1 系统分析与设计

系统由MCU、发射和接收系统构成。音频信号由发射端的前端信号处理电路放大后送往MCU内部A／D进行采样，MCU将采样所得数据打包通过RF模块发送出去。接收端MCU从RF模块读取数据包，并将其送至MCU内部的TIMER1进行PWM调制，然后输出至外部低通滤波器，最后还原得到相应的音频信号。系统原理如图1所示。


1．1 主控MCU模块

MCU选用AVR系列的ATmega8，其是基于增强AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega8的数据吞吐率达1 MIPS／MHz，16 MHz时性能达16 MIPS，因此可缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。工作电压2．7～5．5 V，内部集成8路10位ADC、SPI串行接口、16位带PWM调制输出的定时器、512 Byte的EEPROM。其内部资源能满足发射端和接收端MCU的要求。

1．2 RF模块

nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 cHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。可进行地址及CRC检验功能。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率发射时，工作电流9 mA；接收时，工作电流12．3 mA，多种低功率工作模式使节能设计更方便。收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化，以避开干扰、完成传输。总之，跳频技术FHSS不是抑制干扰而是容忍干扰。由于载波频率是跳变，具有抗高频及部分带宽干扰的能力，当跳变的频率数目足够多和跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力较强。利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而使系统具有抗多径衰落的能力。利用跳频图案的正交性可构成跳频码分多址系统，共享频谱资源，并具有承受过载的能力。

1．3 音频放大

如图2所示，该电路U5A、R8、C17、R7、R14、R9、R16、R13负责麦克风输入信号的放大，放大倍数为10倍。其中R8给麦克风提供直流偏置，经过C17耦合至运放U5A。R7、R14、R9用于给运放提供一个虚拟地。如果有3．5 mm的音频信号接头插入J5时，后续电路会断开和前级放大的连接，从而实现MIC声音和外部音频输入的切换。U5B、R11、R15、R17、R19、C21负责输入MIC和外部音频信号的放大，放大倍数为5倍，原理与前级放大相似。运放选用LMV358，LMV358是一款Rail to Rail双运放，工作电压在2．7～5 V，增益带宽乘积为1 MHz，工作电流140μA，适合电池供电。


1．4 电源稳压

LDO选用PAM3101，为正向线性稳压器系列，其特色是低静态电流和低压降，是电池供电应用的理想选择。小体积SOT--23和SOT-89封装对于便携式和发射设备具有吸引力。热关闭和电流限制可防止器件在极端的工作环境下失效。