一种无人机短波电台的跳频控制电路的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域和电学领域，具体地说涉及一种无人机短波电台的跳频控制电路。

背景技术：

短波电台的设备较简单，能以较小的功率进行远距离通信，因此，在军事通信中占有重要地位；但是，短波通信容量小，传播信道不稳定，传输可靠性较低。

跳频通信使原先固定不变的无线电发信频率按一定的规律和速度来回跳变，而让约定对方也按此规律同步跟踪接收。由于第三方不了解无线电信号的跳变规律，很难将信息截获。

频率合成器是跳频通信系统中的关键部分，目前大多数跳频电台中使用的频率合成器采用的是锁相环（pll）频率合成技术，但是该技术的频率转换速度已经接近其极限，使用效果差强人意。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的是提供一种基于dds芯片构建的无人机短波电台的跳频控制电路。

技术方案：本实用新型的一种无人机短波电台的跳频控制电路，包括微处理器、分别与微处理器电性连接的电源调理电路、电压采集电路、跳频设置电路、以及通信电路；所述跳频设置电路包括ad9912芯片和滤波反馈电路，ad9912芯片设有与微处理系统连接的串行通讯接口、外部时钟信号接口；所述电压采集电路包括分压电路、若干运算放大器和线性光耦。

所述微处理器为stm32f103r8t6芯片。该芯片时钟频率最高可达72mhz，内置64k的flash、20k的ram、12位ad、4个16位定时器、3路usart通讯口等多种资源，具有极高的性价比。该芯片的主要作用是负责数据采集和处理、与控制中心通信以及控制跳频序列的设置等。

所述电压采集电路是系统供电电池24v电压量的采集电路，作用是为了当系统电池电压欠压时及时给出预警。包括依次连接的分压电路、第一运算放大器、线性光耦和第二运算放大器，所述第二运算放大器的输出引脚连接至微处理器stm32f103r8t6芯片。进一步地，所述第一运算放大器、第二运算放大器为lm2904型号；所述线性光耦为hcnr200型号，其用于保证光耦两侧的电路互不干扰；该线性光耦是性价比优良的模拟信号隔离器件，具有低非线性度，典型值为0.1%，最优值为0.01%，低温度系数，宽频带高精度等特点。

所述电源调理电路包括用于转化为3.3v电压的vrb2403s-6wr3电源模块，输入端连接24v电压。vrb2403s-6wr3电源模块为6w宽电压输入隔离稳压dc/dc电源模块，效率高达87%，工作温度范围-40~+105℃。

所述通信电路的作用是为了将采集到的电压量传送给控制中心以及接收控制中心的控制命令（包括跳频控制命令）。本实用新型中的通信电路选用max3232芯片。max3232芯片的收发器采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0v至5.5v电源供电时能够实现真正的rs-232性能，器件仅需四个0.1uf的外部小尺寸电荷泵电容。max3232芯片确保在120kbps数据速率，同时保持rs-232输出电平。

本实用新型所述的跳频设置电路的作用是通过spi总线接收微处理器系统的命令从而产生对应频点的信号，实现信号频率按照既定规则跳变。ad9912芯片为数字合成器(dds)芯片，其特点是集成了14-bit数模转换器(dac)，具有48比特位的频率控制字(ftw)，可实现频率分辨率4μhz。通过调整dac系统时钟获得频率绝对精度。ad9912芯片还提供一个集成的系统时钟锁相环(pll)，允许系统时钟输入低至25兆赫。ad9912可在-40℃~+85℃的工业温度范围内运行。

ad9912芯片通过串行控制端口sdio、sdo、sclk以及片选引脚csb和数据更新控制脚io_update与微处理器系统进行连接，接收微处理器的修改芯片寄存器的命令并执行，完成指定频率信号的产生。

ad9912芯片的dac引脚依次连接第一射频变压器模块、滤波反馈电路、第二射频变压器模块、并连接至ad9912芯片的fdbk引脚。所述第一射频变压器模块和第二射频变压器模块型号为tc2-1tx+，该变压器具有良好的回报损失，出色的幅度不平衡（0.5dbtyp）和相位不平衡特性（4deg.typ），工作温度范围为-45~80℃。所述滤波反馈电路至少设有11个电容和3个电感进行串并联连接而成。

有益效果：本实用新型采用dds芯片应用在跳频设置电路中，具有跳频频点切换速度快、频率分辨率高、相噪性能好等优点，比锁相环频率合成更具优势；微处理器将接收到的控制中心传输的跳频控制指令产生指定频率的信号，同时将电压量实时反映给数据中心。该电路的设计考虑到电路干扰性的问题，通过线性光耦实现了有效的隔离。

附图说明

图1是实施例1的电路构架示意图；

图2是实施例1中微处理器的引脚示意图；

图3是实施例1中电源调理电路的电路图；

图4是实施例1中24v电压采集电路的电路图；

图5是实施例1中rs232通信电路的电路图；

图6是实施例1中跳频设置电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种无人机短波电台的跳频控制电路，包括微处理器系统、分别与微处理器电性连接的电源调理电路、电压采集电路、跳频设置电路、以及rs232通信电路，微处理器经通信电路将采集的电压量信号数据发送到控制中心，以提示系统电池电量的状态，同时经通信电路接收控制中心的命令控制跳频设置电路，从而完成跳频序列的控制。

如图2所示，本实施例的微处理器为基于armcortex处理器内核的stm32f103r8t6型号芯片，该芯片时钟频率最高可达72mhz，内置64k的flash、20k的ram、12位ad、4个16位定时器、3路usart通讯口等多种资源，具有极高的性价比。该芯片的主要作用是负责数据采集和处理以及与控制中心通信等。

如图3所示，电源调理电路包括基于vrb2403s-6wr3dc/dc电源模块的，将24v转换为微处理器3.3v电压的变压电路，vrb2403s-6wr3的2号引脚和1号引脚通过电感l8分别连接到系统24v电池的24v电源以及地，3号引脚和5号引脚分别输出3.3v和接地，为整个电路供电。

如图4所示，电压采集电路包括多个lm2904运算放大器和hcnr200线性光耦。所采集电压经分压后进入到第一运算放大器lm2904的2号引脚，放大后的信号由第一运算放大器lm2904的1号引脚输出连接到线性光耦hcnr200，光耦输出连接到第二运算放大器lm2904的2号引脚，隔离后信号经放大后由第二运算放大器lm2904的1号引脚输出，连接到stm32f103r8t6芯片的ad_u。

如图5所示，通信电路包括与stm32f103r8t6芯片连接的rs232通讯模块。通讯模块选用max3232型号芯片。max3232芯片的9号引脚、10号引脚分别连接stm32f103r8t6芯片串口接收脚pa3、发送脚pa2；max3232芯片的7号引脚、8号引脚分别接向rs232总线的发送脚和接收脚，同时max3232芯片的1号和3号引脚，15号和16号引脚间分别跨接一个0.1uf的电容，2号引脚和6号引脚各接一个0.1uf的电容到地。

如图6所示，跳频设置电路包括基于dds的ad9912芯片，与stm32f103r8t6芯片连接，ad9912芯片的sclk、sdio、sdo、csb、io_update引脚分别连接到stm32f103r8t6芯片的pb13、pb15、pb14、pb12、pb11引脚，构成两者串行通信的通道，ad9912芯片的27、28号引脚接入50m的外部时钟信号，50、51号引脚为dac输出（dac_out）和互补dac输出（dac_outb），41、40号引脚为反馈输入（fdbk_in）和互补反馈输入（fdbk_inb），dac输出信号通过由第一射频变压器模块t1/第二射频变压器模块t2以及两者之间的诸多电容和电感构成的滤波电路fc1进行过滤并反馈到输入端发回芯片。所述滤波电路由电容c74、c77、c81、c83、c75、c78、c82、c84、c73、c80、c76和电感l10、l9、l11构成，前8个电容的一端均接地，c74、c73、l9、c75的一端连接到一起成为滤波器的输入端（经第一射频变压器模块t1后的dac输出信号从这里进入滤波器），c73的另一端连接到c77、l10、c76、c78、l9的一端，l10的另一端连接到c81、c80、l11、c82、c76的一端，c80的另一端连接到c83、c84、l11的一端，成为滤波器的输出端，将dac输出信号经t2传递到ad9912的反馈输入（fdbk_in）和互补反馈输入（fdbk_inb）脚。