自制高靈敏度JJY授時信號接收系統(tǒng) 制作調(diào)試篇(一)
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硬件電路
1.接收天線
為了接收40kHz的低頻授時信號，接收天線要采用磁棒天線，其和電容組成并聯(lián)諧振回路作為輸入回路。在鐵氧體磁棒上繞上漆包線圈便可制成磁棒天線，根據(jù)經(jīng)驗值，其電感量應(yīng)為mH級。磁棒選用導(dǎo)磁率2kH/m的錳鋅鐵氧體，尺寸為直徑10mm，長度80mm的圓柱形磁棒，線圈采用直徑0.25mm的單股漆包線，繞制成電感量約為4.8mH的磁棒天線（如圖1所示），通過調(diào)整磁芯在線圈中的位置，可以微調(diào)電感量，從而使諧振頻率為40kHz。
圖1?磁棒天線
圖2? 接收解調(diào)電路
圖3? 采樣比較電路 圖4? 接收狀態(tài)監(jiān)測顯示電路
2.接收解調(diào)電路
利用接收芯片LA1650實現(xiàn)對JJY40授時信號的接收解調(diào)，SANYO公司的這款芯片是專為接收J(rèn)JY40授時信號而設(shè)計的，其接收靈敏度達10dBμV。電路如圖2所示。LA1650推薦的工作電壓為1.5V，有一片選使能控制端PON，和JJY基帶反相信號輸出端TCO′。由于MCU的電平為5V，所以端口連接需進行電平轉(zhuǎn)換，利用51單片機P0口的OC門特性，外接上拉電阻和1.5V電平即可進行PON端的電平轉(zhuǎn)換，對解調(diào)后的信號輸出端TCO′，采用比較器LM311可進行電平轉(zhuǎn)換并且將信號反相，輸入端1.5V為高電平，設(shè)置比較門限約為0.8V即可，故選取對5V的分壓電阻為4.7kΩ和1kΩ，電路如圖3所示。
根據(jù)設(shè)計原理，以STC89C52單片機作為基帶信號處理核心來實現(xiàn)基本功能。其中，液晶顯示采用LCD1602，鍵盤采用4按鍵獨立鍵盤，進行功能設(shè)置，其功能分別為：強制接收開關(guān)按鍵；時間菜單選擇按鍵；單位增加按鍵；單位減少按鍵。
為便于對信號的接收狀態(tài)進行監(jiān)測，采用LED燈來顯示，如圖4所示，電阻為P0口的外部上拉電阻。各燈功能如下：秒準(zhǔn)同步監(jiān)測，秒準(zhǔn)同步后亮起；秒同步監(jiān)測，秒同步后亮起；分鐘同步監(jiān)測，分鐘同步后亮起；接收誤碼監(jiān)測，出現(xiàn)誤碼后亮起；奇偶校驗監(jiān)測，奇偶校驗判斷出錯后亮起；最后轉(zhuǎn)換監(jiān)測，最后信息轉(zhuǎn)換時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤后亮起；JJY接收解調(diào)后的基帶信號指示，實時顯示信號，高電平亮低電平滅。
4.電源電路
電源需要輸出5V和1.5V分別對單片機和接收芯片供電，采用穩(wěn)壓片7805和LM317產(chǎn)生5V和1.5V，如圖5所示。其中1.5V的產(chǎn)生根據(jù)
V0＝（1＋R30 /R29）×1.25（V）＋（R30×50(μA)）
得出，經(jīng)計算，選取R29為1kΩ，R30為200Ω。
圖6? 調(diào)試接收天線
軟件程序
根據(jù)程序流程圖及JJY信號接收解碼思想，便可完成C語言程序。8051單片機的C語言源代碼可到《無線電》雜志網(wǎng)站上下載。
調(diào)試測試
根據(jù)電路圖，制成PCB電路板，然后焊接元器件，并編寫程序，便可進行調(diào)試測試。
1.接收天線
對接收天線的調(diào)試主要是對接收諧振回路中心頻率的調(diào)整，通過調(diào)整磁芯在線圈中的位置，利用信號源和示波器測試，使中心頻率為40kHz。測試方法如圖6所示，改變信號源的頻率，用示波器觀測信號幅度，當(dāng)其最大時信號源輸出頻率便是回路中心頻率，通過此法便可使磁芯處于諧振40kHz時的位置，達到良好的接收選頻效果。
2.接收解調(diào)電路
將輸入的接收天線回路換為51Ω電阻，等效為無信號輸入時的狀態(tài)，即靜態(tài)工作狀態(tài)。給芯片供電1.5V，測各管腳電位，參考芯片資料，實測值與參考值誤差很小，說明靜態(tài)工作正常。然后將輸入換回接收天線回路，并將芯片使能端置高，用信號源產(chǎn)生載頻40kHz正弦波、調(diào)制信號為1Hz方波的2ASK信號（幅度mV級），通過耦合方式將已調(diào)信號加入芯片（如圖7所示），用示波器觀察芯片輸出端波形，若為1Hz的方波，則說明可接收解調(diào)信號。
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