自制高灵敏度JJY授时信号接收系统 制作调试篇(一)

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＋R_{30 ^/}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。