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2ASK数字频带传输系统设计

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调制信号(数据脉冲)在输入门电路之前,加了一个47l电容到地,再串了一个1μH电感,滤除了脉冲的一些高频分量,便于调制。但总的说来,调制信号边缘太陡,谐波分量太重,而且调制信号的脉宽也很窄(此设计中调制信号的最大频率为50kHz),不利于调制信号在网络中的传输。

当数据脉冲从pin5脚输入,数据脉冲为"0"时,不管载波信号怎样,输出总为高电平"1";数据脉冲为"l"时,输出为载波信号。而输出端接有隔直电容C207(2200pF),输出为高电平时,相当于直流,会被隔直电容阻隔,这样讲入声表的就是图6上标识的波形所示。

本设计中经调制的信号中含有丰富的谐波频谱,所以有必要对其谐波滤波,以提高系统的稳定性,从而应用到声表面波带通滤波器。

2.3 声表面波滤波器

声表面波滤波器(SAW filter)是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜,然后经光刻,在两端各形成一对叉指形电极组成。当在发射换能器上加上信号电压后,就在输人叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动(即超声波)以超声波的形式向左右两边传播,向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。

这种滤波器体积小、重量轻,中心频率可做得很高,相对带宽较宽,理想状态下具有矩形选频特性,但是实际的频响不可能做到矩形,声表在工作时,还存在一些假信号,影响它的特性,其中最主要的是三次渡越信号。它是一部分被接收换能器发射回来的声波又经发送换能器送到接收换能器而产生的,其时延为主信号的三倍,干扰主信号,使通带内的信号出现起伏。其实际的频率响应为图8所示,所以其后有必要级联低通滤波器。

2.4 巴特沃斯型LPF的设计

分离信号、抑制干扰是滤波器最广泛和最基本的应用,它使所需要频率的信号顺利传输,对不需要频率的干扰产生干扰。此设计中的调制信号频率为107MHz,带宽为±2MHz,因此低通滤波器的截止频率要设计在110MHz。

巴特沃斯型滤波器的衰减速度比其他类型滤波器缓慢,但十分平坦,没有幅度变化,各方面要求也较低,设计简单,性能方面又没有明显的缺点,对构成滤波器的元件Q值要求很低,从而电感可以用漆包线自制;而且此滤波器在本设计中的选择性不是很高,主要针对二次谐波(214MHz)、三次谐波(321MHz)等谐波分量的滤除,以免干扰其他信号,综合考虑系统要求,本设计采用7阶型巴特沃斯型LPF。

在设计巴特沃斯型LPF的情况下,就是以巴特沃斯型的归一化LPF设计数据为基准的滤波器,将它的截止频率和特征阻抗变换为待设计滤波器的相应值。其流程图10所示。

根据理论计算以及网络分析仪上调试结果得出具体的滤波器参数如图11所示,电容采用封装为0603的瓷片电容,电感用漆包线手工绕制,其中φ为2mm,D为0.13mm。调制后的波形经滤波器后得到的信号波形如图12所示,中心频率为107MHz左右,2MHz带宽。

作者:孔令彬 李 颖 陈向文 中国地质大学 来源:电子技术

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