一種微功率遙控發(fā)射電路

　　摘要：本設(shè)計(jì)使用了一個(gè)聲表諧振器，起到穩(wěn)定頻率的作用，防止由于元件性能偏差及外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致發(fā)射性能降低。使用了RC電源濾波及PCB環(huán)形天線，具有成本低、體積小、一致性高的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用了一個(gè)高頻晶體管Q1和少量廉價(jià)的電子元件，即可實(shí)現(xiàn)振蕩、穩(wěn)頻、高次諧波濾波、調(diào)制、發(fā)射等多種功能，發(fā)射電路精簡、調(diào)試方便、高效、性能可靠、成本低、易于大批量生產(chǎn)。

　　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　遙控發(fā)射電路包括RC電源濾波電路A，雜散信號濾波電路B、晶體管振蕩電路C、PCB環(huán)形天線D。

　　晶體管振蕩電路A包括晶體管Q1、聲表諧振器X1、電容C3、C6、C7，電感L1組成，自由振蕩頻率為433.92MHz。其中聲表諧振器X1起到穩(wěn)定頻率的作用。

　　調(diào)制信號通過電阻R2控制晶體管Q1的基極。調(diào)制信號輸出高電平時(shí)，晶體管Q1導(dǎo)通，振蕩器開始工作; 當(dāng)調(diào)制信號輸出低電平時(shí)，晶體管Q1 截止，振蕩器停止工作，從而完成OOK調(diào)制，并通過PCB環(huán)形天線L2將無線電波輻射到自由空間。

　　硬件電路設(shè)計(jì)

　　圖1為電源及濾波電路，濾波形式為π型RC濾波電路，電源采用3V的扣電池供電，C5、C6為濾波電容，R6、R12為濾波電阻，C6、R6、C5構(gòu)成第一節(jié)π型RC濾波電路。

　　濾波原理：電源經(jīng)過C6將大部分交流成分濾除，然后再經(jīng)過R6、C5電路，C5的容抗與R6構(gòu)成分壓電路，因C5很小，交流成分分壓衰減量很大，C5有隔直作用，電壓經(jīng)R6、R12輸出到發(fā)射電路。

　　加大R6會(huì)使濾波效果變好，但又會(huì)使輸出電壓降低。加大C6會(huì)使濾波效果提高，但會(huì)使充電時(shí)間變長。

　　圖2-B為雜散信號濾波電路，R1、R2為分壓電阻，C1濾除調(diào)制信號噪聲，D1為高頻開關(guān)二極管，使此處的電位嵌位到1.2V。C1、D1防止PWM信號上升沿、下降沿尖峰干擾進(jìn)入發(fā)射電路放大后發(fā)射，此電路使得基波周圍的雜波較少。

　　圖2-C為遙控發(fā)射電路，該發(fā)射電路為Colpitts振蕩器，即電容三點(diǎn)式振蕩器，采用電容分壓器提供反饋，滿足“射同余異”原則，振蕩頻率為433.92MHz。

　　發(fā)射器由一個(gè)單端聲表諧振器和PCB環(huán)形天線組成，采用OOK方式調(diào)制，振蕩器打開與關(guān)閉由調(diào)制信號(PWM)控制。最大調(diào)制頻率為2.5kHz。L1、C3(預(yù)留)、C7起到反饋、選頻及與天線匹配作用。其中反饋系數(shù)比C4/C2=7.3，較高的反饋系數(shù)及聯(lián)合R4可以很好抑制振蕩器產(chǎn)生高于理想振蕩頻率50~100MHz的信號。

　　振蕩頻率主要由C2、C3、C4、C7、L1、C11、C12、C13、天線電感(L2)決定。PCB環(huán)形天線屬于LC諧振環(huán)路的一部分，此時(shí)相當(dāng)于振蕩器無外部負(fù)載。諧振頻率計(jì)算公式如下：
       

　　其交流等效電路如圖3所示。

　　圖2-D為PCB環(huán)形天線電路，天線為印制在PCB上的導(dǎo)線，在微波頻段，其相當(dāng)于等效電感，如圖4所示。電容C11、C12、C13起到交流耦合及抵消天線感抗的作用，當(dāng)天線電感與耦合電容發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，流過天線上電流達(dá)到最大，此時(shí)發(fā)射功率最大。