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自制高灵敏度JJY授时信号接收系统 制作调试篇(一)

时间:02-18 来源:互联网 点击:
为了实现高灵敏度JJY信号接收系统,根据设计方案原理,需要从硬件和软件两个方面进行制作与调试。在硬件上,主要分为频带处理部分和基带处理部分。在软件上,主要完成对JJY信号的接收解码功能和电子时钟的功能。

硬件电路


1.接收天线


为了接收40kHz的低频授时信号,接收天线要采用磁棒天线,其和电容组成并联谐振回路作为输入回路。在铁氧体磁棒上绕上漆包线圈便可制成磁棒天线,根据经验值,其电感量应为mH级。磁棒选用导磁率2kH/m的锰锌铁氧体,尺寸为直径10mm,长度80mm的圆柱形磁棒,线圈采用直径0.25mm的单股漆包线,绕制成电感量约为4.8mH的磁棒天线(如图1所示),通过调整磁芯在线圈中的位置,可以微调电感量,从而使谐振频率为40kHz。

图1?磁棒天线

图2? 接收解调电路

图3? 采样比较电路 图4? 接收状态监测显示电路

2.接收解调电路


利用接收芯片LA1650实现对JJY40授时信号的接收解调,SANYO公司的这款芯片是专为接收JJY40授时信号而设计的,其接收灵敏度达10dBμV。电路如图2所示。LA1650推荐的工作电压为1.5V,有一片选使能控制端PON,和JJY基带反相信号输出端TCO′。由于MCU的电平为5V,所以端口连接需进行电平转换,利用51单片机P0口的OC门特性,外接上拉电阻和1.5V电平即可进行PON端的电平转换,对解调后的信号输出端TCO′,采用比较器LM311可进行电平转换并且将信号反相,输入端1.5V为高电平,设置比较门限约为0.8V即可,故选取对5V的分压电阻为4.7kΩ和1kΩ,电路如图3所示。

3.基带处理电路


根据设计原理,以STC89C52单片机作为基带信号处理核心来实现基本功能。其中,液晶显示采用LCD1602,键盘采用4按键独立键盘,进行功能设置,其功能分别为:强制接收开关按键;时间菜单选择按键;单位增加按键;单位减少按键。

为便于对信号的接收状态进行监测,采用LED灯来显示,如图4所示,电阻为P0口的外部上拉电阻。各灯功能如下:秒准同步监测,秒准同步后亮起;秒同步监测,秒同步后亮起;分钟同步监测,分钟同步后亮起;接收误码监测,出现误码后亮起;奇偶校验监测,奇偶校验判断出错后亮起;最后转换监测,最后信息转换时发现数据错误后亮起;JJY接收解调后的基带信号指示,实时显示信号,高电平亮低电平灭。

4.电源电路


电源需要输出5V和1.5V分别对单片机和接收芯片供电,采用稳压片7805和LM317产生5V和1.5V,如图5所示。其中1.5V的产生根据

V0=(1+R30 /R29)×1.25(V)+(R30×50(μA))
得出,经计算,选取R29为1kΩ,R30为200Ω。

图6? 调试接收天线

软件程序


根据程序流程图及JJY信号接收解码思想,便可完成C语言程序。8051单片机的C语言源代码可到《无线电》杂志网站上下载。

调试测试

根据电路图,制成PCB电路板,然后焊接元器件,并编写程序,便可进行调试测试。

1.接收天线


对接收天线的调试主要是对接收谐振回路中心频率的调整,通过调整磁芯在线圈中的位置,利用信号源和示波器测试,使中心频率为40kHz。测试方法如图6所示,改变信号源的频率,用示波器观测信号幅度,当其最大时信号源输出频率便是回路中心频率,通过此法便可使磁芯处于谐振40kHz时的位置,达到良好的接收选频效果。

2.接收解调电路


将输入的接收天线回路换为51Ω电阻,等效为无信号输入时的状态,即静态工作状态。给芯片供电1.5V,测各管脚电位,参考芯片资料,实测值与参考值误差很小,说明静态工作正常。然后将输入换回接收天线回路,并将芯片使能端置高,用信号源产生载频40kHz正弦波、调制信号为1Hz方波的2ASK信号(幅度mV级),通过耦合方式将已调信号加入芯片(如图7所示),用示波器观察芯片输出端波形,若为1Hz的方波,则说明可接收解调信号。

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