电子技术课程设计.docVIP

河南机电高等专科学校 电子技术课程设计报告 设计课题： 玩具窃听器 专业班级： XXX 学生姓名： XXX 学生学号： XXX 指导教师： XXX 成 绩： 二一二年十二月十二日题目：玩具窃听器一、设计任务与要求1设计任务 几乎每个电子爱好者都有利用无线电的雄心壮志，不论遥控一架飞机或者与外界通讯，都表达他们发射的期望讯号。而今天我想设计一款玩具窃听器。2 设计要求 （1）电子产品和设备在正常工作条件下，不得对使用人员以及周围的环境造成危险。 （2）设备在单一的故障条件下，不得对使用人员以用周围的环境造成危险。 （3）设备在预期的各种环境应力条件下，不会由于受外界影响而变的不安全。 2、 方案设计与论证窃听器 - 监听原理 GSM的原理是在系统信道上把语音信号信道进行编码、加密、交织，形成突发脉冲串经调制后发射。在移动手机接收端，信号经解调后去交织、信道解码、语音解码，然后在用户的移动手机里恢复成语音信号。GSM系统在传输过程中采用窄带时分多址（TDMA）技术，它的每个载频信道的带宽是200KHz，每帧8个时隙，理论上允许一个射频同时进行8组通话，每个时隙长度为0.577ms，帧时长4.615ms，就是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成许多个时间间隙，之后根据特定的时间间隙分配原则，使移动手机用户在每帧中按指定的时间间隙，向着基站发送信号，基站分别在各自指定的时间间隙中，接收到不同的移动手机用户的信号，同时基站也按规定的时间间隙，给不同的移动手机用户发射信号，各移动用户在指定的时间间隙中接受信号，这样却并不能保证，在同一信道上的用户可以相互不受干扰，这就是个别移动用户在使用移动电话的时候，偶尔会从话筒里会听到别人的谈话的原因窃听器 - 真实情况 从2003年窃听器被曝光到目前为止，无论是那些所谓出售手机窃听器公司，还是移动通讯专家，及电讯运营商在谈到手机窃听器的时候，都对手机窃听器的原理避而不谈，想必是运营商故意不说，以至于让人感觉手机窃听器越来越神秘，也给某种人提供了一些机会。实际普通的手机窃听器就是知道GSM密钥的运算方法，采用载波侦听检测技术，采用监听软件去把手机编码进行解码就实现了。总之，那些否认手机可以被监听的人，本质都是出于各自的利益需要，否认就意味着他们在掩盖，照他们说法就是世上只有矛而没有盾，或者说是只有盾而没有矛，其实这本身就是在自相矛盾，而把手机窃听器性能给刻意夸大的那些人，也是出于自身利益方面的考虑。 改装后的被动式窃听器，如果使用零分贝的接收天线，可以有效拦截的距离为，大约半径六、七百米区域内的手机信号，与9600比特率的数据通信和手机短信息，如果采用高分贝接收天线，它的最大有效距离可以达到十五公里左右，这就是极限了，并且要根据具体的地理情况而定，如果要人为刻意增加监听距离，则制作成本就会增加。重庆等地形复杂的地方，由于地势的因素使天线偏高，就造成了信号越区覆盖，而产生孤岛效应，使监听距离受到限制，因此重庆使用距离只可以达到五公里左右。其次是，GSM系统是通过微蜂窝来改善网络，并且密度很大，与宏蜂窝相比它的信号覆盖范围小一些，使用微蜂窝系统是为了提高移动网络整体的通信质量，但等距离范围内的微蜂窝安装数量越多，就会直接导致被监听手机、监听笔记本频繁更换站点，而使重选增多，间接造成窃听器的实际监听距离受限。 设计要求： 1.这里向各位介绍的一部袖珍发射机，十分适合初学者，电路简单易制，造价低廉，输出功率不超过58mW，发射范围在房屋区可至300米左右，用一部普通的FM收音机接收，显示其灵敏度和清晰度俱佳，电路设计中最富挑战性的部份就是只需用3V电源和半波天线便有如此的发射能力。另外，由于电路需要的零件十分之少，故可将之安放在一个火柴盒（比国内般火柴盒大一些）里，作为窃听器，可谓神不知、鬼不觉，不过，并非限于这方面用途上，可将之安置在婴孩房、闸门或走廊通道，监视实际情况，此外亦可当作为夜间保安装置。 2.电路之电流损耗少于5mA，用两枚干电池可连续工作80至100小时之间。 3.电路在正常工作下非常稳定，频率漂移极小，测试：工作8小时之后，仍不需再校接收机。唯一影响输出频率是电池的状况，当电池老化时，频率有轻微改变。 4.借这个制作，学习有关FM发送，可了解其优越的地方，特别它产生无噪声的极高质讯号，即使利用低功率发送，也很容易取得良好的范围。三、单元电路设计与参数计算 从图（1）电路可见分两级，一级音频放大器和一级RF振荡器。 图（1）由MIC将声音信号变成电信号，经C2传输到BG1放大，同时由BG1与外围的C1，C3，C4，C5，C6，L1组成震荡电路，将声音信号调制成调频信号由天线发射。 驻极体话筒内实际藏有一枚FET，FET将话筒前振膜之电容变化放大，这就是驻极休话筒很灵敏的原因。音频放大级乃由其射极晶休管Q1担任，增益约20至50，将放大的讯号送往振荡级之基极振荡级Q2工作于约88MHz之频率，这频率由振荡线圈（共5圈）和47pF电容器调整的，该频率也决定于晶体管、18pF回输电容器及还有少数偏压元件，例如470射极电阻和22K基极电阻。电源接通时，1nF基极电容器通过22K电阻逐渐充电，而18pF则经振荡线圈的470电阻充电，但更加之快，47pF电容也充电（其两端虽仅得小的电压），线圈产生磁场。基极电压渐渐上升时，晶体管导通，并有效地将内阻并接在18pF两侧。当1nF电容充电至该极的工作电压时，就会发生好几个杂乱的周波，故此，我们假定讨论在靠近工作电压之时。基极电压继续上升，18nF电容试图阻止射极用压的移动，到电容器内的能量耗尽及再不阻止射级移动之时，基一射极电压降低，晶体管截止，流人线圈的电流也停止，磁场衰溃。 磁场衰溃，产生一个相反方向的电压，集极电压反过来从原本的2.9V上升至超过。3V，并以相反方向47pF电容充电，这电压也影响到对18pF电容充电，及470射极电阻上的电压降使到晶休管进入更深的截止。18pF电容充电时，射电压下跌，并跌到某一晶休管开始导通，电流流入线圈，与衰溃磁场对抗。线圈上之电压反转，形成集极电压下降，这个变化通过18pF电容传送到射极上，结果晶休管进入更深的导通，把18pF电容短路，周期再开始重复。故此，Q2在此形成一个振荡，产生88MHz的交流讯号。放大后之音频讯号经0.1uF电容溃入到！Q2之基极，改变振荡频率，产生所需的FM讯号。4、 总原理图及元器件清单1总原理图图1-1 原理图2元件清单表1-1元件清单元件序号元件名称元件功能数量1发射机可以将信号按一定频率发射出去的装置12干电池提供电源23话筒传输声音14晶体管用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能若干5电容器容纳电荷的器件若干6线圈连接个器件若干7火柴盒排电路18焊锡连接线圈若干5、 安装与调试 安装过程； 装制之前，最好将预先准备好的印板和两枚电池放人空的火梨盒里，看看到底有多少空间可用。空位虽有限，但仍需留下小小的位置给单独一排的火柴，可用胶水将这些火柴贴在卡纸上，目的遮盖电路，使人觉得它不过是一盒火柴，不会察觉到是一个窃听器。 然后将所有零件放在工作桌上，逐个零件分清楚其数值，然后分类按次序排列好，这佯做很有条理，避免焊错零件。锡线方面最好采用特细0.6lmm的树脂（松香）锡线，因其身细，焊接起来很快并易上锡， 接着用15至2Ow小型电烙铁已足够，使用前用海绵将烙铁咀抹干净，唯一须自制的是线圈，需用一段22号BS（0.5mm）或24号BS（m.71mm）的漆包铜线或者包锡铜线。在3mm直径的线圈架上绕5圈，如在中型螺丝起子上绕亦可，然后将圈与圈之间分隔开的5.5mm左右。到最后调整频率的时候，就要藉着将线圈前后压缩或者拉长，改变输出频率。如您的线圈用漆包线做的话，须把线的两头上的漆皮剥掉，然后上一点锡。 最后可依照原理图指示的零件安放位置焊接底板，先从电阻开始、跟着电容、晶体管、线圈和话简，电阻直立于底板上，但保持高度至最少限度。晶休管之管脚应尽插入底板，以至管的高度没有突出。两枚电池利用开关焊接一起，再用用线把电地两极接至底板上。最后用一条10cm长的铜线接在底板的A点上，作为天线，整个制造过程就算完毕。 调试： 所有零件都焊接完毕后，最好先用肉眼检视一切焊接点，是否有假焊，或者焊料用得太多而造成与临近短路，彻底查清楚后，才可进行校准和测试性能，测试步骤是加一条短的天线（5至10cm长）于底板的A点上调谐部FM收音机于整个波段上，寻找该讯号。最好令发射机与收音机保持一定距离，以防止检拾到任何谐波或者侧波。 如收音机未能检到载波，表示频率可能太低，将振荡线圈稍为拉长，及再次尝试。如果采用包锡铜线绕制线圈，注意图与圈之间不应彼此碰到。如采用漆皮铜线，则须要知道圈的连通性，可用万用表之低阻挡去量度它，或者量度电路电流，应约46mA。一旦检到载波，将窃听器摆放在一部时钟的侧近，检查电路之灵敏度，收音机应发出清楚而强大?quot;滴嗒声，电路应比您的耳朵更为灵敏。 话筒之负载电阻（R1）决定灵敏度，可将之减至10K或者加至47K，视所需求的灵敏度而定。要确定发射之频率完全远离开您本地任何FM广播屯台，因为电台发出之讯号强大，当您测试距离时，会遮盖窃听器。 将线圈压缩，频率便降低；将之拉长，频率便增加，这样免用到微调电容，节省本机的造价，不过，如您喜欢亦可用微调电容。C4最好用一枚39pF陶瓷电容，将另一个10pF或22pF微调电容并于共上，这样可更仔细调整电路。用线圈调整很容易偏离FM波段。理论上，用感器也应调节至维持调谐电路的L/C比，但我们需要的范围很小，故并没有限制。 利用一部具有调节指示表的FM接收机可以决定本机的输出功率有多少，其正需要是作出比较，指示表上指示四个单位度数，表示十分良好的输出，在测试本机时用10cm长的天线作水平式摆放，离调谐器度到10米。以四个单位度数为准，即知道用一条半波天线。（170cm长），本机能发射远至约300米。6、 性能测试与分析 测量电路之电流，若有46mA，表示电路是正在工作，稍为将线圈拉长，并扫描整个波段，当接触底板上任何元件时，只能用一支非金属的螺丝起子，并且离开电池，因为您手上皮肤引起的电容效应会导致电路明显地失调，并且可能完全停止输出。还有，维持3V电源也很重要，并要将电池贴近底板。 整个布线必须如原理图那样，维持同样的电路分布电容，电路一旦工作，才可改变其排列，但在起初测试步骤中，每个元件均必须照足图中那样安放。振荡器工作于约88MHz，除非您拥有一部100MHz示波器，否则难以看到其波形，或者天线直接接在频率计的75输入。若然没有上述的测试仪器，需用万用表作直流电压测量，看振荡管Q2是否有正确的值压。量度基极电压和射极电压，一部普通的万用表由于其对电路作用，会指示此两点都是2V左右，只有高阻抗的电表，如FET电压表，才指示射极有2V及基极有2.5V。（推荐使用数字表）若此两测试点均有电压存在，对假定晶体管正常工作，但有可能发射错误频率。18pF回输电容在与BC547晶体管配合，如打算用另一编号，可将电容值减至10pF或5.6pF。先改换此电容器，然后是晶体管。 其他简单的事情如底板上铜箔短路断裂、焊接点差劣，又或者采用没有编号之零件等等，这都常常成为一个可能性，特别是那些零件上所印的编号或数值模糊不清，若对之有怀疑，应立该更换。 若只收到载波但没有纯音汛号，则故障在音频级或者话筒上。所谓有载波没有纯音是在调谐收音机至一处，收到的是寂静一片，没有沙沙声，但也听不到发射机发出的纯音讯号。这两部份可用示波器检查，测试是否有音膝讯号送往振荡级。没有示波器，在测试方面就受到一定困难，即使话筒上有0.7V与1.5V之间的电压，这也不表示话筒的灵敏度或者完全工作。音频放大管集极上有1.4V电压，表示晶体管导通，如低于0.8V，晶体管饱和，或者在某方面可能损坏，也可能表示晶体管有十分高之增益，并不适合。如电压超过2.5V，该级不足以导电检查晶体管和偏压电阻，需要时将之更换。示波器也显示话筒的灵敏度，加大或者减少负荷电阻，即可改变FET的增益，灵敏度极高之零件，负荷电阻不宜低于10K，有时可能需要高至47K或以上。任何类别的话筒，如想提升其灵敏度，可加大负荷电阻之阻值，至于决定最终之数值就要看话筒的品质而定。上都是用简单测试仪器所能做到的检查，如仍未能找出故障所在，就需要重新再来过。 底板与电池同安放入火柴盒内，若底板可打侧放在一边，所占的空间最小。用一排火柴遮盖电路，可以将火柴粘在一块薄卡纸上，天线从火柴盒的一端引出来。在另一端开一个小孔，让声音进到话筒，但并非一定耍这样做，因为就算合上盒子，声音好像也能穿透似的。只要一条短短的天线，大约10cm左右，就可以有30公尺的发射范围，足够房间的通讯，甚至更大的房屋也能应付。7、 结论与心得 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。只有竭力全力，才能更接近完美。这次创新计划，渗透了我们这个团队每一位成员的心血。无论是前期准备，还是后期实施，每个环节我们都竭尽所能，通过各种渠道，利用各路资源，使整个创新计划更加完善，更富创意，更具特色。只有相互协作，才能齐力断金。合理分工，团结一心是提高效率，完成共同目标的关键。在我们的分工协作下，这些不同模块的设计，我们既有合作又有分工，总的来说进行的还是比较顺利。在其中学习到了很多东西，不仅是学习方面的还有做人，人生方面的知识。在这期