接收机配置电路的程序设计研究

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[摘要]新时代的到来给人们的生活和工作带来了巨大的改变，计算机技术、网络技术以及信息技术等多种先进技术的涌入衍生出了许多电子产品，信息传递和使用方式逐渐向着数字化方向发展。在这种模式下，信号接收机成为了必不可少的电子设备，为了能够更好地进行信号接收和处理，相关工作人员就必须根据实际需求做出合理的程序设计。基于接收机配置电路的程序设计相关内容进行简要分析。

[关键词]接收机；配置电路；程序设计

接收机在我国各个领域的应用范围十分广泛，随着科技的进步，接收机的电路设计也越来越复杂化、多样化，相关设计人员需充分了解接收机的系统设计原理以及设计要素，才能做出更加准确的电路程序，从而保障设备的安全稳定运行。目前我国遥测调节系统中对于接收机的应用频率是比较高的，与常规的接收机相比，遥测系统所使用的接收机对于信号的实时接收要求更为严格，本文对该类型接收机配置电路的程序设计进行说明。

1接收机的概念

信号的定位测量是由GPS卫星完成的，卫星获取信号后会实时向终端设备进行发送，实现海陆空等多空间用户的信息共享，而这个功能的实现所依靠的就是GPS信号接收机。接收机是一个由多零件组成的电子化产品，主要有天线、A/D转换器、放大器以及滤波器等，通过这些器件的综合作用才能保证接收机信号接收的稳定性和可靠性。它不仅具有信号接收功能，而且还具有信号追踪和分析处理功能，可以对GPS卫星发射的信号进行定位测量，实时生成相对应的数据反馈。根据接收机使用目的不同，其种类也是多样化的，但工作原理基本上都是基于GPS信号来进行数字信息获取和处理的一个过程。

2接收机电路原理分析

接收机的工作主要是对卫星传递过来的射频信号进行有选择性地接收，并通过放大、转换以及滤波处理后形成稳定的无线通信信号，再将其分别传输到相应的设备系统当中，转化成数字信息，供人们进行使用。其中射频信号的选择、接受以及放大是最为主要的，该过程需要信号接收机通过多次进行调频处理来完成，比如第一中频完成初步的射频信号选择和转换等处理后还需要第二中频对第一中频处理完成的信号再次进行滤波或去加重等处理，这样最终才能给用户提供纯净、准确的信息数据。

3接收机系统设计说明

接收机的系统设计总体上要把握以下三个要素：

3.1选择性的分配

接收机对信号的筛选能力是评价其抗干扰的能力的重要指标之一，因为在信息化时代，自由空间所存在的无线信号多而杂，接收机只有具备良好的信号区分能力，才能保证其正常的运行秩序，避免发生信号错乱。接收机的选择上主要体现在两方面，一方面是信道选择，是在中频部分完成的，另一方面是频段选择，是在射频部分完成的。在频分多址的情况下，选择性功能的实现则还需要滤波器来共同完成，但是也有少数特殊情况需要滤波器进行二次变频处理，比如对讲机设备的使用。在两个中频信道选择方面均使用滤波器可以有效提高接收机的信道选择准确度，但是滤波器的分配要紧密结合接收机系统属性、相关器件的参数指标以及投入成本来综合考量决定。比如某接收机邻道选择性指标如果要达到70dB，那么两个中频滤波器一共所能实现的带外抑制就要超过这个指标才能得以实现，虽然两个滤波器的单一指标并没有严格限制，但是通常情况下第二中频滤波器选择性会比第一中频滤波器要好一些，二者的材质、性能等都有所区别，第二中频采用的一般是陶瓷材料，第一中频采用的一般是晶体材料，陶瓷的选择性要优于晶体材料。另外，两个中频滤波器一般会分别设置在放大器的信号输入端和输出端两个端口，但是因为带外抑制和带内插损这两个指标是具有矛盾性的，而且放大器本身的前级滤波器插损也会对产生较大的噪声系数，所以在射频频段进行选择性分配时应当着重注意利用放大器的输出端滤波器优势，至于输出端滤波器，一般保证其插损数值在2dB以内即可。

3.2增益的分配

接收机射频部位、中频部位以及变频部位的增益加起来可以构成其高频总增益，这个增益数值的大小主要是由鉴频器的性能和整机设计指标决定的。对于低噪音放大器而言，其噪声系数是与增益值成正比的，如果增益过高会使接收机的动态范围变小，一般情况下将其控制在15dB到18dB之间是比较合理的。而射频和中频滤波器的插入损耗总和通常也在这个范围，所以在选择具有变频增益功能的混频器时，同时应当在放大器的信号输入级增加一定的电阻，以便对系统总增益进行适当调整。

3.3噪声的分配

影响接收机的噪声系数的因素主要有两方面，一个是设备元器件的噪声系数，另一个就是系统增益值。所以在对接收机系统进行噪声分配时，首先应当选择噪声较低的放大器以及相匹配的放大器管子，其次就是在分配系统增益使，应当在满足其灵敏度的同时，尽可能降低其数值。

4基于接收机配置电路的程序方案设计

4.1硬件系统设计

接收机配置电路的作用一方面是为了实现与上位机的信号传输，另一方面是为了实现与前端接收机参数配置的共享。本文在进行配制电路程序设计时采用了STM32f103作为控制芯片，与上位机的通信是通过STM32自带的USART1和MAX3232逻辑转换芯片来实现的，与前端接收机的参数配制传递则是通过STM32自带的两个SPI实现的。PC6-PC9四个管脚和中频滤波器的四个开关分别连接，实现了不同带宽的中频信号，然后通过STM自带的ADC实现了输入功率的采集。该种设计方法可以有效实现接收机第一级本振和第二级本振的频点调节，从而更加准确地定位选择后端中频，然后功率信号经由第一级解调器传输至ADC管脚，完成数据采集。在接收机实际运行过程中，只要改变其第一级本振的输出频点，其下变频射频信号就可以转换成一中频，然后通过第二本振混频到对应的中频信道。

4.2控制电路程序设计

配置电路上电后，首先完成STM32的时钟、串口、SPI、ADC等内外设配置。然后，系统等待3秒检测串口是否有输入‘T’值，若有则进入IAP程序，该程序能够通过串口实现电路内部应用程序更新或者上传，不用再提供专门的硬件下载接口。等待其完成更新或上传，程序跳转至应用程序处，完成操作。

4.2.1IAP程序部分关键代码接收机上电后，看是否有输入T或t。若有进则入Main_Menu()函数，通过Ymodem协议更新应用程序，或者将现有的应用程序上传至上位机。若没有输入T或者t，则程序直接跳转至应用程序入口。

4.2.2应用程序部代码若串口接收非空，进入命令参数解析函数Pll_ParaSet()，得到中频带宽或PLL1频点参数，并设置。若未检测到串口输入，则信号功率函数Signal_Intensity()运行，向上位机返回实时功率值。此处应注意，应用程序需要编译为可执行文件才可通过Ymodem协议发送，实现IAP升级，同时应用程序与IAP程序的起始地址应区分。

5结语

接收机的配置电路设计是一项较为复杂的工作，相关设计人员需要综合考量多方面的因素，并充分结合实际的系统使用需求，才能明确设计思路，做出最为恰当的程序设计方案。尤其是在当前信息化时代背景下，各类空间信号纷繁复杂，而且日益增加，如果不能准确选择和区分信道以及频段，很容易就会造成信息传输失败或者混乱，影响人们对电子产品的使用体验，所以设计人员应当在实践过程中不断对设计程序进行优化，这样才能促进我国互联网技术的进一步发展。

【参考文献】

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[2]张韶华.基于FPGA的OFDM系统接收机的设计与实现[D].郑州：郑州大学，2016.

[3]杨阳.双路发射接收机信号处理的技术研究[D].南京：南京理工大学，2012.

[4]黄颖辉，张建生.基于ARM7核的GPS接收机的设计[J].常州工学院学报,2007(06)：34-37+54.

作者：李健丽 单位：哈尔滨文思教育咨询有限公司