通信原理课程设计.docx
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通信原理课程设计.docx
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通信原理课程设计
通信原理课程设计
2009级通信工程专业0913072班级
题目无线电调频对讲机设计
姓名孙阳学号091307227
指导教师胡娟闫利超
2012年6月12日
一、任务书
1、题目
调频单工无线对讲机的设计(至少10米以上通话距离)
2、基本要求
(1)系统传送一路语音信号,其发射频率在20MHz~40MHz之间自行选择,发射功率自行选择,射频信号带宽及调制方式自定,收发通信距离不小于20米;
(2)发射机的输入采用话筒方式,接收机用喇叭收听语音信号,采用电池供电;
(3)调频收音机的调频波段为88MHz-108MHz,工作电源电压范围2.5V-5V,静态电流10-20mA,输出功率≥350mA。
3、本次课程设计的主要电性能指标参数:
1高频发射功率………………≥2W
2发射工作效率………………≤50%
3接收机灵敏度………………≤1µv
4限幅灵敏度………………≤1.5µv
5音频输出功率………………≥50mW
6最大调制频偏………………≥±3KHz
7待机静态电流………………≤10mA
8频率稳定度………………≥10ˉ6
9信号选择性………………≥20MHz
10电池供电电压………………4.5V(3节1.5V)
二、设计方案选择
1、系统框图和原理图
图2-1调频单工无线对讲机系统框图
图2-2调频单工无线对讲机具体原理图
2、发射部分电路
对讲的发射部分采用两级放大电路。
第一级为振荡兼放大电路;第二级为发射部分,采用专用的发射管使发射效率得到提高。
发射机原理:
驻极话筒将声音信号转换为变化着的电信号,经过Rl,R2、Cl阻抗均衡后,由VT1进行调制放大。
C2、C3、C4、C5、Ll以及VTl集电极与发射极间的结电容Cce构成一个LC振荡电路,在调频电路中,很小的电容变化也会引起很大的频率变化。
当电信号变化时,相应的Cce也会有变化,这样频率就会有变化,就达到了调频的目的。
经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2,通过TX、C7向外发射调频信号,如下图。
图2-3发射部分原理图
3、接收部分电路
接收机部分原理:
调频信号由TX接收,经C9耦合到IC1的19脚内的混频电路。
IC1第1脚为本振信号输入端,内部为本机振荡电路,L4、C、C10、C11等元件构成本振的调谐回路。
在IC1内部混频后的信号经低通滤波器后得到10.7MHz的中频信号,中频信号由IC1的7、8、9脚内电路进行中频放大、检波。
7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容。
10脚外接电容为鉴频电路的滤波电容。
此时,中频信号频率仍然是变化的,经过鉴频后变成变化的电压,这个变化的电压就是音频信号,经过静噪的音频信号从14脚输出耦合至12脚内的功放电路,第一次功率放大后的音频信号从ll脚输出,经过R10、C25、RP,耦合至IC2进行第二次功率放大,推动扬声器发出声音,如下图。
图2-4本振的调谐回路
4、芯片介绍
本设计采用集成电路La1800,它作为收音机接收专用集成电路,功放部分则用2822。
电路具有体积小、外围元件少灵敏度高、性能稳定等优点。
接收频率和工作电流都在要求范围之内,具有良好的抗干扰能力,且电路具有简洁性,不复杂。
La1800为单片FM/AM收音机电路,FM部分包含混频,FM本振中放,FM鉴频,静噪,低通滤波器等;AM部分包括高放检波,此外还有音频驱动级和功放电路,用一块La1800电路和少数外围元件,可制作完整的收音机。
该芯片工作电源电压范围为2.5V~5V。
该芯片采用密间距的22脚双列直插封装。
图2-5La1800内部结构图:
D2822是一块功放芯片,第一次功率放大后的音频信号从D1800芯片输出,经过R10、C25、RP,耦合至D2822芯片进行第二次放大,推动扬声器发出声音,该芯片包含两个放大二极管,工作电源电压范围为2.5V~5v。
采用密间距的8脚双列直插封装。
图2-6D2822内部结构图
从图上我们可以看出该芯片的各个引脚的功能:
1号脚为左输出,2号脚为电源正极,3号脚为右输出,4号脚为电源负极,5号脚为右输入(负),6号脚为右输入(正),7号脚为左输入(负),8号脚为左输入。
三、所需用的设备、仪器
万能表、电烙铁、示波器、螺丝刀、吸焊器
四、设计步骤
1、确定方案
采用收音机和话筒相结合的方案。
其接收频率和工作电流都在要求范围内,具有良好地抗干扰能力;简洁性,电路不复杂,容易实现。
2、电路模块设计与分析
无线对讲电路、调频收音机电路
3、焊接与安装
一般先装低矮、耐热的元件,最后装集成电路。
应按如下步骤进行焊接:
(1)清查元器件的质量,并及时更换不合格的元件;
(2)确定元件的安装方式,有孔距决定,并对照电路图核对电路板;
(3)将元器件弯曲成形,可用立式插装,尽量将字符置于易观察的位置,字符应从左到右,从上到下。
以便于以后检查,将元件脚上锡,以便于焊接;
(4)插装。
应对照原理图对号插装,有极性的元件要注意极性,如集成电路的脚位等;
(5)焊接。
各焊点加热时间及用锡量要适当,防止虚焊、错焊、短路。
有些元件焊接速度要快,以免烫坏;
(6)焊接后剪去多余引脚,检查所有焊点,并对照电路图仔细检查,确保焊接无误
4、测试与调整
器件以及连接导线全部焊接完后,经过认真仔细检查后即可通电调试。
接收部分的调整:
首先用万用表100mA电流档的正负表笔分别跨接在地和K的GB-之间,这时的读数应在10~15mA左右,这时打开电源开关K,并将音量开至最大,再细调双联,这时应收得到广播电台,本机只要装配无误可实现一装响。
然后找一台标准的调频收音机,分别在低端和高端收一个电台,并调整被调收音机L4的松紧度,使被调收音机也能收到这两个电台,那么这台被调收音机的频率覆盖就调好了。
发射部分的调整:
首先将一台标准的调频收音机的频率指示调在100MHz左右,然后将被调的发射部分的开关K1按下,并调节L1的松紧度,使标准收音机有啸叫,若没有啸叫则可将距离拉开0.2~0.5米左右,直到有啸叫声为止,然后再拉开距离对着驻极体讲话,若有失真,则可调整标准收音机的调台旋钮,直到消除失真,还可以调整L2和L3的松紧度,使距离拉得更开,信号更稳定。
若要实现对讲,请再装一台本套件并按同样的方法进行调整。
5、系统电路性能指标测试结果
分别测了原始语音信号、载波、已调频信号、接收信号、用于混频的本振信号、解调后的音频信号。
本振信号11号管脚波形
C6频率C1电容波形
CY91.872
六、焊接、调试中遇到的问题,解决的方法
1、焊接元件时用的焊锡过多,将不能焊接的元件焊在一起。
解决方法:
用吸焊器将焊锡吸出,重新焊接。
2、焊接时由于温度太高发生焊点被焊掉的情况。
解决方法:
仔细检查电路后看看是否可以和其他元件连接,我们发现可以实现所以便和其他元件连焊解决。
3、喇叭响接收不到广播电台。
解决办法:
检查有没有元件装错,印刷电路板有没有短路或开路,有没有焊接质量不高,而导致短路或开路等,还可以试换一下IC1。
7、收获、体会和改进设计的建议
这次的无线电调频对讲机设计主要目的通过设计并且调试基本的音频发送和接收来促使我们掌握调幅调频收音机的工作原理及其组装,相关仪器的使用,电子设备装调的全过程,查找及排除电子电路故障的常用方法和培养我们的动手能力。
通过本次设计,我加深了对发射机的发射原理和接收机的接收原理的认识和理解。
通过实习中的亲自动手,使我能将所学的理论和实践相结合,巩固消化所学的知识,培养实践操作技能,建立理论与实践相结合的概念。
自己所学的知识应用于实际的工作中,理论和实际是不可分的,在实践中我的知识得到了巩固解决问题的能力也受到了锻炼。
自己提出方案并亲手焊接,对自己的动手能力是个很大的锻炼,尤其是在调试的过程中,锻炼了自己动手能力,提高了自己解决问题的能力,增强了独立工作的能力。
我们四人一组完成了设计任务,让我明白了团队的能力,有的时候单靠一个人是完不成任务的,需要团队的合作精神。
这次的课程设计不算太难,因为有以前设计的经验,我认为应该给我们全新的题目,以此更好的检验我们的能力。
这次课程设计,也让我认识到自己的不足,在以后的学习中会更加努力。
8、指导教师评语
指导教师:
成绩:
通信原理课程设计
2011级通信工程专业1113073班级
题目无线电调频对讲机设计
姓名学号
指导教师
2013年12月25日
1任务书
题目:
设计无线调频对讲机
基本要求:
(1)系统传送一路语音信号,发送器发射频率在调频波段88MHz~108MHz之间自由选择;发射功率自选,采用FM调制方式,首发通信距离不小于10米。
发射机的输入采用驻极体话筒方式;电池供电。
(2)接收机采用调频收音机,接收波段波段88MHz-108MHz。
工作电源电压范围4.5V;对讲距离50~100米。
2设计方案选择
1.该调频对讲-收音机分为调频发射机和超外差调频接收机两部分,整体原理框图及电路原理图分别如图2-1和图2-2。
图2-1调频对讲-收音机系统框图
图2-2调频对讲(左)-收音(右)机电路原理图
2.发射机部分
图2-3发射机原理框图
如图2-1中发射及电路部分,变化着的声波被驻极体转化为变化着的电信号,经过R1、R2、C1阻抗均衡后,由VT1进行调制放大。
C2、C3、C4、C5、L1以及VT1集电极与发射极之间的结电容构成一个电容三点式振荡电路,其等效电路形式如图2-4。
在调频电路中,很小的电容变化也回忆起很大的频率变化,当语音信号信号变化时,VT1结电容会有变化,从而改变频率,达到调频的目的。
经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2。
通过天线、C7向外发射调频信号。
VT1,VT2选用9018,为高频管。
图2-4电容三点式振荡电路
3.接收机部分
图2-5接收机原理框图
D1800为单片FM/AM收音机电路,FM部分包含混频,本振,中放,鉴频,静噪,低通滤波器等;AM部分包括高放检波,此外还有音频驱动级和功放电路,用一块D1800电路和少数外围元件,可制作完整的收音机。
该电路工作电源电压范围为2.5V~5V。
调频时其组成框图如图2-6。
图2-6LA1800FM鉴频组成框图
如图2-2中的有半部分,即解调部分,调频信号由天线TX接收,经C9耦合到芯片内的混频电路,LA1800的1号脚本振信号输入端,L4、C、C10、C11等元件构成本振的调谐电路。
LA1800内部混频后的信号经低通滤波器后得到的中频信号,中频信号由IC1的7、8、9脚内电路进行中频放大、检波,7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容,此时,中频信号频率仍是变化的,经过鉴频后变成变化的电压。
10脚外接电容为鉴频电路的滤波电容。
这个变化的电压就是音频信号,经过静噪的音频信号从14脚输出耦合至12脚内的功放电路,第一次功率放大后音频信号从11脚输出,经过R10、C25、RP,耦合至IC2进行第二次功率放大,驱动扬声器。
具体工作框图及其各引脚功能如图2-7,表2-1。
图2-6LA1800解调工作原理框图
表2-1LA1800引脚功能
D2822用于便携式录音机或者收音机作音频功率放大器,主要特点:
电源降到1.8v时依旧能正常工作;交越失真小;静态电流小,可作桥式或立体式功放应用;外围元件少;通道分离度高;开机和关机无冲击噪声;软限幅等特点。
其引脚图和原理示意图分别如图2-7,2-8。
图2-7TDA2822引脚图图2-8TDA2822原理图
3所需用的设备、仪器
数字万用表、电烙铁、焊锡丝、松香、剪钳、焊锡枪、示波器
4设计步骤
1.焊接步骤
(1)首先插焊集成电路282及外围器件,连上喇叭,通电试听,如喇叭发出嗡嗡声说明正常。
(2)焊接单联IC1及外围器件,在Y孔焊接一条导线做天线,通电试听,应能正常收听到调频台,如不正常,应重点检查焊接。
(3)焊接发射部分,发射电路不需要调试,只要元件不坏,插件正确,焊接良好就能正常工作,这时即可成装。
(4)安装旋钮及外壳,装上电池即可使用。
2.焊接注意事项:
在焊接过程中.一般先装低矮、耐热的元件,最后装集成电路,按如下步骤进行焊接:
(1)清查元器件的质最,并及时更换不合格的元件;
(2)确定元件的安装方式,由孔距决定,并对照总体原理图;
(3)将元器件弯曲成形,可用立式插装,尽量将字符置于易观察的位置,符应从左到右,从上到下。
以便于以后检查,将元件脚上锡,以便于焊接;
(4)插装。
应对照原理图对号插装,有极性的元件要主意极性,如集成电路的脚位等;
(5)焊接。
各焊点加热时间及用锡量要适当,防止虚焊、错焊、短路。
有些元件焊接速度要快,以免烫坏;
(6)焊接后剪去多余引脚,检索所有焊点,并对照电路图仔细检查,确保焊接无误。
3.对焊点的基本要求:
(1)焊点要有足够的机械强度。
(2)焊点可靠,具有良好的导电性。
焊点表面要光滑、清洁。
4.安装注意事项:
(1)本电路工作频率较高,安装时应尽量紧贴线路板,以免高频衰减而造成对讲距离缩短;
(2)焊接前应将单联用一定的方式固定在电路板上,并剪去单联拨盘圆周内多余的引脚再焊接;
(3)插装集成电路时一定要注意方向,保证焊接时方便其他元器件的摆
放。
5系统电路性能指标测试结果
图5-1发射机C1端原始语音信号
图5-2发射机C6端无语音信号输入时信号(载波)
图5-3发射机C7发送端输出信号(已调信号)
图5-4接收机LA180019号脚信号(接收信号)
图5-5接收机LA18001号脚信号(本振)
图5-6接收机CY两端信号(解调后的音频信号)
经过认真调试与分析,最终基本完成了设计要求,无线收音对讲机的接收与发送距离在50~100米范围内,信号清晰易辨。
6焊接、调试中遇到的问题,解决的方法
1,问题:
接收机不能接收到发射机的信号。
解决方法:
用标准调频收音机尝试接收发射机信号,接收到清晰信号后,发现发射机发射的信号频率远低于88MHz,可知发射机发射频率不在接收机接收频率范围内。
用工具将线圈L1匝间距变大,则电感L1值变小,载波频率增加,从而增加发射机的发射频率。
2,问题:
接收机收听不到任何有效信号,只有轻微嗡嗡声。
解决方法:
首先,检查一遍元件是否放置错误,接着用万用表检查是否有虚焊点或短路的状况,检查后没有发现错误;其次,假设发声电路有问题,将C32断开,在TDA2822的9号脚加入音频信号,有正常声音发出,说明发生电路无误,则确定问题出现在解调电路。
经测试,本阵信号无误,又因为解调电路为集成块,所以尝试更换LA1800,更换后,电路正常。
3,问题:
发射机发射功率小。
解决方法:
首先,检查电路组装及焊接,检查后没有发现问题,说明是电子元件的问题;接着尝试调整L2和L3的松紧度,使放大级调谐于载波信号频率,调整后发射功率无明显明显变化,说明是其它元件质量问题;假设声音采集部分有问题,尝试更换驻极体,没有明显改变;假设放大电路没有正常工作,依次尝试更换三极管VT1、VT2,均未有明显变化。
最后只剩下电阻和电容,仔细检查电路发现语音信号耦合电容C1外形大小与其它正常电容相比略小,虽然标称值相同,这里仍假设其质量有问题,更换正常电容后,发射功率明显提升。
结果说明,C1能够影响拾音器的灵敏度。
7收获、体会和改进设计的建议
从分析题目、查找资料、分析原理,到实际的焊接、组装、调试,再到最后的报告整理,整个过程让人体会到扎实的理论知识的重要性,以及实际操作的动手能力的必要性。
它让我们将理论应用到具体实践中去,充实了理论的应用背景,丰富了学习形式,培养了学以致用的思想方法,最终实现知识的融会贯通。
该系统为模拟传输系统。
在此之前的《模拟电子电路》及《通信电子电路》均做过类似的课程设计。
所以,对于《通信原理》的课设,做数字传输可能更适合些。
8指导教师评语
指导教师:
成绩:
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- 关 键 词:
- 通信 原理 课程设计