無線電調頻對講機設計課程設計

1、<p><b>　　通信原理課程設計</b></p><p>　　2010 級 通信工程 專業(yè) ******* 班級</p><p>　　題 目 無線電調頻對講機設計 </p><p>　　姓 名 ****** 學號 ********** </p><p&g

2、t;　　指導教師 </p><p>　　2012年12月23日</p><p><b>　　任務書</b></p><p>　　設計并制作一個無線對講機，要求采用調頻方式工作，調頻收音機的工作頻率在88~108MHZ，供電電壓4.5V(用三節(jié)5號干電池供電),至少10米以上通話距離

3、。</p><p><b>　　設計方案選擇</b></p><p>　　方案一：發(fā)射用調頻無線話筒，接收采用集成電路KC538，其具有中頻放大，鑒頻和音頻功率放大等功能。KC538中頻放大器采用三極管差分放大器，固有增益高和調配抑制比好的特點。</p><p>　　方案二：采用集成電路UTC1800，它作為收音機接收專業(yè)集成電路，功放部分則采

4、用D2822集成功放芯片，其具有體積小，外圍元件少靈敏度高，性能穩(wěn)定等優(yōu)點。</p><p>　　方案選擇：通過兩種方案的比較，方案二的接收頻率和工作電流都在要求范圍內，具有良好的抗干擾能力，且主要應用高頻電子線路與模擬電子技術中的低頻放大和集成運放等知識，根據(jù)無線電信號的傳輸原理，將涉及分為發(fā)射部分和接受部分。并通過研究分析兩個部分的原理框圖，以及對高頻放大電路、低頻放大電路，混頻電路、鑒頻電路、天線等的分析研

5、究，其較方案一具有簡潔性，電路布局比較簡單，所以最后選用方案二。</p><p>　　3 電路分析及其原理</p><p><b>　　電路分析：</b></p><p>　　本實驗大致分為兩個模塊，一是調頻收音機，二是調頻對講機。下面分別介紹它們的原理。</p><p><b>　?。?）調頻收音機<

6、/b></p><p>　　收音機的基本功能就是把空中的無線電波轉換成高頻信號，這一切是有接收天線及相關元件來實現(xiàn)。然后解調，即把調制在高頻載波上的音頻信號分出來，常稱作鑒頻 實現(xiàn)這一功能的電路叫鑒頻器（有芯片UTC1800實現(xiàn)）。最后鑒頻出來的音頻信號經放大來推動揚聲器或耳機，既把聲音恢復。</p><p><b>　?。?）調頻對講機</b></p&g

7、t;<p>　　發(fā)射機由音頻(話筒)放大器，調頻調制器，高頻載波振蕩器，高頻放大器，高頻功率放大器，天線匹配回路，發(fā)射天線組成。音頻放大器，將話簡送來的聲音電信號進行放大，以達到一定的幅度，去控制頻率調制器，實現(xiàn)頻率調制。</p><p>　　調頻調制器中的變容管，其電容會隨著其變容管兩端電壓的變化而改變。當變容管兩端的電壓變化是由音頻信號控制時，其變容管的容量也將隨著音頻信號的變化發(fā)生改變。調制器

8、中的變容管是高頻載波振蕩器組成中的一部分，其電容量發(fā)生改變時，高頻載波的頻率也作相應的變化，從而實現(xiàn)頻率調制（載波調頻）。 </p><p>　　電路原理： </p><p>　　接收原理：調頻信號由TX接收，經C9藕合到ICl的19腳內的混頻電路。ICl第1腳內部為本機振蕩電路，1腳為本振信號輸入端，L4、C、C10、C11等元件構成本振的調諧回路。在ICl內部混頻后

9、的信號經低通濾波器后得到10.7MHz的中頻信號，中頻信號由ICI的7、8、9腳內電路進行中頻放大，檢波口7、8、9腳外接的電容為高頻濾波電容。此時，中頻信號頻率仍然是變化的，經過靜噪的音頻信號從14腳輸出藕合至12腳內的功放電路，第一次功率放大后的音頻信號從11腳輸出，經過R10、C25、RP，耦合至IC2進行第二次功率放大，推動揚聲器發(fā)出聲音</p><p>　　發(fā)射原理：變化著的聲波被駐極體轉換為變化著的電

10、信號，經過Rl，R2、C1阻抗均衡后，由VT1進行調制放大。C2、C3、C4、C5、L1以及VT1集電極與發(fā)射極間的結電容Cce構成一個LC振蕩電路，在調頻電路中，很小的電容變化也會引起很大的頻率變化。當電信號變化時，相應的Cce也會有變化，這樣頻率就會有變化。就達到了調頻的目的。經過LC振蕩電路及VT1調制放大的信號經C6耦合至發(fā)射管VT2進行高頻放大后通過TX、C7向外發(fā)射調頻信號。VT1為9018是振蕩放大三極管。VT1為D40是

11、專用發(fā)射管。</p><p>　　附硬件實現(xiàn)原理圖及簡要說明：</p><p>　　駐極體在此起到傳感器的作用，將變化著的聲波轉化為變化著的電信號。VT1選用9018，他主要對信號進行調制放大，由R1、R2、C1進行阻抗均衡，C2、C3、C4、C5、L1以及VT1構成一個LC振蕩電路，其等效電路如圖所示：</p><p>　　UTC1800作為收音接收專用集成電路，

12、調頻信號經C9耦合到其I9腳內進行混頻，本振信號進入1腳形成本機震蕩電路，L4、C、C10、C11等元件構成成本的調諧回路。</p><p>　　D2822作為功放電路的核心芯片，主要是對音頻信號進行第二次功率放大，推動揚聲器發(fā)出聲音。VT2為D40，是專用發(fā)射管，可用9018替換。</p><p><b>　　設計原理框圖如下：</b></p><

13、;p>　　4 所需用的設備、儀器</p><p>　　在實驗中用到的設備有電烙鐵、螺絲刀、鉗子等。用到的儀器有萬用表、示波器。所用元件如下：</p><p><b>　　芯片簡介</b></p><p>　　本套件采用了UTC1800和D2822這兩種芯片，他們的內部結構如下圖所示，核心芯片為UTC1800，他作為收音接收專用集成電路

14、，功放部分采用D2822，對講機的發(fā)射部分采用兩級放大電路，第一級為震蕩兼放大電路，第二級為發(fā)射部分，采用專用的發(fā)射管使發(fā)射效率和對講距離大大提高。它具有造型美觀、體積小外圍元件少、靈敏度高，性能穩(wěn)定、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。只要按要求裝配無誤，裝好后稍加調試即可收到電臺，無需統(tǒng)調，是電子技術改進更新的理想套件，它既能收到電臺又能互相對講。</p><p><b>　　D2822芯片</b>

15、;</p><p>　　D2822集成功放電路常用在隨身聽、便攜式的DVD等音頻放音用；功率不是很大但可以滿足一般的聽覺要求了，且有電路簡單、音質好、電壓范圍窄等特點，是業(yè)余制作小功放的較佳選擇</p><p><b>　　UTC1800芯片</b></p><p><b>　　5 設計步驟</b></p>

16、<p>　　1、接到課程設計的題目首先根據(jù)自己以前所學的知識進行構思。</p><p>　　對講機肯定包括發(fā)射和接收兩部分，要求的調頻單工無線對講機，我想起了以前做的調頻方式做的無線話筒的電路。發(fā)射機由音頻(話筒)放大器，調頻調制器，高頻載波振蕩器，高頻放大器，高頻功率放大器，天線匹配回路，發(fā)射天線組成。音頻放大器，將話簡送來的聲音電信號進行放大，以達到一定的幅度，去控制頻率調制器，實現(xiàn)頻率調制。調頻

17、調制器中的變容管，其電容量會隨著其變容管兩端電壓的變化而改變。當變容管兩端的電壓變化是由音頻信號控制時，其變容管的容量也將隨著音頻信號的變化發(fā)生改變。調制器中的變容管是高頻載波振蕩器組成中的一部分，其電容量發(fā)生改變時，高頻載波的頻率也作相應的變化，從而實現(xiàn)頻率調制。載頻信號我用我學過的電容三點式震蕩電路產生。同時三極管的結電容Cce作為變化電容。從而實現(xiàn)調制功能。</p><p>　　在接收部分用了一個UTC18

18、00進行混頻、中放、鑒頻、靜噪、放大實現(xiàn)解調功能，再用D2822進行功率放大驅動喇叭發(fā)聲。</p><p>　　2、根據(jù)自己的構思查找資料，確定實驗方案。</p><p>　　考慮到性價比電路的復雜程度等，我采用了接收部分用集成電路來設計，這樣可以提高接收到信號的性能，同時可以增加對講距離。</p><p>　　根據(jù)查找的資料以及以前設計的電路作為參考進行電路設計，

19、電路設計在第三部分已經給出。</p><p>　　根據(jù)所設計的硬件電路采購所需元件。</p><p><b>　　6 焊接與安裝</b></p><p><b>　　1. 焊接步驟</b></p><p>　　一般先裝低矮、耐熱的元件，最后裝集成電路。</p><p>　　

20、應按如下步驟進行焊接：</p><p>　　清查元器件的質量，并及時更換不合格的元件；</p><p>　　（2）確定元件的安裝方式，由孔距決定，并對照電路圖核對電路板；</p><p>　?。?）將元器件彎曲成形，本電路所有的電阻（除R12外）均采用立式插裝，盡量將字符置于易觀察的位置，字符應從左到右，從上倒下。以便于以后檢查，將元件腳上錫，以便于焊接；</

21、p><p>　　（4）插裝，應對照電路圖對號插裝，有極性的元件要注意極性，如集成電路的腳位等；</p><p>　?。?）焊接，各焊點加熱時間及用錫量要適當，防止虛焊、錯焊、短路。其中耳機插座、三極管等焊接時要快，以免燙壞；</p><p>　?。?）焊后剪去多余引腳，檢查所有焊點，并對照電路圖仔細檢查，并確認無誤后方可通電。</p><p>&

22、lt;b>　　2.注意事項</b></p><p>　　發(fā)光二極管應焊在印制板反面，對比好高度和孔位再焊接；</p><p>　　由于本電路工作頻率較高，安裝時請盡量緊貼線路板，以免高頻衰減而造成對講距離縮短；</p><p>　　焊接前應先將雙聯(lián)電容用螺絲上好，并剪去雙聯(lián)撥盤圓周內多余高出的引腳再焊接；</p><p>　

23、　J1可以用剪下的多余的元件腳代替，TX的引線用粗軟線連接；</p><p>　　為了防止集成電路被燙壞，套件中配備了集成電路插座，22腳插座由一個14腳插座和一個8腳插座組成，請務必焊上；</p><p>　　耳機插座上的腳要插好，否則后蓋可能會蓋不緊；</p><p>　　線路板請用兩粒直徑為2×5的自攻螺絲固定；</p><p&g

24、t;　　按鈕開關K1外殼上端的腳要焊接起來，以保證VD的正極欲地可靠的接觸。</p><p>　　焊接電阻時要注意保持使電阻和電路板之間留有一定的間距，以保持電阻有一定的散熱空間。</p><p><b>　　電容：</b></p><p>　　電容器是本電路中應用量最大，而且使用種類最多的元件。本次對講機所有的電容主要是瓷片電容、電解電容、雙

25、聯(lián)電容三種電容器。每種電容的電量均標注在電容器表面上。</p><p>　　電解電容，一般容量范圍是1～4700uF.</p><p>　　瓷片電容，一般容量范圍是100pF～0.82uF.</p><p>　　例如，有一電容，標注值為10N，它的實際容量應為0.01uF(1N=1000pF),同時也可標注為103，它的前兩位為有效數(shù)，第三位數(shù)為有效零位數(shù)，即103

26、=10000pF,它和10N是等價的。</p><p>　　電容在焊接前，必須用萬用表測量，以保證電容沒有出現(xiàn)短路故障。</p><p>　　焊接電容時，一般要求緊靠電路板焊接。</p><p><b>　　電感：</b></p><p>　　在焊接電感時，應注意盡量減少加熱時間，以免造成電感內部高溫開路損害。</

27、p><p><b>　　二極管：</b></p><p>　　本次對講機應用的二極管有：</p><p><b>　　1.發(fā)光二極管</b></p><p><b>　　2.開關二極管</b></p><p>　　二極管在焊接前，必須用萬用表測量，確認性能良

28、好后才能焊接。</p><p>　　由于二極管屬于PN結器件，它的結溫一般不允許超過175℃，否則將造成損壞，所以焊接時要注意盡量減少加熱時間，一般不得大于10s。</p><p><b>　　三極管：</b></p><p>　　三極管是電路中各級放大器、穩(wěn)壓器的主要器件。本次對講機應用的三極管有：</p><p>&

29、lt;b>　　高頻三極管9018</b></p><p><b>　　發(fā)射管D40</b></p><p>　　三極管的內部結構和二極管相似，也是由硅材料的PN結組成。所以在三極管安裝焊接時，和二極管的要求相同，不得長時間加熱，以免損壞管子。安裝時三極管應和電路板保持一定的距離。</p><p><b>　　7 測

30、試與調整</b></p><p>　　元器件以及連接導線全部焊接完后，經過認真仔細的檢查后可通電調試（注意最好不要用充電電池）：（1）收音（或接收）部分的調整：首先用萬用表100mA電流檔（其他檔也行，只要>=50mA檔即可）的正負表筆分別跨接在地和K的GB之間，這是的讀數(shù)應在10～15mA左右，這是打開電源開關K，并將音量開至最大，再細調雙聯(lián)，這是應收得到廣播電臺，若還收不到應檢查有沒有元件裝

31、錯，印刷電路板有沒有短路或開路，有沒有焊接質量不高，而導致短路或開路等，還可以試換一下IC1，本機只要裝配無誤可實現(xiàn)一裝響。排除故障后找一臺標準的調頻收音機，分別在低端和高端收一個電臺，并調整被調收音機L4的松緊度，使被調收音機也能收到這兩個臺，那么這臺被調收音機的頻率覆蓋就調好了。如果在低端收不到這個電臺，說明應減少L4的匝數(shù)，在高端收不到這個電臺，說明應增加L4的匝數(shù)，直至這兩個電臺都能收到為止。調整時注意請用無感起子撥動L4的松緊

32、度。當L4撥松時，這時的頻率就增高，反之則降低，注意調整前請將頻率指示標牌貼好，使整個圓弧數(shù)值都能在前蓋的小孔內看得見（旋轉跳臺撥盤）。</p><p>　　（2）發(fā)射部分的調整：首先將一臺標準的調頻收音機的頻率指示調在100MHz左右，然后將被調的發(fā)射部分的開關K1按下，并調節(jié)L1的松緊度，使標準收音機有嘯叫，若沒有嘯叫則可將距離拉開0.2～0.5米左右，直到有嘯叫聲為止，然后再拉開距離對著駐極體講話，若有失真

33、，則可調整標準收音機的跳臺旋鈕，知道消除失真，還可以調整L2和L3的松緊度，使距離拉得更開，信號更穩(wěn)定。若要實現(xiàn)對講，請再裝一臺本套件并按同樣的方法進行調整，對講頻率可以自己定，如88MHz、98MHz、108MHz…….這樣可以實現(xiàn)互相保密也不至相互干擾。</p><p>　　8 系統(tǒng)電路性能指標測試結果</p><p><b>　　音頻信號</b></p&

34、gt;<p>　　載波：正弦波 頻率：87.7MHz</p><p><b>　　接收信號</b></p><p><b>　　本振信號</b></p><p><b>　　解調信號</b></p><p>　　9 焊接、調試中遇到的問題，解決的方法<

35、;/p><p>　　由于前期準備工作做得比較好，以及前幾次課程設計的實踐，所以本次課程設計在焊接中沒有遇到任何困難。</p><p>　　焊接完成檢查無誤后進行通電調試，收音機調試很順利，調節(jié)雙聯(lián)立刻就接收到電臺了。在調試對講接收功能時，遇到了麻煩，調節(jié)雙聯(lián)一直收不到對講信號，原來是因為調節(jié)雙聯(lián)速度過快，后來就細條，突然聽到“哨叫”聲，我知道頻率就在這頻率附近，有稍微調了一下終于接收到了。再調

36、另一個的收音機時，得到的電臺信號一直不好，聲音不清晰，伴有雜音，剛開始認為是電路的問題，就檢查電路，結果沒有檢查出問題，突然我想起在聽收音機時有時當電源電量不足時也會有這種現(xiàn)象，于是我換了三節(jié)新電池，結果聲音真的清晰了。就這樣解決了所有的問題，調試成功。</p><p>　　10 收獲、體會和改進設計的建議</p><p>　　通過對調頻對講機的安裝與調試，我對所學過的高頻電路電路原理

37、知識及各單元電路的電路形式，各電路間的耦合方式及信號傳送波形和結果，有更深入的了解。同時，也對以前所學過的各類型模擬單元電路的工作原理、電路形式、調試方式、測量技術、整機電路統(tǒng)調技巧等方面知識得到全面的、系統(tǒng)的訓練。為今后從事本專業(yè)工作奠定了堅實的技術基礎。</p><p>　　在接收發(fā)射系統(tǒng)調試實驗中我亦受益匪淺，在模塊實驗的基礎上掌握調頻接收機組成原理和調頻發(fā)射機整機組成原理，培養(yǎng)了解決實際問題的能力。通過這

38、次課程設計讓我更好的掌握了常用元器件的識別和測試。更加深刻地理解課本知識。 在此次做課程設計的過程中，我深深地感受到了自己所學到知識的有限和自身的不足，并且學會了對所找內容的取舍及分析?？傊?，從中我們學習到了如何解決遇到的困難，更進一步地熟悉了調制與解調及掌握了接收機發(fā)射機的工作原理和具體的使用方法，增強了對實驗的思考能力.培養(yǎng)了我們一絲不茍的科學態(tài)度和不厭其煩的耐心。萬事開頭難，初次碰到難免感到無從下手，但在不懈的堅持和努力下，相信自

39、己一定會成功。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向高手請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。</p><p>　　在最關鍵的焊接安裝調試階段。雖然我們

40、之前有過焊接無線話筒的經驗，但我們也不能粗心大意，因為焊接就是考驗我們的耐心和細心。我們先是根據(jù)圖樣，正確讀取各元電阻的阻值，排定各原件的位置，以免錯焊與漏焊。隨后從小的原件，如電阻、電容開始一個一個小心的焊接元器件。就這樣經過了一天的努力和不斷調試，一個收音對講機成品基本完成。剩下的只有一些調試工作，經過老師的指導，我們制作的收音對講機都能基本實現(xiàn)預先期望的功能。</p><p>　　就這樣實驗進入了尾聲，在剩

41、余的時間里，我們主要是查一些資料以便我們更詳細的了解實驗原理，完成最后的學習報告。在這短短一周多的課程設計過程中，我們收獲的不僅僅是一個收音對講成品，更重要的學會了解決問題的方法和探索問題的途徑，我們收獲了信心，這對于即將踏上工作的我們是十分寶貴了一份經歷，我想憑借這這幾年學到的知識和認真踏實的為人處事態(tài)度，我們一定會在未來的工作生涯中嶄露頭角。</p><p>　　雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學