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调频对讲机设计
调频对讲机设计
目录
1概述1
2调频对讲机电路原理与框图1
3FM接收机电路原理与解析5
、限幅中放、鉴频电路8
4FM调频发射电路16
5对讲机电路的调试与测量22
6结束语33
致谢34
参照文件35
附录36
附录1调频对讲机接收电路原理图36
附录2调频对讲机发射电路原理图36
调频对讲机设计
1概述
在手机特别普及的今天,为什么人们还会选择对讲机呢?与手机对照,对讲机不受网络的限制,在网络不能够覆盖的地方,对讲机能够让你轻松的沟通;别的对讲机供应了一对一,一对多的通话方式,一按就说,操作十分简单,令沟通更自由,特别在紧急调换和集体协作工作的情况下,这些特点是特别重要的。与手机对照,对讲机通话成本低。这样的特点,让对讲机广泛应用在好多领域。主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业,用于集体成员间的联系和指挥调换,以提高沟通效率和提高办理突发事件的快速反响能力。随着对讲机进入民用市场,人们出门旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。特别在网络无法覆盖的地方,无线对讲机成为了人们喜爱的通讯工具。
在对讲机技术发展的30多年历史中,模拟技术应用已经特别成熟,要点器件已很可靠,早在20年前,外国就有人将数字技术引入对讲机行业,数字对讲机不但能实现模拟对讲机基本业务:单呼、组呼等功能,还拥有调换台核查呼叫、地域选择、接入优先、优先呼叫、迟后进入、预占优先呼叫、侦听、动向重组、监听等补充业务。也就是说,数字集群对讲机可供应更丰富的业务种类、更好的业务质量、更好的保密特点、更好的连接性和更高的频谱效率。对讲机的主要包括家庭无
线服务(FRS)对讲机,HAMradios对讲机,个人搬动无线(PMR)对讲机以及陆基搬动无
线(LMR)对讲机。目前,各厂家已经很努力地想方法提高产品通讯质量,降低搅乱,
开发多功能产品,如:防水、防震功能,集成收音机和GPS功能等等。摩托罗拉公司的GP2000采用了吻合人体工程学原理的设计,拥有很高的性能价格比;有可编程
键和简单使用的阅读键;具备降噪增音的功能;99个信道;平均电池寿命为8小时,从国内外研究局势看出,对讲机已从单一的通话功能,变成了能和手机媲美的产品,
而人们追求个性化的影子已在对讲机演出。
调频对讲机电路原理与框图
无线对讲机作为一种简单的通讯工具,由于它不需要中转站和地面交换机站支持,就可以进行有效的搬动通讯,所以深受人们的欢迎。目前,它广泛应用于生产、保安、野外工程等领域的小范围搬动通讯工程中。
无线对讲机技术是好多无线搬动通讯技术的基础,目前应用比较广泛的蜂窝式搬动电话技术,就是在无线双工对讲机的基础上发展起来的新式现代通讯技术。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,对于今后从事通讯工程领域的技术工作,无疑是十分重要的。
对讲机的电路形式很多,从调制方式上能够分为调幅式和调频式;从收发功能
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上能够分为单工式和双工式。单工式对讲机在同一时间内只能工作在一种状态下,即接受也许发射状态,而不能够同时处于收发状态。单工对讲机工作时,要不停地切换开关来控制收发状态,所以使用起来不太方便。
而双工式对讲机能够收发电路同时工作,使用起来仿佛一般电话机相同。所以应用起来比较方便,但由于双工对讲机电路复杂、造价高、耗电量大等缺点,所以一般应用较少。
而单工式对讲机则由于它造价低、、体积小、耗电低等优点,而被大量应用。
目前,市道上常有到的对讲机大多数属于单工调频式。
图2-1就是单工式对讲机的原理框图。从图中能够看出,对讲机的收发状态是靠切换供电电源开关的方式来实现收发变换的。诚然电路中含有接收和发射电路,由于在同一时间内,只能工作在一种状态下,所以将这类工作方式称为单工方式。
图2-1无线对讲机电路原理框图
目前,也有些对讲机电路采用半双工工作方式,它的工作原理是将话筒收到的音频稍微信号进行电压放大,并将放大后的沟通电压经过检波电路检波整流后,获得一个直流电平信号,用其控制电子开关去切换收发电路工作状态,达成对讲机的收发变换过程,我们称其为半双工工作方式。半双工对讲机从电路工作形式来讲,依旧属于单工工作方式,严格地讲,半双工对讲机因该属于变形单工对讲机电路。而全双工对讲机在工作时,发射电路和接受电路是同时工作的。由于发射电路
和接收电路共用一根天线,发射电路输出到75Ω天线上的高频载波电压可能达到10-30V以上,而接收方发射的高频载波信号常常较稍微,一般在75Ω天线上仅能感
应到微伏级的信号,所以对讲机天线的工作状态,将直接关系到双工对讲机可否正常工作。
为了保证天线信号的正确分配,一般双工对讲机电路均设计天有线双工器,用双工器来保证天线的分配任务,以保证收发电路有序地工作。
为了防范收发电路之间的相互搅乱,仅靠双工器是不够的,所以一般全双工对讲机中均在接收电路的输入端和发射电路的输出端分别设计有带通或带阻滤波器,
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让所需要的频率顺利经过,而且将其他频率滤除也许阻截。
由于采用了以上多种措施,所以使双工对讲机电路的接收和发射电路能够同时使用同一根天线,而不会产生不用要的搅乱。
本次设计主若是针对单工对讲机电路进行的,将单工调频对讲机电路各部分电路进行详细的解析。图2-2是单工无线调频对讲机电路方框图。
图2-2单工30MHz无线对讲机电路方框图
调频对讲机电路的主要电气性能指标参数以下:
高频发射功率:≥2W(75Ω)
发射工作效率:≤50%
接收机矫捷度:≤1uV
限幅矫捷度:≤
音频输出功率:≥50mW
最大调制频偏:≥±3kHz
待机静态电流:≤10mA
频率牢固度:≥
信号选择性:≥50dB(±25KHz)
电池供电电压:()
一部对讲机工作性能的利害,常用以上几项电气指标参数来表示,其指标内容
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含义以下:
a)矫捷度
接收机在接收信号时可否是矫捷,主若是指它接收稍微的信号能力。若是接收机能在极稍微的信号下优异地工作,并能够输出必然得功率性能优异的解调信号,那么这部接收机就拥有较高的矫捷度。反之,就是矫捷度低,衡量矫捷度的单位常用强值的毫伏或微伏为单位。所以,矫捷度是衡量接收机接收稍微信号能力的重要指标。
b)选择性
接收机工作时,要在众多的信号中把适用的信号选择出来,这类选择信号的能力称为信号选择性。
接收机在工作时,它所需要接收的信号频率周边,常常会同时存在着好多的搅乱信号,这些搅乱信号有强有弱,若是接收机能在很强的搅乱信号情况下,选择出自己适用信号,那么它的信号选择性就很高,反之,若是连稍微的搅乱也无法控制掉,那么它的选择性就很低。选择性的指标,一般用于接收电路队调频带以外信号的衰减量计量,单位为dB。
c)限幅矫捷度
限幅矫捷度是指,当接收机的中放的输出信号出现限幅时,所需的最小输入信号电压值称为限幅矫捷度,限幅矫捷度的高低和接收机的高放、中放电路的电压增益有直接的关系,它和矫捷度指标相同,也是衡量接收机接收稍微信号能力的重要指标。
d)频率牢固度
对讲机电路中发射及接收的频率可否牢固,直接关系到可否正常通讯一般对讲机的频率牢固主若是由于晶体的质量决定,同时也受工作电压、环境温度、环境湿度等因素的影响,频率牢固度的高低,一般用指数来表示,指数的绝对值越大,表示牢固度越高。
e)调制频偏
制频频也许称频偏调量,是指调制信号(音频)对载波信号频率()调制后使载波的中心频率产生的频率偏移量。调制频偏能够用相对量百分比来表示,也能够用绝对量正负值来表示。
)静态工作电流
对讲机的静态工作电流,是指对讲机的接收电路,在无通话的待机状态下所消
耗的电流量。由于一般对讲机都采用电流供电,所以静态电流越小,对讲机的待机时间久越长。
静态工作电流的高低,用电流值来表示,单位为mA。
g)高频输出功率
高频输出功率也称为载波输出功率,它是指发射机将高频载波送往发射天线上的高频发射功率,是对讲机的一个重要性能指标,发射机输出功率的大小,直接关系到对讲机通讯距离的远近。
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高频输出功率的大小,一般用功率(W)来表示,输出功率的测量一般要用专业的高频功率计来测量。
h)发射机工作效率
发射机工作效率是指发射电路将电路所耗资的电流直流功率,变换为高频发射功率的效率,也许称电路实质耗资功率和发射适用功率之比。发射机工作效率的高低,一般用百分比来表示,即电源耗资功率比高频输出功率。它们的比值越小,表示能源变换效率越高。
)音频输出功率
音频输出功率是指,对讲机解调信号输出的最大失真功率值。一般测量音频输
出功率时,均以喇叭两端所获得的1kHz正弦波电压为准。当全部测量的音频信号波形没有明显的失真时,进行测量。测量的方法和一般沟通功率测量的相同。
FM接收机电路原理与解析
输入选频网络是对讲机天线至接收电路(高频放大器输入端)之间的信号耦合网络,它主要负责达成对外界信号的选频,对强信号进行限幅办理,由于天线和第一级高频放大器之间存在较大的阻抗差异,所以输入选频网络还要负责达成阻抗变换任务。
图3-1是输入滤波网络的电路原理。从图中能够看出,当外界的信号经过75Ω
拉杆天线进入电路后,第一经过由、、、、组成的带通滤波器网络进行滤波办理后,才送至由、组成的并联谐振回路进行选频。并联谐振回路的谐振点选择在接收信号中心频率上,对以外的信号进行衰减。采用抽头分压部分耦合接入方式,主若是为了使天线与电路阻抗般配,满足天线输入网络输出阻抗低和输入阻抗高之间的阻抗变换。
图3-1输入滤波网络电路
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为了防范由于发射电路工作时,天线上所产生的高频电压(约20以上),击
穿场效应管的的栅极,所以电路中加入了由二极管、组成的电压限幅电
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路,利用二极管正向压降较低()的特点,,以保证高放管的安全工作。
一部无线电接收机要想使其拥有较高的接收矫捷度和较高的选择性,高频放大器的电气性能利害至关重要。高放级小信号沟通电压增益的高低,将直接影响到接收机的矫捷度,而高放级的选频性利害,将直接关系到接收机的选择性和镜象控制等性能指标参数的利害。
本电路中肩负高频放大任务的放大管是,该管采用高频双栅场效应管
(3SK122),由于该管拥有双栅输入功能,能够将信号和直流偏置分别加至两个栅极,相互之间互不影响。有效的减少了电源噪声对放大电路的影响,保证了高频放大电路的地噪声系数。
图3-2是低噪声高放电路的原理,从图中能够看出,为了提高放大器沟通增益,
电路采用共源极放大方式设计。在漏极回路中串入了由,组成的并联谐振选频回路,使电路的信号选择性能进一步获得提高。
图3-2高频放大器原理
本级放大器能够产生约10-20dB的电压增益,有效地提高了接收机的矫捷度。
这一部分电路的主要的任务是,将前级高放送来的高频信号进行频率变换,使
高频信号变化成为一个频率固定的中频信号。混频后的中频信号与原来的调制方式、调制内容、信号频谱等均保持不变。
由于经过混频后的中频信号,中心频率相对较低,频带较窄,能够很方便地采用通用型滤波器进行滤波办理。目前常用的通用滤波器件多为固定频率式陶瓷滤波
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器,这类滤波器体积小、工作牢固、滤波收效好。目前已被各电气生产厂家广泛采
用。、455kHz两种陶瓷滤波器,、455kHz为五端型,由它们达成对一中频、二中频的选频滤波任务。
图3-3是混频电路的电原理,从图3-3中能够看出,要对高频信号进行频率变换(混频),必定由本振电路、混频器、选频电路这三部分共同组合才能达成混频任务。
图3-3混频电路电原理
以前当高频场效应管工艺不太成熟时,混频级中的混频管大多由高频小功率三极管肩负,由于三极管工作时存在着工作噪声,所以如何减少经三极管混频后所产生的噪声,素来是困扰技术人员的难题。
随着场效应管高频工艺水平的进步和完满,场效应管已被大量用于高频电路,
由于场效应管拥有动向范围宽、噪声系数小、输入阻抗高等特点,目前已成为混频
电路中较理想的非线性混频器件。本次对讲机电路中的混频管,就是采用高频双栅
场效应管3SK122担当混频管的。由于3SK122拥有双栅输入功能,信号输入和本振
输入互不搅乱,所以使混频电路的各项指标参数能获得较大的提高。
从图3-3中能够看出,高频信号经过直接送至混频管的栅极,而本振信号
则直接注入栅极,从混频的注入方式来看,相当于三极管混频器的共基极注入混
频电路形式。此种方式的优点是,所需本振幅度小,混频增益高。
当地振荡电路采用晶体三倍频振荡器,振荡管由肩负,电容、和晶体
JT2组成谐振网络,其中、为分压电容,调制它们的比值,能够改变振荡器的
电压反响系数。振荡器的基准频率由晶体决定。
在振荡管的集电极回路中,串有由、组成的并联谐振选频回路,它负
责将振荡器的三次谐波从电路中选出,达成对的三倍输出。调整时,应使谐振回路
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的固有谐振点略低于的三倍频,由于振荡器的中心频率为,由、组成的回路
谐振点在3,对三倍频等效为纯阻性。
但对基频信号频率振荡回路,并联谐振回路则表现为容性,由于等效容抗很小,
能够看作为沟通短路,所以不会损坏振荡器的工作条件,能够使振荡器正常工作。
为了使晶体正确地振荡在其标定频率点上,振荡回路中有一个和晶体相串通的
微调电容,微调该电容能够微调振荡器谐振频率。
图3-4是本振电路的沟通等效电路,从图中能够看出,当振荡器工作时,实质上沟通可等效为一个改进型电容三点式振荡电路。
图3-4晶体倍频振荡器沟通等效电路
,经的
。
陶瓷滤波器,它的电气特点近似于晶体,但质量因数Q值要比晶体低一些,陶瓷滤波器常常被用在固定频率滤波电路中,也能够用于牢固度要求不高的振荡电路中。
由于陶瓷滤波器拥有免调试的特点,目前已被广泛应用在各个领域,人们在市道上常有的陶瓷滤波器产品有二端型、三端型及五端型。其中二端型陶瓷滤波器多用于振荡电路,而三端、五端陶瓷滤波器常用于滤波电路。
、限幅中放、鉴频电路
在外差式调频接收机电路中,混频、中放、鉴频等电路是必不能少的单元电路,达成这些电路需用原件多、电路复杂、电路调整很不方便,但采用集成电路就简化了好多调整过程。
近来几年来,各集成电路生产厂家纷纷投入了大量资本。研制通讯领域的集成电路。
在高频集成电路方面,比较有代表性的有摩托罗拉公司的MC33XX、MC28XX系列高频通讯集成电路。
本实验中,接收机电路中所采用的集成电路就是摩托罗拉公司生产的调频接收
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电路MC3361。该电路中包括有混频、本振、限幅中放、鉴频器及静噪电路等功能单元,只要外接较少元件,就可以组成一部性能优异的窄带调频接收机。
MC3361电路拥有外接元件少、接收矫捷度高、静态功耗少、工作电压宽等特点,深受各通讯设备生产厂家的欢迎。
1990年化中期生产的FM接收机,大多采用此芯片,诚然今后摩托罗拉公司又开发了一系列接收芯片电路,但均是在MC3361的基础上增加了一些功能而设计的,所以MC3361是拥有代表性的FM接收电路。
MC3361产品出厂时有两种封装形式,一种是在此次试验中用的双列直插式封装,
另一种是小型贴片式封装,两种电路的性能指标完满一致。
MC3361集成电路主要电气技术指标以下:
工作电源电压范围:2~8V
静态工作电流:(=4V)
中放限幅矫捷度:2uV
中放电压增益:≥60dB(455kHz)
极限工作频率:60MHz
它的电路特点以下:
从图3-5的内部功能框图中能够看出,该电路内几乎包括了FM接收电路所需的全部单元电路(高放电路除外)。
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