一个无线供电的超外差电路制作过程

一年又走了，大学过得真爆粗快，躺床上想着去年参加的省电子设计竞赛和做的一些东西，回想起来感觉心里虚虚的好像很多当时的经验教训都要忘光了，趁着还记着点总结总结感受，本科僧掌握得不够，顺便把遇到没解决的问题提出来希望看到的大神们不吝赐教。

高频方向的题目是设计并制作一个采用无线电源供电的低功耗装置，它是可以用键盘预置载波频率（频率范围10～10.5MHz），用MSP430单片机控制产生本振信号等，中频为465kHz的超外差接收装置。下面分不同部分总结过程。

无线电源部分：

一般的无线供电系统采用的是如下图一整套电路方案，220V 市电压经过 AC/DC 整流滤波器后变成所需直流电，直流电经过高频逆变电路变成特定频率的交流电，此交流电通过发射线圈产生感应磁场，在邻近的接收线圈会在感应磁场中产生感应电动势，从而实现了能量的无线传输。其原理的实质是电磁感应，传输功率会比较大达到千瓦，但其传输距离会比较短，一般在厘米、毫米级别，还有由于系统是松耦合或可分离耦合气隙会比较大，使得漏磁和激磁比较大，传输效率不高。

一开始调试时用555产生高频交流信号，加到谐振线圈进行发射耦合，测试用来不同粗细，不同匝数的线圈测试，曾经最高接收到的谐振电压峰峰值可以达到30多伏，但是带起负载有气无力，根本带不动，而且这样做出来的电路很不稳定，烧了几块555，也爆了几个电容。最后不告而终。

在没有进展一小段时间后，偶然在网上找到一个成熟的无线供电集成方案，XKT-515无线供电芯片。

电路图如下：

同样的，无论是集成方案还是纯电路，无线供电的效率与发射级的工作状态有关，同时也与作为发射电磁能量的线圈的质量也有非常密切的关系，最重要的是耦合线圈的绕制与选择，尽量分别尝试不同线材不同半径不同匝数的线圈，以获得最佳的接收效果。而集成电路相对比较稳定，不过能传递过去的电能也会收到限制，过多改变发射端的电压与频率有可能使芯片烧坏。

超外差接收电路本振部分：

本振单元模块由集成锁相环芯片MC145162，环路低通滤波，及VCO压控振荡器组成，外部晶振提供参考频率，经145162检相输出误差电压，控制VCO压控振荡器输出不同频率本振信号，MC145162锁相芯片控制信号由MSP430单片机产生，结合MC1648可精确产生最高220M本振信号，调整参考频率为1K，可按题意产生在10M到11M之间正弦信号。废话不说先上电路：

MC145162集成电路内含发射与接收信号处理电路、时钟振荡电路、锁相环控制电路等。主要是用来完成无线信号的接收、发射频率的控制及锁定。相比其他的锁相环芯片如145152，它可以使用单片机以串行方式控制基准频率的分频和参考频率的输出，可调电容C14可以用来微调参考频率，使频率跟踪更加准确。

低通滤波器的参数十分关键，在理论计算之外要通过实际测试来调整，并且为了获得较高的精度尽量采用精度较高的元件。

VCO部分可以通过R9来调节电路增益，增益过大输出的波形会有失真，调节适当的增益可以使输出波形十分稳定，有利于保证混频稳定输出。

混频及中频放大部分

混频单元模块采用NE602集成混频IC，第一图为NE602内部结构图，高频信号从输入脚1（输入A）单端输入，外部本振信号从脚6（内部振荡器基级）输入，经GTC（双平衡混频器）混频后由脚4（输出A）单端输出置365K陶瓷滤波器滤波，NE602可内部滤除本振信号和射频信号，可以良好的选出差频信号。

按照NE602的参考电路，混频器的输出一般加一个陶瓷滤波器滤出和频干扰及镜像干扰，但是陶瓷滤波器的带宽非常低，并且在下面中频放大部分两级放大中间级采用陶瓷滤波器作为中间选频，为了防止两个滤波器直接互相串扰，故在这里不加人滤波器。

中频放大器电路图如下：

高频放大由双栅场效应管谐振放大电路组成，信号由双栅管栅极输入，输出级由C20，L3形成10M到10.5M选频网络，并通过中周变压器耦合输出，AGC控制电压同时由双栅管第二个栅极输入，与输入电压形成负反馈控制达到自动增益控制效果。中频放大由三级三极管放大共同作用增大放大倍数，一、二级放大中间接365K陶瓷滤波器选频，第三级放大由365K中周选频并耦合至下级，达到选频放大作用。AGC自动增益控制电压由控制电压游P2加至基级形成负反馈达到自动增益控制效果。

在最后系统联调时发现电路中心频率偏移在370K左右，带宽可以达到10K左右，理论上调整中周磁芯可以微调中心频率，但是实测中中心频率没有变化，推测原因可能是陶瓷滤波器的精度不高，中心频率偏移所致。但是还有个问题，若两级耦合直接直接用电容耦合，此时带宽过大，中心频率向上偏移严重，调整磁芯调不回来，我们尝试在中周两端并入一个电容以改变电容值从而改变中心频率，但实际上达不到，不知为何。往大神解答。

比赛内容主要部分就是以上几个，具体参数计算网上都有，不过高频电子电路是门神奇的学科，很多东西实际与理论相差很多。需要靠实践中慢慢调慢慢捉摸，

最后附上原版电路截图：