的频率往基带搬移，但是这里要注意把基带频谱左右翻转 （第 6 部分最后有描述） 。这就是为什么老看到有的sin支路有负号有的没有！ （二）USRP 的发射机结构——低中频发射机 (1)复信号上变频?
jω t
jω t
图 7.5 复信号上变频 图 7.5 表示的是复数信号的上变频结构，变频后还是复数信号，数学原型是:?
I IF + jQIF = ( I + jQ)e jwIF n I IF + jQIF = [ I *cos( wIF n) ? Q *sin( wIF n)] + j[Q cos( wIF n) + I sin( wIF n)]
个中频，此为低中频发射机的第一级。 频谱示意图：?
?
sl (t ) = I + jQ ,调制信号的等效低通信号，通过与 e jwIF n 的相乘将基带频谱往右搬移一
? fs
fs
? f s ? f s + f IF
f IF
f s f s + f IF
f IF
图中 f s 为信号采样频率， f IF 为中频频率。 复数上变频又称为正交上变频，正交上变频能完成多种调制方式 （M‐ASK,M‐PSK,QPSK,O‐QPSK,MSK,M‐QAM） 。常见的有两种结构: (2)射频前端复混频结构一：?
s (t ) = Re[ sl (t )e jwLO t ] sl (t ) = I (t ) + jQ(t ) s (t ) = Re[ I (t ) *cos( wLO t ) ? Q(t ) *sin( wLO t )] + j[Q(t ) cos( wLO t ) + I (t ) sin( wLO t )] = I (t ) *cos( wLO t ) ? Q(t ) *sin( wLO t )
图 7.6 复混频上变频的结构一 图 7.6 中 s (t ) = Re[ sl (t )e
jwLO t
?
] 是带通信号的通用表达式， sl (t ) = I (t ) + jQ(t ) 是 s(t)的
等效低通信号或叫复包络。他的作用是将等效低通信号往右搬移一个本振频率，取实部后， 负半轴与正半轴对称的信号就会出来。 频谱示意图：?
f IF
? f IF ? f LO
f IF
f IF + f LO
(3) 射频前端复混频结构二?
?
s (t ) = Re[ s l (t )e ? jwLOt ] s l (t ) = I (t ) + jQ(t ) s (t ) = Re[ I (t ) *cos( wLO t ) + Q(t ) *sin( wLO t )] + j[Q(t ) cos( wLO t ) ? I (t )sin( wLO t )] = I (t ) *cos( wLO t ) + Q(t ) *sin( wLO t )
^
^
图 7.7 复混频上变频的结构二 图 7.7 与图 7.6 实际上只差一个负号，但是代表的是两种方式，结构一是把基带往右搬 一个本振后取实部， 结构二是把图 7.6 中的 sl (t ) 频谱左右反折后往左搬移一个本振频率后取 实部，其效果是一样的。也就是说图 7.7 中 I,Q 两路信号实际上是基带调制信号复包络频谱 反择后的复信号，这在 DUC 芯片 AD9857 page16，quadrature modulator 一节能看到实际应 用。?
频谱示意图：?
? f IF
? f IF ? f LO
f IF
f IF + f LO
(4)低中频接收机系统结构?
?
图 7.8 低中频发射机系统结构 图 7.8 的数学原型为： s (t ) = Re[( I + jQ)e jwIF t * e jwLO t ] 。 在 USRP 中的发机采用的就是图 7.8 的结构， 这里 FPGA 只负责将 PC 端处理好的基带 I,Q 复信号分别插值到 32MSPS， 还有 4 倍插值 （最终采样率 128MSPS） 和复信号上变频 （图 7.5） 在 AD9862 中完成，将基带信号向右搬移一个中频，中频的复信号实部和虚部分别通过 DAC 转变成模拟信号，进入 RXF2400 子板完的另一块 AD8349 图 7.6 所示的射频前端复混频器， 最终把基带信号搬移到射频。 频谱示意图：?
? fs
fs
? f s ? f s + f IF
f IF
f s f s + f IF
f IF
f IF
复信号混频之后要经历一次 4 倍插值， 将采样率提高到 128MSPS， 在这里有个滤除镜像 信号的低通滤波器会滤除带外杂散， 且通过 DA 变换到模拟域就不在有跟随 N 倍采样频率点 的扩展信号了！
? f LO + IF
f IF
f LO + IF
1．简述 专用高频收发信机一般为单频制。即发信和收信为同一频率信号，且能够自发自收。线路对端的收发信机与本侧收发信机型号、频率完全相同。因此，本侧的收发信机除能够自发自收外，也能够接收对端的信号。 发信部分包括：晶体振荡、前置放大、功率放大、输出滤波等收信部分包括：收信滤波、混频、变频、放大、检波、收信输出等 对于LFX—912型收发信机，测试项目不多，对于有些收发信机，则需要测试较多项目，如许昌继电器厂生产的SF—600型收发信机，还要测试收信带宽、混频变频输出等一些项目。现在只以LFX—912为例，叙述它的测试项目和方法。 2．测试项目和方法 发信输出电平测试： 收发信机的输出就是指高频信号的输出。输出信号的单位用“dB”或“dBm”即：电压电平或功率电平。收发信机高频信号输出端子为装置背面的“38”和“40”号端子。“38”为高频电缆的“芯”，“40”为高频电缆的“地（即屏蔽层）”。测试输出电平时，用选频电平表的“∞”档，测试档位要放的大些（防止撞表针），测试线加在“38”和“40”上，也可以将测试线插在装置前面的测试插孔上。如果没有接入通道，则要将收发信机背面的插头选择在“本机—负载”上。选频表频率选在收发信机的工作频率上。然后启动发信。读选频表的指针读数。所读的选频表读数为电压电平。 高频收发信机的输出阻抗为75Ω，因此，若要将所读的电压电平换算为功率电平，则应按下列公式换算： 式中：Pu：电压电平 Pg：功率电平 对于与RCS—901A组屏的LFX—912收发信机，在测试发信电平时（未接入通道，选择“本机—负载”），应短接发信机背面“10”和“12”端子，使发信机发信。 收信灵敏电平测试： 收信灵敏电平也称为收信启动电平。即能使收信回路正常工作的最小电平，称为收信启动电平。 正确的测试方法按下图接线:
美信Maxim技术文档《基站收发信机设计》，以WCDMA为例进行讲解基站收发信机射频前端指标分解和设计。虽然文档以WCDMA为例进行讲解，但宽带收发信机射频前端原理基本一致，因此适用于LTE等其他制式的设计。以下为学习笔记和总结。 1.接收机 接收机主要射频指标包括Reference Sensitivity Level，Adjacent Channel Selectivity（ACS），Blocking（In-Band和Out-of-Band），Receiver Inter-modulation。其中带内blocking指标和ACS 分析类似，考量的都是工作带内信道外干扰信号对接收机影响的分析，因此Bolcking指标支队Out-of-band指标进行了讲解和说明。 1.1Reference Sensitivity Level 接收机的最小可接收电平（接收机灵敏度）= -174dBm/Hz + 10logBW + NF + Eb/N0 1.Eb/No由基带解调能力决定，与射频前端无关； 2.BW由无线系统协议标准定义； 3.-174dBm/Hz及总的热噪声； 因此针对某一无线系统设计，灵敏度指标的分解即根据协议灵敏度指标要求来设计接收机的噪声系数（Noise Figure）要求，以保证满足灵敏度指标允许的最大输入噪声（总噪声，包括输入热燥和引入的系统噪声） 上图说明如下： Step1：系统要求灵敏度指标为-121dBm/3.84MHz； Step2：Eb/No = 5dB ——不考虑编码增益允许的总输入噪声=-121dBm – 5dB = -126dBm Step3：12.2Kbps数据速率到3.84Mcps码片速率的扩频增益为：10*log(3.84M/12.2K) ≈25dB，考虑扩频增益后总的输入噪声要求为-101dBm； Step4：3.84MHz带内总的热噪声= -174dBm + 10log3.86MHz/1Hz = -108.1dBm 所以为满足灵敏度指标要求，系统接收机连续噪声系数需要≤-101dBm+108.1dBm
第二章 高频收发讯机 第一节 收发讯机的工作概况 本局所用的收发讯机大部分为南瑞公司的LFX 系列，另有几台国电南自的PSF 系列。 有关该两种类型的收发讯机的工作原理等基本概念如外差、频谱向上搬移等已在其技术说明书上有详细的讲解。这里只讲述其在电网中的工作特点。在图4.1中，当K 点发生故障 瞬间，所有地点保护都会启动发讯，然后M 、 N 、Q 处保护判定为正方向故障停讯，P 点保 护判定为反方向故障而一直让收发讯机发讯 闭锁本侧保护与对端的Q 保护。必须等到M 、 N 保护把故障隔离后才停讯。所以若工作需要 要退出P 点收发讯机时，必须通知Q 点也退 出收发讯机，不然有可能K 点故障时因Q 点 保护收不到闭锁信号而越级跳闸。 由于保护启动值比动作值灵敏，故障量一旦达到启动值所有收发讯机都发讯，高频讯号一方面闭锁自己保护，一方面去闭锁对端保护，P 点的反方向元件一直保持，M 、N 、Q 三处保护都要发讯10ms 之后才投入各自的正方向元件，这样可以防止Q 处保护正方向元件先动作而误跳闸。这也可以看出高频保护的动作时间大于10ms ，一般在15ms 左右。 反方向元件D －比正方向元件D+优先动作，如果是从区内到区外的转换性故障，无论开关跳闸与否，D+都立刻返回，D －立刻动作，收发讯机立刻重新发讯。 收发讯机发出的高频讯号电平40dB ，这40dB 分以下几个部分： 1、对侧收发讯机远方启动所需要的最小灵敏启动电平4 dB 。 2、收发讯机不确定动作电平6 dB 。 3、收发讯机正常工作所需要的最小工作电平9 dB 。 4、线路传输允许的最大衰耗21 dB 。 这里的最小工作电平9 dB 即通常说的1奈倍（NB ）（1NB ≈8.686 dB ）。两侧通道联调时，本侧收讯回路收到的电平不能小于9dB ，最好也不能超过18 dB ，收到电平过大，也不利于收发讯机装置的工作。收到电平过大，可以人为投入衰耗，在收发讯机上有跳线设计，按照说明书上每个跳线的衰耗根据需要投入。这里本侧收讯回路收到的电平，并不是是指装置背后端子处的电平，而是指高频波进入装置内部经人为衰耗之后的电平。 电平与频率的概念是不一样的。频率表示高频波振荡周期的快慢，电平是指高频波振荡能量的大小，所以高频波只衰耗电平不改变频率。 测试到本侧收到对侧高频波电平值后就需要在收发讯机上整定好该电平值，这是正常时候收讯应该达到的电平，如果今后通道实验时收到的电平比整定值低3 dB ，装置发“3 dB 告警”信号。3 dB 告警是一个很重要的概念，它不是指收到的电平小于3dB ，而是指收到的电平比正常电平要少3个dB 以上。此时就应该检查高频通道，找出衰耗增大的原因。 作通道试验时两侧的收发讯机工作情况可以用图4.2表示。M 侧先按下试验按钮，M 侧收发讯机发讯200 ms 后停止，N 侧收发讯机收到讯后立刻被M 侧远方起讯而发讯10s ，M 侧停讯5s 后再重新发讯10s 。 从图4.2也可看到大约有近5s 的时间内是处于两侧收发讯机都发讯的状态，此时若功放面板上的指针晃动比较剧烈（LFX 系列），说明两侧装置的差拍比较大。接口面板上“OP ”图4.1 M N ~ ~ K E N E M P Q
GSF-6A型 高频保护收发信机 调试导则 SL2.131.239/240W 江苏××通信设备分公司
1.试验仪器及准备 1.1所需测试仪表 选频电平表一台,电平振荡器一台,30W、31dB/75Ω可变衰耗器一台, 75Ω测量电阻三只,万用表一只。 1.2试验前准备 按图1面板布置图检查机盘位置是否正确，再检查机盘的电压等级是否正确（逆变电源）及机器的工作频率。并查看端子接线有无松动等。在外观检查完毕后，进行以下各项试验。 图1 面板布置图 注：220V为SL2.131.239；110V为SL2.131.240。
2．电源投入 收发信机安装完毕，逆变电源盘开关置于“断”位置，加上直流220V （或110V）。将逆变电源盘开关置于“通”位置，逆变电源盘指示灯点亮，逆变电源“-30V测试孔”的输出电压应为-30V,否则调整盘面电位器。再测量-24V、-15V、+15V，将各点电平实测值记于表1中，以备维护中核对。设备加电30分钟后，再进行一次调整，即可进行测试。 表1 收发信机各部分电源实测值 3．各点电平的测量与调整（将逻辑盘和接口盘拔出） 3．1 对侧发信时，解调器输出及触发器的翻转电平。 3 1．1收发信机置于停信状态。 3．1．2在收发信机发信滤波器测试孔用电平振荡器输入+10dB/75Ω对侧工作频率信号，模拟对侧发信信号。此时，在解调器面板用选频电平表测试，选频电平表用高阻抗，频率设置为12KHz。解调器输出电平满足表2，若不满足要求，则调整控制盘内衰耗器SJ1~SJ5。 3．1．3振荡器输出电平降低到+7dB，在触发盘面板用万用表电压档测量，触发器面板测试孔2翻转电平满足表2，否则调整触发器盘内电位器W3。3．1．4振荡器输出电平降低到-5dB，在触发盘面板用万用表电压档测量，
高频通道元件 及收发信机的测试方法 湖南省电力公司试验研究院 继电保护所
高频通道元件及收发信机的测试方法 一、高频阻波器 1．试验接线 图中： R1为去谐电阻；阻值1.5～3K Ω R2为无感电阻；阻值100Ω P 为选频电平表 2．阻抗特性试验 按上图接线，振荡器输出阻抗选择“0”Ω，输出电平“0”dB。选频表输入阻抗选择“∞”。从84（或60、70）kHZ～500kHZ 测试若干个点，振荡器每改变一次频率，选频表就测试一次P1、P2值。然后按下式计算阻抗值。 阻抗计算公式： 2) 21(05.0)110 (R Z p p ×?=?要求：在84kHZ ～500kHZ 的范围内，阻抗值不小于570Ω（厂家出厂标准）。 补充知识： 1、如果是相相偶合的,那么一个通道需要两相线路用来载波,那么就要两相都装.如果是两通道合用三相（一般B 相公用），那么三相都要装。 2、如果是相地偶合，那么一个通道只需要一相线路用来载波,那么就只要一相安装. 3、有的地区为了频率分区，需要全阻塞，那么相关线路（甚至该线路没有高频保护）三相都要装，此时不需结合设备。 二、结合滤波器（常规试验做线路侧和电缆侧的） *工作衰耗的定义：
R ’ （a） （b） 工作衰耗为当负载阻抗R 与电源阻抗R S 相等并直接相连时，如图所示，负载 R 所获得的最大接收功率P max 与经过四端网络后负载R’上所获得功率P 2，取Pmax 与P 2之比常用对数的10倍称为工作衰耗，即： max 2 10lg W P b P = 对于四端口网络当看进去的输入阻抗与电源阻抗相等即匹配时，输入阻抗上获得的功率最大。 用电压表测量： 因为是测量工作衰耗，所以，结合滤波器的输入阻抗与电阻R1相等。因此结合滤波 器电缆侧输入端的功率为： 1 2112 14) 2( R U R U P M == 结合滤波器线路侧负载阻抗R2所得到的功率为： 22 2 U P R = 工作衰耗为：
无线电发射机(Radio Transmitter)是实现信号在无线信道中有效传输的通信设备之一。它的作用是将要传输的基带信号通过调制，放大、变频等一系列处理，最终使信号通过天线以高频电磁波的形式进入到无线空间。 2.5.1 无线电发射机的基本组成 2.5.2 发射机的主要技术指标 1．输出功率 2．频率范围与频率间隔 3．频率准确度与频率稳定度 4．邻道功率 5．寄生辐射 6．调制特性 2.5.3 短波单边带发射机 2.5.4 调频发射机 2.5.1 无线电发射机的基本组成 无线电发射机的基本组成包括基带信号处理电路、载波发生器、调制器、高频功 率放大器和发射天线等五部分：如图2-19。基带信号处理电路包括了对来自于话筒 (或各种音频设备)的音频信号的各种前端处理，如音频放大、音频滤波(将频率限制在 300~3400Hz)和可能需要的语音压缩(幅度限制，防止出现过大的调制度)和预加重 (用于FM发射机中)等；调制器用于将处理过的音频信号调制到高频载波上，不同的调 制方式采用不同的调制器，在直接调频中，调制器与载波发生器合二为一；高频功率 放大器将高频已调波进行功率放大，使发射机的输出功率满足要求。发射天线是一种 将高频电信号转换成电磁波的单元，对于发射机来说，它是一种负载。 图2-19只是一个无线电发射机的基本组成部分。实际的发射机根据具体的功能和 技术指标要求还必须增加一些电路，如各种滤波器、变频器以及一些控制电路等，其 放大器也往往是多级的。 2.5.2 无线电发射机的主要技术指标 1．输出功率 发射机的输出功率对于AM波和FM波来说是指发射机的载波输出功率，即无调制时
收发信机概述 一、概述 在当前航空通信突飞猛进的今天，从小型的驻留气球、无人机、歼击机到大型的专业飞机，装机的电子设备的种类和数量在成倍地增长，短波、超短波、L波段、卫星通信等各个频段的通信设备、多种导航设备、敌我识别设备、侦察设备等均在各类平台上装备，造成了各类平台拥挤不堪，为了解决其体积、重量、功耗等问题，不得不在航行速度和续航时间等方面做出牺牲，因此小型化、综合化势在必行。全机的综合化牵涉的方面较多，成本、技术等方面的因素目前还不可逾越，但小型化的技术已日趋成熟，表面贴装、厚／薄膜集成电路技术、大规模逻辑门阵列技术均可使设备在一定程度上小型化。本文讨论的是寻求另外的一种途径，即改变收发信机的一些传统结构，来实现信道的集成化。 二、接收机体系结构 用于航空通信的接收机，已逐步走向减小功耗、降低成本、提高集成度的道路。采用单片放大，利用数字信号处理技术来完成调频调幅信号的解调、扩频信号的解扩，这些措施可以大大减少接收机系统的尺寸、成本和功率。现在已发展到探索新的拓扑结构形式来进一步小型化。近年来出现的各种各样的接收机拓扑结构，每种都有其优点和缺点。 1．超外差体系 超外差体系结构自问世以来已被广泛采用，现在仍占据了绝对地位。图1所示为一个超短波超外差接收机双变频体系结构。 低噪声放大器（LNA）对微弱信号进行了放大，其噪声系数对整机的贡献最大，但它提供的增益可减小后级引入的噪声系数。之前的射频滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。使用可变本振，全部频谱就被下变频到一个固定的中频。通过在下变频模块之前使用一个外部镜像干扰抑制滤波器，镜像干扰可以被大大削弱到一个可接受的水平。在下变频之后使用中频滤波器可以滤除带外的杂波及噪声，对于后面的各个模块就降低了动态范围要求。第二下变频通常是正交的，以使同相和正交（I＆Q）信号的数字处理变得容易。 由于有多个变频级，DC补偿和泄漏问题基本不存在，但它是以较大的硬件成本来获得较好的性能。实现镜像干扰抑制、互调等均需要的外部高Q带通滤波器，这些滤波器大都采用晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器，其价格昂贵，尺寸较大。由于在第一中频就实现良好的信道选择，所以一、二本地振荡器就要求有良好的相位噪声性能。但所有的这些外部信道的要求使得在单芯片上集成收发器变得很困难。
YY-40收发信机安装调试说明 火腿歪歪（BG6QBY） YY-40也就是“夜鹰-40”，是一款40m波段，QRP小功率，CW模式的收发信机。本机电路是在美国“Small Wonder Labs”公司的的SW-40+收发信机的基础上，修改完善而成，主要是将固定的收发本振部分改为可调式，收发频率容易调整到最佳位置；改进了原机功放管的输出匹配部分，提升了功率；改进了原机低通部分，让发射频谱更干净；调整了PCB元件布局，将功放管平卧安装于铝合金机壳上，改善了功放管散热，提高了可靠性；增加了发射指示电路；增加了带自动键功能的频率模块，让使用更方便。在此特别要感谢BD6CR最早将这个经典的电路引入国内，并做了大量的工作；感谢BD4RG为本套件提供了自动键模块部分的技术支持；感谢BG6RDF为配套频率模块做了大量的程序设计工作；感谢BG6QBT在早期的夜鹰套件的PCB设计上提出了很多意见和建议；还要感谢BA6QH老师在“夜鹰”成长的各个阶段都提供了很多有建设性的建议，并用“夜鹰”完成了大量的QSO，向大家完美展示了DIY和QPP的魅力。本机电路板适用于80米波段、40米波段、30米波段和20米波段（需要修改部分元器件参数，这个就留给朋友们自己DIY啦）。 此机使用可变频率振荡器（VFO），可调频率范围30-60kHz。一次变频接收，灵敏度高。三个晶体的中频窄带晶体滤波器，选择性好。发射功率3W左右。全插入（Full QSK），带侧音，是实用的简易QRP 机器。
下面以40米波段机为例，介绍工作原理和元件选择。 工作原理 电路图见附一。接收机RF输入通过T1和C1组成的7MHz选频电路加到U1。U1是一个带增益的平衡混频器，除了将RF输入变换成4M中频，还提供了大约13dB的混频增益。C11与RFC1构成的电路用于将U1的高输出阻抗匹配到晶体滤波器的低输入阻抗。 晶体滤波器使用三个经过挑选的4MHz晶体。由于中频频率低，三个晶体组成的滤波器就能有不错的性能。如果晶体性能良好，插入损耗小于2dB，-6dB通带为700Hz左右。虽然中频滤波器比较简单，但是加上音频滤波器，总体性能已经很好。 滤波器输出的负载是接于U3（差拍检波器）输入的470欧姆电阻。U3把4MHz中频变换到音频，同时又提供大概13dB的增益。通过调整C16，使差拍振荡器（BFO）晶体Y4与中频频率可产生合适的音频频率。U3的第4与第5引脚间的0.033uF电容是音频低通滤波器的第一级。 U4的每个单元都提供30dB左右增益。利用U3的差分输出，U4第一单元接成差分放大器，切除1.5kHz以上的音频响应。二极管D3与 D4用于抑制发射时的信号摆幅，以免造成后续FET开关电路的不正常工作。 由一个FET场效应管组成的音频开关电路非常简单，虽然原理上很难完全避免开关声，但是实际使用中效果却很好。在电键抬起时，FET是零偏置的，就像一个小电阻一样，可以让音频信号顺利通过。在电键按下时，FET处于截止状态（栅极比源级电压低7-8V），就像
电报收发信机电原理及设计实现 工作原理:如图1所示,Q1与周围元件构成了典型的考毕兹振荡器并且一直保持振荡（故在接收时有1mW左右振荡信号泄漏），信号通过82pF电容直接耦合到Q2，在发射状态下（电键按下），Q2作为C类功放，放大后的信号经0.01uF电容耦合到π型低通滤波器，然后送天线发射；在接收状态下（电键放开），Q1与周围元件构成差拍振荡器（BFO），Q2被偏置在非线性区（可以这么想，三极管无非就是背对背接着的两个二极管嘛！），将天线接收的信号与BFO的信号进行混频，混频得到的音频信号经过0.1uF电容耦合送到LM386构成的音频功率放大器，放大后的音频信号在LM386的5脚经10uF电容隔直后送耳机。电键不但控制LM386电源的通断，也切换Q2的偏置，使之工作在不同的状态下。 图1 “皮鞋”200mW微功率等幅电报收发信机电原理图 元件选择 所有电感选择色环电感，其中L3在80米波段时使用2.2uH。C6和C7在80米波段时使用820pF。三极管Q1和Q2并没有严格的规定，放大倍数在100到200之间的硅NPN三极管都能正常使用，比如，9011，9013，9018，8050，2N2222A，2N3904等，推荐Q1和Q2都使用9013或都使用2N3904。晶体需是基频晶体，7.060M 和7.042M晶体在天线都有售。建议在电路板上晶体和L3、C6、C7处使用插座，以便切换波段或频率。如为了增大发射功率，可以使用12V电源，但需将C10 增加到100u左右。
调试方法 焊接结束应检查是否存在短路，若无，加上9V叠层电池，接上耳机，不要接天线，正常情况下应该听到微小的“沙沙”声，接上天线噪音增加或者可以听到一些信号，整机电流在10mA以下。若听到很大的啸叫声或电流过大，说明电路自激，解决办法是在“SPEAKER”两端接一个103瓷片电容，若无效，再在LM386电源滤波的10uF电容两端并接一个103瓷片电容，若仍无效，在9V电源输入端并接一个103瓷片电容。至此接收应基本正常。 图2 带1W 50欧姆假负载的高频功率表电路原理图 然后接上带假负载的高频功率表（图2给出了参考电路图），短接“KEY”两端，耳机中应迅速无声，高频功率表有一定输出。发射状态下整机电流为40-100mA。发射时在旁边0.5米处放一个短波/中波收音机，检查所有的接收频率范围，除了载频和倍频外，应听不到其它由“皮鞋”产生的信号。如有其它信号（特别是啸叫声），说明存在高频自激。割开Q1和Q2之间的电源线，用100uH电感和100欧姆电阻并联后再串联进去，可有效消除高频自激。附表给出了发射和接收状态下各主要元件的直流参考电压。 本电报发射机的基本指标 电源：7V-12V（推荐9V叠层电池） 电路板：56mm x 41 mm 天线：50欧姆，不平衡式，BNC/Q9接口 本振泄漏：约1mW（50欧姆假负载上） 频率范围：7.060-7.064MHz（7.060M晶体上串联50p微调电容） 接收： 电流：小于10mA（9V供电时） 耳机：低阻耳机（推荐SONY、aiwa等高灵敏Walkman耳机） 发射： 功率：约200mW 电流：约50mA（9V供电时） 杂散（谐波）抑制：-20dB 主观评价 接收灵敏度和选择性较差，容易受广播干扰（BCI）。频率稳定度好，听SSB信号可懂度高。电路底噪小。收发切换时开关声大，容易导致发错电码。
微功率电报收发信机设计 毕业论文 目录 第一章引言 (1) 1.1 无线通信的概念 (1) 1.2 课题的研究背景及意义 (1) 1.2.1 无线电传输的发展历史 (1) 1.2.2 无线电的应用 (1) 1.2.2 无线通信中收发电路的研究意义 (2) 1.3 课题研究的主要容 (2) 第二章无线收发的基本组成及工作原理 (3) 2.1 通信系统的基本结构 (3) 2.1.1 通信系统的结构框图 (3) 2.1.2 无线通信系统的分类 (3) 2.2 无线收发电路的调制与解调 (3) 2.2.1 调制与解调的基本概念 (3) 2.2.2 幅度调制与解调 (4) 2.2.3 ASK的调制与解调 (6) 2.3 无线收发电路的基本组成 (9) 2.3.1 无线发射电路的基本结构及原理 (9) 2.3.2 无线接收电路的基本结构及原理 (9) 第三章基于DDS的微功率电报收发信机设计 (11) 3.1 无线收发电路总体设计 (11) 3.2 无线发射电路的设计 (12) 3.2.1 本振电路的设计 (12) 3.2.2 功率放大器的设计 (19) 3.2.3 滤波电路的设计 (22)
3.3 无线接收电路的设计 (25) 3.3.1 一般接收机的主要功能规格 (25) 3.3.2 混频电路的设计 (26) 3.3.3 音频放大电路设计 (27) 3.3.4 收发控制电路设计 (28) 第四章焊接调试 (30) 第五章总结 (34) 参考文献 (35) 致谢 (36) 附录A 硬件原理图、PCB图、实物图 (37) 附录B 源程序 (39) 第一章引言 1.1 无线通信的概念 无线通信就是利用无线收发电路发射和接收信号，主要用在人们日常生活中的信息的传播。无线收发电路可分为发射电路和接收电路，发射电路直接把信息转换成电磁波在空中传播；接收电路则是把接收到的电磁波再还原成人们所需要的信号[1]。 1.2 课题的研究背景及意义 1.2.1 无线电传输的发展历史 在人们的日常生活中，需要把自己有信息发送出去，然后在另一个地方接收到这个信息，我们称之为通信。通信的主要任务就是传输消息，一般含义就是发送者到接收者的消息传递，利用某种信号实现消息传送的系统称之为通信系统。人们最早的传递信息方式是在视线围来传播，例如用火炬、烽火、旗语等来传播
继电保护及自动装置 检验指导书 内蒙古送变电有限责任公司
编制：文超王欣审核：秦永刚韩显忠
1 检验的目的、内容和要求 1.1 检验的目的：保证继电保护及自动装置检验在规定的顺序和要求下进行，以确保调试质量 1.2 检验的内容：对各种电压等级的变电所中的主变、线路、母差、母联、旁路、所用变、电容器、电抗器等各种型号的微机保护进行调试，检验各种微机保护的功能及保护动作的正确性；对保护动作的信号、遥信进行就地与后台核对，做到一一对应；断路器、隔离开关、有载调压机构远方遥控与就地操作动作的正确性；电流互感器和电压互感器二次回路的检查。 1.3 检验的要求：调试结果均应符合厂家技术要求及调试大纲要求。 2 对调试人员的要求 2.1 调试人员必须持有关部门的技术培训证和安全考试合格证方可上岗。 2.2 调试人员必须严格执行继电保护调试方面的有关规程或按厂家调试大纲要求调试。 2.3 调试人员必须熟悉本保护装置的原理及操作方法。 2.4 掌握仪器、仪表的正确使用方法。 2.5 调试班长、技术员和组长共同对本指导书正确有效实施负责。 3 检验装置、仪器、仪表的准备 3.1 试验工作应注意选用合适的试验装置，其精确度应为0.5级以上，试验电流、电压的相对相位能在0—360°范围内变化。试验电压应为三相四线制，其容量应能满足保护装置的要求。要有模拟故障发生与切除的逻辑控制回路，一般应能模拟以下的故障类型。 3.1.1 各种两相短路，两相短路接地及各种单相接地故障，同时性
的三相短路故障。 3.1.2 上述类型故障切除，重合闸成功与重合闸不成功（瞬时性短路与永久性短路）。 3.1.3 由单相短路经规定延时后转化为两相接地或三相短路故。 3.2 根据工程规模及工期的要求应准备好相应的仪表，其精确度应为0.5级，高频收发讯机检验用振荡器和选频表、示波器等。 4 检验前的准备工作 4.1 试验电源的要求： 4.1.1交流试验电源和相应调整设备应有足够的容量，以保证最大试验负载下，通入装置的电压和电流均为正弦波，不得有畸变现象。 4.1.2试验用的直流电源的额定电压应与装置场所所用直流额定电压相同。试验支路应设专用的安全开关，所接熔断器必须保证选择性。 4.2 检查装置的原理接线图（设计图）和与之相符合的二次回路安装图、电缆敷设图、电缆编号图、断路器操作机构图、电流、电压互感器端子箱图及二次回路分线箱等全部图纸，以及成套保护、自动装置设备的技术说明及开关操作机构说明书、电流、电压互感器的出厂试验证明书等技术资料应齐全。同时对图纸和资料进行审核。 4.3 根据设计图纸到现场核对所有保护设备的安装位置是否正确，设备型号规格是否正确。各保护设备的电流互感器安装的位置是否合适，有无保护死区等。 4.4 根据设计图纸，了解设备的一次接线及投入运行后可能出现的运行方式。对扩建设备的调试，尚应了解与已运行的设备有关联部分详细情况（例如新投线路的母差保护回路如何接入运行中的母差保护的回路中）。按现场的具体情况订出现场工作的安全措施，以防止发生误碰运
高频保护专用收发信机的正确整定与联调 郑学军 摘要继电保护人员在调试高频保护专用收发信机时，常常因整定、调试不当而降低高频保护的投运率及正确动作率。文中主要从整定收发信机的发信功率、收信灵敏启动电平、收信不灵敏启动电平、收信裕度以及收发信机的两侧联调等方面介绍继电保护人员如何根据每条线路的实际情况，按照原电力工业部颁布的《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》，正确地整定、联调高频保护专用收发信机，而不是只根据生产厂家的调试说明书来完成其调试工作。 关键词继电保护收发信机整定联调 分类号TM 773 CORRECT SETTING AND ON-LINE TEST TO DEDICATED TRANSCEIVER FOR HIGH FREQUENCY PROTECTION Zheng Xuejun Gezhouba Hydraulic Power Station，443002，Yichang，China Abstract On the spot, the operation correctness of high frequency protection is often lowered by improper setting and improper testing to dedicated transceiver. This paper presents the correct method to set and test the parameters of dedicated transceiver from these aspects: proper active power for sending signal, sensitive starting voltage and insensitive starting voltage for receiving signal, voltage margin and on-line test on both sides of the dedicated transceiver. The whole setting and testing are based on the “Key Points of Anti-Accident Measures by Power System Relaying and Security Automatic Equipment” promulgated by Ministry of Electric Power of China, and take actual condition of each line into account, and are not simply completed by following the test guide written by production factory. Keywords protective relaying transceiver setting on-line tests 0 引言 高频保护专用收发信机是构成高频保护的重要设备。近几年，集成电路型及微机型收发信机在电力系统中已被广泛应用。但是，在现场对其进行整定与联调时，有的维修人员仅仅按厂家说明书中的要求来进行，而厂家说明书中的一些整定值是厂家出厂调试时所假定的一些理想参数，它不一定符合每条线路的实际情况，这样所调试的收发信机既不能保证符合原电力工业部颁布的《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》(以下简称“反措”)的要求，也不一定能及时发现高频通道的异常运行情况及对侧收发信机的好坏，从而影响到高频保护的正确动作。本文就是针对现场调试中所存在的以下几方面问题而提出的。
《射频集成电路设计基础》讲义 <<>><>? 无线通信系统和收发信机结构 概述 混频：更数学地看问题 无线接收机 超外差(Super-heterodyne)结构 零中频接收机 镜像抑制接收机 低中频结构 二次变频宽中频接收机 无线发射机 附录 镜像抑制混频原理推导 参考文献
概述 ? 接收机或发射机是一个系统，系统级的设计和优化具有更重要的意义– 决定总体大小、功耗、性能 – 协调各电路模块，确保达到指标 ? 收发机(Transceiver)结构对电路设计的影响 – 片外元件的数量和种类 – 电路的复杂度 – 各级电路的工作频率、增益、噪声系数、线性度、功耗 ? 收发机结构对集成度和成本的影响 – PCB线路的复杂度 – 片外元件，尤其是高Q值滤波器、谐振器的费用 – 元件安装(焊接)的成本 – 电路调试的费用 <<>><>?
<<>><>? ? 中频(Intermediate Frequency) 我们已经知道了无线通信中使用高频载波来传输信号的必要性，现在来看一下接收信号时降低频率的必要性– 射频信道选择的困难 ? 对于GSM 系统，? 即使可以达到这么高的Q 值，滤波器通带内的损耗和带外(相邻信道)的衰减 也将带来极大的问题 ? 数字信号处理技术可以实现近乎理想的滤波器，但是直接在射频频率进行数模转换并不现实 ? 因此，射频滤波器只能用作整个系统频段的选择，滤除频段外的干扰，信道的选择(模拟或数字滤波)需要在较低的频率(中频)进行 – 中频频率的选择 ? 镜像频率和镜频抑制(Image Rejection)? 邻信道干扰和选择性(Selectivity) ? 避开其它干扰(如某些时钟和参考信号及其谐波频率) Q 900 MHz 200 kHz ----------------------≈4500=
宽带高速电台收发信机设计与实现 未来战争是一种集成海、陆、空、天等诸多军、兵种,并以信息链为纽带的数字化战争。数字化信息战争特点是各军兵种之间每个作战单元都是信息一个支点,所有支点相互连接,组成一个信息网络,信息网络支点之间要求信息实时、透明。因此,信息化战争对各军兵种中每个作战单元节点信息的共享性、实时性提出极高要求。而作为信息化战争支撑的通信电台,应以实现信息化战争中诸多军兵种之间、各军兵种内部之间信息的无缝通信连接,实现信息的快速实时共享作为基本任务。数字化信息战场就是信息及时获取、及时共享、及时指挥,使战场效率最优化,并能做到在复杂的电磁环境下可靠通信。然而作为承载信息化战争支柱的通信电台,都是针对特定军兵种或特定使用环境研制,种类繁多,兼容性差,互通困难,抗干扰能力差,难以支持数字化部队信息化战争的需要。为满足信息战的需求,通信宽带高速电台正朝着多频段、多模式、数字化、软件化方向发展。作为承载信号收发通道的收发信机,是电台的核心和关键部分,电台众多功能、性能要求和收发信机设计方案息息相关,因此,为满足电台整机需求,电台收发信机必须具备具有开放的、可编程的宽带射频前端设计,可切换的多带宽中频设计,高动态、快速切换的频率合成器及快速AGC控制通道设计,以便于各种软件波形运行。本论文设计出一款具有多频段、高动态、小型化、低功耗的收发信机,能够适应多种数字传输体制、多种模式的高速数据传输,能够适应复杂电台环境下抗干扰需求,能够适应网络组网需求。依据客户电台实际使用需求,该收发信机采
用多带宽、多速率模式,既能实现高数据速率,完成大数据传输需求,又能在低数据情况下降低通信资源使用,提高接收机灵敏度,延伸通 信设备通信距离,满足远距离通信需要;该收发信机采用集成设计思路,采用宽频段、低功耗、小型化器件,实现多频段、多模式、多任务性能,减少电台种类,减小电台体积;收发信机还采用系列化、通用化设计,能满足手持、背负及车载电台使用,提高电台兼容性和通用性。
第35卷第9期继电器Vol.35 No.9 2007年5月1日 RELAY May.1, 2007 220 kV线路保护与高频收发信机接口方式的现场应用探讨 柏兴山 （云南电网公司曲靖供电局，云南 曲靖 655000） 摘要：为防止在由旁路代供线路操作过程中由于接口方式发生变化而引起的高频保护异常事件，通过对220 kV线路保护与高频收发信机两种不同接口方式的现场接线分析，找出了在旁代线路过程中接口方式发生变化后操作中的关键环节在于高频收发信机“远方启信”功能的投、退，为避免此类问题的发生提出了意见和建议，对接口方式发生改变后现场应用中的注意事项作了深入探讨。 关键词:保护；收发信机；接口；应用 Research on the application of the 220 kV line protection and interface way of high-frequency transmitter-receiver BAI Xing-shan (Qujing Power Supply Branch, State Power Grid Corporation of Yunan Province, Qujing 655000,China) Abstract: To prevent the exceptional incident of high frequency relay caused by the change of the interface way, two kinds of different connection of the220kV line protection and interface way of high-frequency transmitter-receiver are carefully analysed. It finds out that the key link is the cast or exit of the function of “far obtaining information” about high-frequency transmitter-receiver after the interface way changed during the channel change-over.Some methods and suggestions are proposed to avoid the similar problems. Several aspects are discussed which needs to pay attention during the local application after the interface way changed. Key words: protection; high-frequency transmitter-receiver; interface; application 中图分类号： TM773 文献标识码： B 文章编号： 1003-4897(2007)09-0068-02 0 引言 在现场实际应用中，特别是在用旁路代供线路时，在目前广泛采用的旁路保护与线路保护共用高频收发信机方式下，高频收发讯机由“本线”切换至“旁路”方式后，因旁路保护和线路保护装置不同而引起高频收发信机与继电保护的接口方式发生了改变，从而导致在高频通道交换中出现的通道异常事件时有发生。本文就单接点接口方式和双接点接口方式下高频收发信机的现场接线，以目前配置较为典型的220 kV三岔变电站为例，对运行中容易出现的问题进行分析，找出了现场应用中的关键环节，并就高频收发信机装置在接口方式发生改变时的操作提出了建议。 1 单、双接点接口方式的现场接线 继电保护与收发讯机的接口方式中，在“四统一”高频闭锁逻辑上存在有继电保护装置自身实现还是由收发信机实现两种情况，这两种方式可简单称为单接点和双接点方式。图1为目前广泛使用的高频收发信机装置典型开入接线图，图中所示为单接点方式下引进装置的开入量，在“单接点”接口方式下,高频闭锁逻辑、远方启信、通道交换由继电保护装置提供，由图1中可看出，继电保护只有一对接点“FA-1”来控制高频收发信机的停信与发信，接点闭合时发信，接点断开时停信，在此方式下“停信”开入14、“其它保护动作停信”开入17、“断路器位置停信”开入20 由保护装置逻辑完成，不需引入。 双接点接口方式时，高频闭锁逻辑、远方启信、通道交换由高频收发信机实现，继电保护另外提供具有优先权的两对接点（或空光藕）来控制装置的发信和停信。其中“启动发信”开入10闭合时高频收发信机发信，“停信”开入14闭合时收发信机装置停信，并且高频收发信机装置还要引入“其它保护动作停信”开入17、“断路器位置停信”开入20，这样高频收发信机装置才能完成高频闭锁逻辑。因此，引入装置的开入量满足上述要求后，该装置同
收音机的调试方法 还可以参考此链接的介绍 怎样进行收音机整机调试 1. 整机调试一般流程，将调试好的部件组装成整机后，不可能都处在最佳配合状态，而满足整机的技术指标。所以，单元部件经总装后一定要进行整机调试。 2. ⑴按直观检查的方法对整机进行外观检查。以收音机为例，外观检查有如下内容：天线（多股纱包线）焊接质量检查、电池夹弹簧检查、频率刻度指示检查、旋钮检查、耳机插座检查、机内异物检查等。 ⑵结构调整主要是检查印制电路板各部件的固定是否牢靠，有无松动，各接插件间接触是否良好，机械转动部分是否灵活。 ⑶整机功耗检查是当整机工作正常后，测量整机总电流（电源消耗），如果整机总电流偏离性能指标，说明机内有短路、漏电或其他不正常现象。 ⑷各单元部件组装成整机后，其性能参数会受到一定的影响，如输出输入阻抗、负载等。所以必须进行统调，使个部件的关联工作处于最佳配合状态，显示良好的整机效果。 ⑸整机技术指标测试是按整机技术及相应的测试方法，对已调试好的整机进行严格的技术确定。例如吸尘器有真空度、风量、输入功率、吸入功率、效率、绝缘电阻和耐压等性能指标。 3. 整机调试示例，现以中波段外差收音机为例，介绍调试步骤。 ⑴调试前准备①检查整机元件安装、焊接位置是否正确，焊点应圆滑光亮、无堆积、无毛刺、无虚焊，焊接不和要求的焊点要重新焊接。 ②检查机内装配连线是否正确。特别注意：晶体管管脚是否插错；输入输出变压器是否调错；输入回路线圈一、二次是否调错等。检查磁棒支架、双连可变电容、扬声器、电池夹等是否固定好。检查调节旋钮是否安装牢靠，旋转灵活。 ⑵静态工作点调整，检查电池电压应不低于额定值百分之十，否则应更换电池。通电后将双连可变电容全部扭进，确保在无外来信号条件下，由后向前测试各级静态电流。电位器的通、断焊片之间，测量整机静态电流，正常整机静态电流应〈20mA (3)调整中频频率可不用仪器进行，其调整方法为：在收音机接收某一电台情况下，用螺丝刀短接本振部分的双连电容器，如果这时扬声器里电台信号消失，说明变频和本振工作正常。否则，说明中放级信号不是经变频后的中频信号，而是像直放式收音机那样直接窜到后级去的。因此，这时调中变压器，不仅调不好，还会调乱。经检验变频和本振级工作正常后，可用无感螺丝刀由后级向前级逐级调中频变压器内的磁芯，边调边听声音的大小，反复调几次，直到声音效果最好为止。调整时应注意，最好选择一个信号较弱的电台，否则在强信号A GC作用，使得中频变压器调偏了较大范围而音量却不发生变化。 （4）频率范围调整频率范围调整是为了保证收音机双连可变电容从全部旋出时恰好包括整个接收波段，使收音机在波段范围内接收接收全面而效果好。即中波段时应能接收525——1605KHZ信号，并且，实际接收频率与它的刻度频率一致。 不用仪器情况下频率范围的调整方法为：选用已知频率的电台信号进行调整。如选640KHZ的电台信号作为低端调试信号，则将双连可变电容旋出15度左右，并使刻度指针对准640KHZ，再调本振线圈磁芯，使收音机输出声音最大为止。然后选1500HKZ的电台信号作为高端调试信号，将刻度指针对准1500KHZ，调整本振回路补偿电容、使收到的电台信号最强。低端、高端如此重复几次，直至调准为止。（5）统调统调是使各个调谐点的本振频率与接收信号频率相差465KHZ，同时也使输入回路在整个接收范围内有较高的灵敏度。 不用仪器情况下的统调也可利用频率范围调整中介绍方法，利用640KHZ和1500KHZ的电台信号进行统调。基本原则是：低端调电感，高端调电容（输入回路微调电容），中间统调靠电容（本振回路垫整电容）。这就是常用的“三点统调法” 收音机电路板的调整 1、收音机电路板的调整的原理 在调试前必须确保收音机能接收到沙沙的电流声（或电台），若听不到电流声或电台，应先检查电路的焊接有无错误、元件有无损坏，直到能听到声音才可做以下的调整实验。 超外差收音机的调整有三种：