收音机对讲机设计与实现.docx

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收音机对讲机设计与实现

对讲机报告

摘要

随着现代社会的不断发展进步，对讲机作为人人皆知的通信设备早已出现在我们的日常生活中。

虽然时代不断进步，前人的经验总是值得我们学习的，本报告主要介绍的是安装与调试对讲机的过程。

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，使发射效率和对讲距离大大提高。

它具有造型美观、体积小、外围元件少、灵敏度极高、性能稳定、耗电省、输出功率大等优点。

它既能收到电台又能相互对讲，不断激发我们的学习兴趣。

收音机的参数：

调频波段88MHz～108MHz；工作电源电压范围2.5V～5V；静态电流13.5mA；信噪比＞80dB；谐波失真＜0.8%；输出功率≥350mA。

发射机工作电流：

18mA，对讲距离50～100米。

本次制作过程中，遇到了许多问题，在解决问题的同时我也学到了不少关于二级放大电路的应用以及设计思路。

关键词：

对讲机调频无线单工

Abstract

Withtheprogressofthesociety,intercomasaknowncommunicationequipmenthasappearedinourdailylife.Althoughtimesprogress,theexperienceofpredecessorsisworthyofourlearning,thisreportmainlyintroducestheinstallationanddebuggingprocessofintercom.

Talkbacklaunchpartadoptstwostageamplifiercircuit,thefirstlevelofoscillationandamplifiercircuit;Thesecondpartforlaunch,sothattheemissionefficiencyandgreatlyimprovetheintercomdistance.Ithasbeautifulappearance,smallsize,lessperipheralcomponents,highsensitivity,stableperformance,powerconsumptionprovince,bigoutputpower,etc.Itcanreceiveradiotointercomeachotheragain,constantlystimulateourinterestinlearning.Theparametersoftheradio:

FMband88MHZto108MHZ;Workingvoltagerangeis2.5V~5V;Thestaticcurrent13.5mA;SNR>80db;Harmonicdistortion<0.8%;Outputpowerp350ma.Currenttransmitter:

18ma,intercomfrom50to100meters.

Theproductionprocess,therehavebeensomeproblems,alsolearnedalotabouttheapplicationofsecondaryamplifyingcircuitandthedesigntrainofthought.

Keywords:

radioFMradiosimplex

第一章绪论

1.1研究目的

古时候的通信方式有蜂火台、飞鸽传书、驿站等等，主要的目地在于传送军事情报，其传输煤介主要是利用人力和物力来达成。

直到“电”问世后，才开始寻找通过使用电来通信的可能性。

经过人们的发展，在这两百年内获得重大进步，尤其是配合电子元件的进步，使复杂、便利的通信系统得以实现，并成为日常生活中不可缺少的东西。

在整个通信技术发展过程中，有些科学家作出了重要的突破性贡献。

无线通信技术便逐渐获得大家的青睐。

大家都希望能够透过无线通信技术，使自己不再局限于有线传输设备，进而摆脱掉上述的种种羁绊。

无线通信技术主要就是利用无线电波取代传统的传输线路（例如：

铜线，双绞线、光纤等），通过适当的技术，我们可以将低频的信息加在高频的载波之上，这就是我们所谓的调制（Modulation），而相反地，自高频的载波中将信息取出的技术，我们把它称之为解调（Demodulation），而这个可以用来发射的高频载波，便称之为射频（简称RF）。

通过改变载波的波长、振幅、频率，我们就可以利用载波来表示信息。

因此对讲机的问世，无疑为人们的生活带来了极大地方便，现在在大型商场里仍然存在对讲机，我们在电影里也可以看到使用对讲机的这种场景。

1.2研究意义

无线对讲机技术是很多无线移动通信技术的基础，目前运用比较广泛的是蜂窝式移动电话技术，就是在无线双工对讲的基础上，发展起来的新兴现代通信技术。

很好地熟悉掌握无线对讲机内部电路的工作原理和测试及调整技术，对今后从事通信工程领域的技术工作，无疑是十分重要的。

调频对讲机是通过调节频率使一组的对讲机的接受频率和发送频率与另一组对讲机的发送频率和接受频率相同，从而实现对讲机功能的无线通信工具。

通过对调频对讲机的安装与调试，能对所学过的高频电路原理知识及各单元电路的电路形式，各电路的耦合方式及号传递波形和结果，有更深入的了解。

同时，也对以前所学过的各类形模单元的原理，电路形式，调试方法，测量技术，整机电路统调技术等方面知识，得到全面的系统的训练。

为今后从事本专业工作奠定了坚实的技术基础。

1.3章节安排

本报告主要分为四部分。

第一部分为简单介绍对讲机使用的软件及制作的原理，第二部分为总体设计方案与构思，第三部分为对讲机的硬件设计与安装调试，第四部分为总结与谢辞，最后是附录。

对讲机需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深刻受人们欢迎。

目前，它广泛运用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。

第二章基础技术

2.1protelDXP

2.1.1简介

PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用。

早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电路原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低。

而现今的PROTEL已发展到DXP2004，是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率。

2.1.2使用说明

在PCB部分，除了Protel2004中的多通道复制；实时的、阻抗控制布线功能；SitusTM自动布线器等新功能以外，AltiumDesigner6.0还着重在：

差分对布线，FPGA器件差分对管脚的动态分配，PCB和FPGA之间的全面集成，从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果。

还有PCB文件切片，PCB多个器件集体操作，在PCB文件中支持多国语言（中文、英文、德文、法文、日文），任意字体和大小的汉字字符输入，光标跟随在线信息显示功能，光标点可选器件列表，复杂BGA器件的多层自动扇出，提供了对高密度封装（如BGA）的交互布线功能，总线布线功能，器件精确移动，快速铺铜等功能。

在原理图部分，新增加“灵巧粘帖”可以将一些不同的对象拷贝到原理图当中，比如一些网络标号，一页图纸的BOM表，都可以拷贝粘帖到原理图当中。

原理图文件切片，多个器件集体操作，文本筐的直接编辑，箭头的添加，器件精确移动，总线走线，自动网标选择等！

强大的前端将多层次、多通道的原理图输入、VHDL开发和功能仿真、布线前后的信号完整性分析功能。

在信号仿真部分，提供完善的混合信号仿真，在对XSPICE标准的支持之外，还支持对Pspice模型和电路的仿真，对FPGA设计提供了丰富的IP内核，包括各种处理器、存储器、外设、接口、以及虚拟仪器。

2.2对讲机基本组成

1、发射部分：

锁相环和压控振荡器（VCO）产生发射的射频载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。

2、接收部分：

接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。

第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。

滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。

音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。

3、调制信号及调制电路：

人的话音通过麦克风转换成音频的电信号，音频信号通过放大电路、预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。

4、信令处理：

CPU产生CTCSS/DTCSS信号经过放大调整，进入压控振荡器进行调制。

接收鉴频后得到的低频信号，一部分经过放大和亚音频的带通滤波器进行滤波整形，进入CPU，与预设值进行比较，将其结果控制音频功放和扬声器的输出。

即如果与预置值相同，则打开扬声器，若不同，则关闭扬声器。

章节小结：

本章主要介绍了制作对讲机使用的画图软件--protelDXP，以及该软件的使用说明。

最重要的部分是对讲机的组成部分，分为四个部分：

发射部分、接收部分、调制信号及调制电路、信令处理。

第三章总体方案设计

51MHz、49.7MHz无线对讲机电路，采用了双向异频和高集成度的集成块设计而成，与过去的对讲机相比，具有双向异频、集成度高、体积小、省电节能、价格便宜等优点。

3.1工作原理

3.1.1原理框图

如图1所示．

高

放

混

频

缓冲

放大

选

频

高

放

鉴

频

低

放

中

放

音

放

调频

本振

本振

滤波器

图1-1原理框图

3.1.2工作原理

发信电路包括：

话筒音频放大、调制、缓冲放大、选频、发射功放等部分。

发信时，话音经过话筒，将声音信号转换为电信号。

然后经过音频放大器将其放大，再用其进行调频，使载波信号的频率按调制信号规律变化。

之后已调信号经过缓冲放大器，进入选频电路，选出所需要的谐波信号。

最后经过高频放大器进行信号放大后由天线发射出去。

收信电路包括：

高放、混频、中放，鉴频、低放等部分。

收信时，由天线接收所需信号，先经过高频放大，再进行混频，产生中频信号，中频信号经过中频放大器后，送入鉴频器进行解调，解调出音频信号。

音频信号经过音频功率放大器放大后，获得所需的推动功率推动扬声器发出声响。

3.2设计方案

本电路既可以用分立元件实现，也可以采用集成电路芯片实现。

由于集成电路技术已经相当成熟，故本人采用集成电路实现本设计方案。

本电路大体可分为三部分：

调频发信电路，调频接收电路与音频功率放大电路。

调频发射电路选用常用发射芯片MC2833。

MC2833是美国MOTOROLA公司同步开发无绳电话和调频通信设备的FM发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管。

调频接收电路选用TA7358P与MC3361芯片。

TA7358P为调频前端应用,包括射频放大，第一混频，缓冲放大等电路，适用于便携式收音机或收录机.

MC3361是美国摩托罗拉公司生产的单片窄带调频接收电路,主要应用于语音通信的无线接收机.片内包含振荡电路,混频电路,限幅放大器,积分鉴频器,滤波器,抑制器,扫描控制器及静噪开关电路.主要应用在二次变频的通信接受设备。

功率放大电路采用LM386。

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。

章节小结：

本章主要介绍了对讲机的总体设计方案，功能原理图。

通过本章节，大致了解了整个制作工作流程，对于其工作原理也有了清楚的认识。

第四章对讲机硬件设计

4.1单片窄带调频接收电路——MC3361

MC3361是美国摩托罗拉公司生产的单片窄带调频接收电路,主要应用于语音通信的无线接收机，片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。

主要应用在二次变频的通信接收设备。

其主要特性如下:

低功耗（在Vcc=4.0v,耗电典型值仅为3.9mA）

极限灵敏度:

2.6uv（-3dB）（典型值）

少量的外接元件

工作电压:

2.0-8.0v

采用双列直插16脚塑料封装（DIP16）和微形的双列16脚塑料封装（SOP16）。

工作频率:

60MHZ（max）

图2、3、4分别为MC3361单片窄带调频接收电路封装电路图、MC3361内部电路结构框图、MC3361典型应用图。

图2MC3361封装电路图

图3MC3361内部电路结构框图

图4MC3361典型应用电路

MC3361单片窄带调频接收电路工作原理：

MC3361的内部振荡电路与pin1和pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF如果输入10.7MHZ信号从MC3361的pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为:

10.700-10.245=0.455MHZ，也即455KHZ第二中频信号。

第二中频信号由pin3输出，由455KHZ陶瓷滤波器选频，再经pin5送入的MC3361限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路的主要增益级。

pin8的外接元件组成455KHZ鉴频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由pin9输出音频信号。

pin12--pin15为载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。

MC3361内部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器为pin10输入端，pin11为输出端。

pin6和pin7为第二中放级的退耦电容。

MC3361的输入调频波与测试电路：

按调频波频率调制定义，调频波的瞬时频率变化为：

――――未受调制的载波角频率

―――调制后角频率的变化量

――――调频比例系数

――――调频信号

当（4-1）式中用单音信号

调制时，则单音调制的调频波电压为：

4.2MC3361实现混频、鉴频功能

4.2.1混频

混频电路又叫变频电路（Mixer,Convertor）,是超外差式接收机的重要组成部分。

它的作用是将载频为

的已调信号

（t）不失真地变换为载频为

的已调信号

（t）。

通常将

（t）称为中频信号，相应的

称为中频频率（IntermediateFrequency,IF）,简称中频。

（t）=

cos

t是由本地振荡器产生的本振电压，

=2

称为本振角频率，它与fI、fc之间的关系为：

=

-

从频谱的观点来看，混频的作用就是将输入已调信号频谱不失真地从

搬移到

的位置上。

因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种频谱搬移。

如图中就是利用乘法器实现调频信号的混频功能的。

4.2.2鉴频

调频波的解调称为频率检波，简称鉴频（FMDetector,Discriminator）。

其作用是从已调波中检出反映在频率变化上的调制信号。

在调频接收机中，当等幅调频信号通过鉴频前各级电路时，因电路频率特性不均匀而导致调频信号频谱结构的变化，从而造成调频信号的振幅发生变化。

如果存在着干扰，还会进一步加剧这种振幅的变化。

鉴频器解调这种信号时，上述寄生调幅就会反映在输出解调电压上，产生解调失真。

因此，一般必须在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证加到鉴频器上的调频电压是等幅的。

可见，限幅与鉴频一般是连用的，统称为限幅鉴频器。

在MC3361中，鉴频电路采用双差分对平衡调制器实现鉴相的乘积型相位鉴频器电路。

图5是这种鉴频器的典型原理电路图。

图5原理电路题

图5.1乘积型相位鉴频器

图5中，T3～T9和D6组成双差分对相乘器，D1～D5为偏置电路，它为T2和双差分对管提供所需的偏置电压。

输入调频信号电压Vs（t）经跟随器T1后分为两路：

一路直接以单端方式家到T7的基极上，作为相乘器的一个输入电压V1（t），其值较大，保证T7、T8差分对管工作在开关状态，其中T8基极上接恒定的直流偏压VBB，并通过0.01uF电容高频接地。

一路经450欧和50欧的电阻分压（衰减10倍），并经由C1和并联谐振回路LCR组成的频相转换网络和跟随器T2后以单端方式加到双差分对管T3、T6的基极上，作为相乘器的另一个输入电压V2（t），其值较小，可认为双差分对管工作在小信号状态。

双差分对管采用单端输出，经低通滤波器取出所需鉴频电压Vo（t）。

4.3调频发射电路——MC2833

MC2833是美国MOTOROLA公司同步开发无绳电话和调频通信设备的FM发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管。

其主要特性如下：

2.8—9.0V宽范围的工作电压

低功耗电流（典型值为2.9mA）

只需少量的外围元器件

60MHz频率具有-30dB直接功率输出

使用片内放大晶体管输出功率可达+10dBm的输出功率

可以接入FCC、DOT、PTT等射频电路

图6、2-7、2-8、2-9分别为MC2833单片窄带VHF调频发射电路功能引脚图。

图6MC2833功能引脚图

MC2833的工作原理：

MC2833是无绳电话机和调频通信设备使用的单片发射器，其内部由麦克风放大电路、压控振荡电路和两个放大用的三极管等部分组成，具有体积小，功耗低、质量好。

外围元件少，易于安装和调试等优点。

发射部分的工作原理是：

拾音器将声信号变成电信号，经MC2833的5脚输入，经限幅放大后，从4脚输出经4700PF电容耦合到3脚进行调制，用电信号控制可变电抗的变化，晶振X1提供基准频率，Ll调整调制指数，于是振荡频率将随声音信号转变成的电信号而变化。

调制后经内部缓冲放大获得倍频后由Cc1将音频调制信号耦合到l3脚，经内部三极管放大后从11脚输出，然后经C3、L1选频后由Cc2将音频调制信号送入8脚，经内部三极管放大后由9脚输出．再经双工滤波双器选出本机的发射频率由天线发射出去。

MC2833发射频率的选择：

选择的元器件不同，发射频率也不同，具体的选择数据如下图所以，其中outputRF就是我需要的发射频率。

本论文选择的发射频率为49.7MHZ，对应得各数据如下图第一行。

MC2833不同发射频率对应的元器件数据表3

OutputRF

X1

Lt

L1

L2

Re1

Rb1

Cc1

Cc2

C1

C2

C3

C4

C5

49.7MHZ

16.5667

3.3-4.7

0.22

0.22

330

390

33

33

33

470

33

47

220

76MHZ

12.6

5.1

0.22

0.22

150

300

68

10

68

470

12

20

120

144.6MHZ

12.05

5.6

0.15

0.10

150

220

47

10

68

1K

18

12

33

单位：

MHZ

MHZ

μH

μH

μH

OM

ohm

pF

pF

pF

pF

pF

pF

pF

章节小结：

本章主要讲述了对讲机的主要元器件的功能以及实现功能的原理，以及混频与鉴频的工作方式。

第五章对讲机安装与调试

5.1对讲机的安装过程

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:

（l）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，由孔距决定，并对照电路图核对电路板；

（3）将元器件弯曲成形，本电路所有的电阻（除Rl2外）均采用立式插装,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。

应对照电路图对号插装,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。

其中耳机插座、三极管等焊接时要快，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,并确认无误后方可通电。

5.2.2安装提示

（l）发光二极管应焊在印制板反面，对比好高度和孔位再焊接；

（2）由于本电路工作频率较高，安装时请尽量紧贴线路板，以免高频衰减而造成对讲距离缩短；

（3）焊接前应将双联用螺丝上好，并剪去双联拔盘圆周内多余高出的引脚再焊接；

（4）Jl可以用剪下的多余元件脚代替,TX的引线用粗软线连接；

（5）为了防止集成电路被烫坏，套件中配备了集成电路插座,22脚插座由一个14脚插座和一个8脚插座组成，请务必要焊上；

（6）耳机插座上的脚要插好，否则后盖可能会盖不紧；

（7）按钮开关Kl外壳上端的脚要焊接起来，以保证VD的正极与电源负极连通。

5.2.3测试与调整

元器件以及连接导线全部悍接完后，经过认真仔细检查后即可通电调试:

（l）收音（或接收）部分的调整:

首先用万用表100mA电流档（其它挡也行，只要≥50mA档即可）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--I5mA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，若还收不到应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，本机只要装配无误可实现一装即响。

排除故障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。

如果在低端收不到这个电台，说明应减少L4的匝数，在高端收不到这个电台，说明应增加L4的匝数，直至这两个电台都能收到为止。

调整时注意请用无感起子或牙签、牙刷柄（处理后）拔动L4的松紧度。

当L4拔松时，这时的频率就增高，反之则降低，注意调整前请将频率指示标牌贴好，使整个圆弧数值都能在前盖的小孔内看得见〈旋转调台拔盘〉。

（2）发射（或对讲）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10OMHz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，