简易无线定位装置(C题)报告

简易无线定位装置（C题）报告
摘要：本装置以多普勒效应为原理基础并结合高频相关知识，实现无线定位功能。

系统由信号发
射装置和接收处理装置组成，接收端分为两根天线，通过射频开关切换两根天线轮流接收信号，接收端会产生多普勒频移，将信号FM解调后，再根据多普勒频移公式及线性拟合计算出发射装置具
体位置，精度可达50cm。

关键词：无线定位；多普勒频移；射频开关；FM解调
（1机包围（2
（2
率≤100mW（在负载电阻50? 上）,且通过液晶显示所处位置。

2.方案比较与选择
综合题目要求，结合现代技术水平，大致有三个方案可供选择：方案一：基于鉴相器的测距技术。

发射机距两个接收天线之间的距离一般不相等，电磁波在传输送到接收机时就会在接收天线上产生相位差，根据相位差的不同可以实现定位。

该
方案的缺点是很明显的，首先是为了增加无模糊测量距离就必须减小发射信号的频率，这样就会降低发射信号的平均功率从而减小作用距离，故不采用该方案。

方案二：基于RSSI实现测距定位。

它是利用电磁波在传输过程中，接收信号功率强度与传输距离存在着某种变化关系，找出特定环境中的这一变化关系，从而实现定位。

该方案
缺点在于测试环境要求较高，在室内近距离功率衰减很不明显，很容易收到环境因素
的干扰。

故不采用该方案。

方案三：基于多普勒频移实现定位。

当信号接收端以恒定的速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，从天线接收到的信号会造成相位和频率的变化，通过FM解调可将频率
变化转换成电平变化，再通过STM32单片机DA采样计算后获得位置信息。

该方案有点
在于在可以忽略信号功率对于定位误差的影响，且接收信号处理简单。

故采用该方案。

二、系统分析与设计
1.系统框图
（1）发射部分：
（2）接收处理部分：
2.系统理论分析：
5
中，为最大频偏量，为接收端相对发射机移动速度，为光速，为载波频率。

是常量，与
为开关频率，这里选为固定值50kHz,且
由式（2.3）可推出：
（2.4
与相对位移（可推出发射机位置）的线性关系。

幅度为的波。

又经功率检测后得到一直流量，再经多次线性拟合取均值，最后
由单片机换算得出发射机位置。

3.系统模块设计：
（1）发射部分：
为了使发射机的频率稳定，我们采用MB1504锁相环芯片产生高频振荡，振荡频率为82MHz，后级再接低噪声、电流反馈型运放THS3201作为输出驱动，将信号发射出去。

（2）接收前端：
由于接收端的两根天线需要高速切换才能产生较大频偏，因此我们采用AS179—92射频开关芯片，该芯片最高开关频率为3GHz，远超过该系统所需的50kHz。

内部结构如图（3.1）所示：
图（3.1） （3）FM 解调部分： 因为接收信号为一调频波，因此该部分我们选用集成收音机芯片来完成FM 解调，由式（2.4）
可得出最大频偏
为68.5kHz ，据此我们选择CXA1691收音机芯片，该芯片最大频偏可达75kHz ，满足题目要求。

具体电路如图（3.2）所示：
图（3.2）
射频开关的输出接到P13口输入经过电容的耦合送到芯片的12脚。

C20和L1是高放谐振回路。

为了方便选台，将原本CXA1691的LC 本振换为由外部的信号发生器产生，且频率比发射频率高10.7MHz ，实现超外差接收天线信号。

这样发射频率经过与本振混频以后经过10.7MHz 陶瓷 滤波器
过后送给中放、检波后输出。