高频电子线路课程设计无线对讲机的设计与制作.doc

高频电子线路课程设计 无线对讲机的设计与制作 学院： 学号： 专业班级： 姓名： 摘要 在通信中有时为了提高通信质量和使信号便于处理，需要在将语音、图象等有用信息经过调制后再发送出去。本次制作的对讲机就是一种简易的频率调制电路,对讲机由发射部分和接收部分构成，发射部分由锁相环和振荡器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。接收部分为二次变频超外差方式，接收到的信号经带通滤波器后进行选频放大，然后进入混频电路再进入中放电路，经过解调电路得到我们想要的信号，然后经过放大就可以进入扬声器我们就可以听到我们想要的声音。关键词:JC986A型对讲机接收模块 发射模块 调试目录一、选题意义.3二、总体方案.4三、各部分设计及原理分析.43.1传声器.53.2发射模块.73.3接收模块.83.4对讲机放大模块.93.5调制信号及调制原理.93.6对讲机工作原理.9四、参数选择.11五、焊接与安装.125.1准备与焊接.125.2注意事项.13六、实验结果与结论.14七、心得体会.15八、参考文献.18一 选题意义 随着电子科技的飞速发展，通信和广播等领域也突飞猛进，它是国家通信骨干网的重要补充和备份，为保证地面网过负荷时以及非常时期（如地面发生自然灾害时）国家通信网的畅通，有着十分重要的作用。卫星通信不仅能够远距离传送信息，还有质量好、干扰小、容量大等优点。在通信时为了提高通信质量和使信号便于处理，需要在将语音、图象等有用信息经过调制后再发送出去。通常信号的调制有调幅，调频和调相。对讲机的电路形式很多，从调制方式可分为调幅式和调频式；从收发功能上，可以分为单工式和双工式。单工式对讲机同一时间内，只能工作在一种状态下，即：接收或发射状态，而不能同时处于收发状态。单工式对讲机工作时，要不停的切换开关来控制收发状态，所以使用起来不太方便。但单工式对讲机，则由于它造价低，体积小，耗电低等优点，所以被大量使用。而双工式对讲机，可以收发电路同时工作，使用起来如同普通电话机一样，应用起来也比较方便，但是由于双工对讲机电路复杂，造价高，耗电大等缺点，所以应用较少。而我们此次制作的对讲机就是一种简易的频率调制电路。 我们通过对调频对讲机的安装与调试，对所学过的高频电子线路中各单元的电路形式、各电路间的耦合方式及信号传送波形和结果有更深的了解，也对以前所学过的各类型模拟单元电路的工作原理、电路形式、调试方法、测试方法、测量技术、整机电路统调技巧等方面得到了全面的、系统的训练。二 总体方案 JC986A型对讲机是一款专用的对讲机，发射频率是49.8MHZ，2套对讲机构成一对，使用时用9V电池。电路简洁，整机制作比较容易，装配成功率高，具有遥控距离远，声音大等特点。它是由接收部分和发射部分组成。接收部分采用直接接收的方式，采用LC振荡电路检波，检波后音频信号再由低频放大器放大，最后由耦合电容推动扬声器发声；发射时，由扬声器讲话音信号变成电信号后，再经低频放大电路、调制电路，最后将已调波从天线发送出去。 对讲机声音的传播要依靠电磁波来完成，电磁波是由电磁振荡产生的。电磁波发射频率的大小直接影响到对讲机发射信号的强弱，同时对讲机直接的频率是否匹配将直接影响通信距离的远近。发射功率越大，发射信号覆盖的范围越大，在功率匹配的情况下通话的距离也就越远。天线用于接收和发射电磁波，发射天线将高频电流转化为电磁波，向空中发射通信信息，因此天线的增益越大，驻波比越小，发射或接收的能力就越强。 我们实验设计的总体方案是先了解常见对讲机的相关知识及其工作原理，再熟悉对讲机的电路图并理解对讲机中的各个元器件的结构特点，然后正确装配和焊接对讲机电路，并进行通电调试，最后，联系自己的专业知识，结合课程设计的过程，总结心得体会。三 各部分设计及原理分析986A型对讲机是由发射部分和接收部分组成。发射时，由扬声器讲话音信号变成电信号后，再经低频放大电路、调制电路，最后将已调波从天线发送出去；接收部分采用直接接收的方式，采用LC振荡电路检波，检波后音频信号再由低频放大器放大，最后由耦合电容推动扬声器发声。基本原理框图如下所示：图一 对讲机的基本框图3.1传声器传声器就是将声信号转变为相应的电信号的电声换能器，俗称话筒，又称微声器、麦克风。在语言通信（如电话）中使用的传声器，一般叫做传话器。电容传声器，一种靠电容量变化而起换能作用的传声器。接收信号的振膜（金属膜或镀金属塑料膜）和后极板组成一个电容器（极头），这个电容器又串接到有直流极化电源和负载电阻的电路中。振膜受声波振动，引起电容容量变化，电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出。因为极头的电容量非常小，阻抗很高，不能用电缆线直接引出，需要一个前置放大器紧接在极头后面作阻抗变换。所以，电容传声器一般由极头、前置放大器和极化电源三部分组成。电容传声器灵敏度较高，频率响应平坦，瞬态特性好，音质较好，一般用于高质量的广播、录音中，也用于测试传声器。驻极体传声器，一种利用驻极体材料做成的电容传声器。主要结构形式有两种：一种是用驻极体高分子薄膜材料作振膜；另一种是用驻极体材料做后极板。因为驻极体本身带电，所以这种传声器无须外部笨重的极化电源，简化了电容传声器的结构。驻极体传声器电声性能较好，抗振能力强，价格低，容易小型化，因此被广泛用于一般录音机，特别是盒式录音机中。驻极体传声器基本原理是通过振动，使由膜片构成的电容不断产生变化，并转变成电压的变化，通过场效应管放大并将阻抗变低，将音频电流提供给电子放大器。驻极体传声器友有两块金属极板，其中一块表面涂有驻极体薄膜（多数为聚全氟乙丙烯）并将其接地，另一极板接在场效应晶体管的栅极上，栅极与源极之间接有一个二极管，如图4-5所示。当驻极体膜片受到振动或受到气流地摩擦时，膜片上会出现表面电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，由于两极板地距离不变，电容量C不边，那么极头上地电量Q地变化，就会引起电压地变化，电压变化地大小，反映了外界声音气流地强弱，这种电压变化频率反映了外界声音地频率，这就是驻极体传声器地工作原理。3.2发射模块由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后，经耦合可调电感的中心抽头将信号加到振荡管Q1进行信号调制，使该管的bc结电容随着话音信号的变化而变化，而该管的bc结电容是并联在T1次级两端的，所以振荡电路的频率也随之变化，实现了调制的功能，并将已调波经T1及L1从天线发射出去。通过天线发射出模块原理图如下所示：图二 对讲机发射模块原理图3.3接收模块天线收到的信号，经过匹配电感L1，由三极管Q1、耦合电感T1、电容C4、C2组成的检波电路进行检波，检波后的信号经T1次级线圈耦合到放大电路部分，最后由C17耦合推动扬声器发声。经过旁路耦合电容滤除无用杂散信号后，被放大，产生音频信号。经过音频放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。接收模块原理图如下所示：图三 对讲机发射模块原理图3.4对讲机放大模块由电容器C17耦合到Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大放大电路(推挽和低放电路)，放大电路如下所示：图四 对讲机放大模块3.5调制信号及调制原理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及带通滤波器进入振荡器直接进行调制。3.6对讲机工作原理三极管Q1和耦合可调电感线圈T1，电容器C4，C2等组成振荡电路，产生频率约为49.8MHZ的载频信号。Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路。扬声器SPK1兼做话筒使用。原理图如下所示：图五 对讲机工作原理图当电路工作在接收状态时：将收/发转换开关置于“接收”位置（默认状态为接收），从天线ANT接收到的信号经天线匹配电感L1，在经可调耦合电感线圈T1，电容器C4，C2，高频三极管Q1及T1次线圈等组成的检波电路进行检波。检波后的音频信号，经T1次级线圈中心抽头耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器C17耦合推动扬声器SP发声。当电路工作在发信号状态时：S2是收/发转换开关（复位开关），按下置于“发信”状态，由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后，经耦合可调电感的中心抽头将信号加到震荡管Q1进行信号调制，使该管的bc结电容随着语音信号的变化而变化，实现了调制功能，并将已调波经T1及L1从天线发射出去。对讲机的印刷电路图如下：四、参数选择对讲机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。我们只要按要求认真装配，装好后细心调试即可，无需统调，调式好后，即可相互对讲。通讯方式：同频单工；工作电源电压范围：9V；电池供电电压：9V；对讲距离：100米；导线：6根。五、焊接与安装5.1准备与焊接安装前，对照元件清单仔细检查了所给的元件，且测试三极管的好坏。检查无误后，先安装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。按如下步骤进行安装：（1）确定元件的安装方式，由孔距决定，并对照电路核对电路板；（2）将原件弯曲成形，本电路所有的电阻尽量采用立式安装，并将字符置于易观察的位置，以便以后检查；（3）插装。应对照电路图对号插装，有极性的元件应注意极性，如集成电路的引脚等；（4）焊接。各焊点加热时间及锡用量要适当，防止虚焊、错焊、短路。其中耳机插座、三极管焊接时要快，以免烫坏；（5）焊后剪去多余的引脚，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。（6）所有的器件以立式插装，较紧贴电路板，不要掉得过高。电解电容，三极管插装时注意极性。焊接好的期间不要折断了，就立式放置。电路板上的跳线J1用焊接电阻厚剪下的金属线代替，还需以金属线把拨动开关的上端与电路板上S1处连起来。（7）套件中的6根导线，分别是按如下连接方式接入电路中：120毫米长得导线：电池负极到电路板GND-处；100毫米长得导线：电池接到电路板VDD+处；2根80毫米长的导线：扬声器的两端到电路板SPK2处；2根50毫米长的导线：一根是天线接线耳到L1的一端;一根是拨动开关中间端到电路板S2处。5.2注意事项（1）发光二极管应焊接在印制板反面，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）焊接前应先将双联用螺丝上好，并剪去双联拨盘圆周内多余高出的部分再焊接；（4）J1可以用剪下的多余元件脚代替，J2的引线用黄色导线连接，TX的引线用略粗黄色导线连接；（5）插装集成电路时一定要注意方向，保证集成电路的缺口与电路板上IC符号的缺口一一对应；（6）按钮开关K1外壳上端的脚要焊接起来，以保证外壳与电源负极连通。六、实验结果与结论将对讲机准确无误的焊接好后，即可通电调试（注意最好不要用充电电池，因为电压太低使发射距离缩短），调试过程及结果如下所述：（1）接入9V叠层电池，旋转拨动开关按钮，可以使电路通电工作，不按复位按钮，电路处于“接收”状态，扬声器起到“电”转化到“声”的作用，可以听到“丝丝”的声响，同时将另外一个对讲机的复位按钮按下，使其工作在“发信”状态下，这时，扬声器起到“声”转化为“电”的作用，将两个对讲机的天线平行靠近，用无感起子轻轻微调可调电感T1的磁芯，使接收机的“嘟嘟”啸叫声最大，即两者的发射、接收频率一致。（2）两套互换按同样的方式微调可调电感T1的磁芯，保证两者的发射、接收频率一致。这样的过程需要相互微调几次（包括拉开距离调试），保证两套之间对讲距离最远，声音最清晰。（3）调试成功后，装好“拨动开关塑料旋钮”和“复位开关塑料钮”，用2颗螺丝固定电路板于前壳中，清理好导线，用5颗螺丝将前、后盖固定。使用时，打开电池盒盖，装上9V电池，旋转拨动开关纽，可以让电路通电工作，平时电路是处于“接收”状态，按下复位按纽，电路处于“发信”状态。如果安装后，通电没有“丝丝”的声音，请认真检查电源线，扬声线，元器件等有没有出现错焊、虚焊、漏焊、短路等故障，检查一定要细心。七、心得体会我们在对讲机制作过程中出现了很多问题，比如：在对讲机的焊接过程中出现了元器件少焊，这直接导致部分电路开路，对讲机没有声音，最后经过小组细心检查，发现并解决了该问题。在调试过程中，有可能出现不能发送和接收的情况，也可能出现只能发送不能接收或者只能接收不能发送的情况，要根据实际情况分析应该是哪部分电路出现了问题，再细心的检查排错,使电路完整工作。我们把制作对讲机的注意事项即问题的处理总结如下：（1）焊接开始之前，要认真识别各个元件的极性、型号、规格，防止错焊或漏焊；（2）在焊接时用手拿电路板，注意不要接触镀铜的部分以免电路板氧化； （3）在使用焊枪时要注意，本次试验的电路板很小，焊接时要注意适量镀锡，不要发生短路或漏焊的现象； （4）当发生两个焊接点连上时要及时处理，将两点点化用锡枪吸空后，再进行焊接；（5）在调试时候注意扬声器与电线的焊接，不要发生误搭，以至于影响测试效果；（6）如果调试时出现接收或是发送不能正常进行，要用万用表进行排查，找出错误点。在调试的过程中，我们还发现了一些影响对讲机通话距离和效果的因素，影响因素列举如下：（1）发射机输出功率越强，发射信号的覆盖范围越大，通信距离也越远。但发射功率也不能过大，发射功率过大，不仅耗电，影响功放元件寿命，而且干扰性强，影响他人的通话效果，还会产生辐射污染。各国的无线