业余电台收发信机

1、电路实践系列讲义之 业余电台收发信一体机2013-05-30业余电台接收与发射电路（理论设计部分）在业余电台通信中，有一个40m波段，频率为7MHz多一点。本电路就是设计制作一个电路系统，可以接收到7.030MHz的等幅电报CW信号，可以发射7.030MHz等幅电报CW信号。它的工作状态由按键控制，当按键没有按下时，电路处于接收状态，当按键按下时，电路处于发射状态。接收到的信号，可以经耳机听到。接收电路设计，一种方案是用高频谐振电路或高频滤波电路接收高频信号，经高频放大器放大，再经混频电路（混频电路主要由两级构成，一级是本振电路产生本机振荡信号，一是混频级，输出的信号是接收到的高频信号与本机信

2、号的差频，经特定的滤波电路后选出所需的差频信号，一般是基波差频信号）混频后得到中频信号中频信号经中频放大器放大后，再经检波解出音频信号，经音频放大器放大功率放大推动喇叭或耳机发声，此种方式可见常用的趋超外差收音机电路，电视接收机电路等等。另一种方式是直变方式，即不再有中频这一级，而是将接收到的高频信号送入混频级，与混频电路的本振频率信号混频后，直接混出音频信号，音频信号经音频放大器放大及功率放大器放大后推动喇叭或耳机发声。以上两种不同方式，关键是选取的本机振荡信号的频率高低有较大区别，差动方式选取的本机振荡信号频率与接收的高频信号频率相差一个中频频率（差值就较大，直变方式选取的本机振荡信号频率

3、与接收的高频信号频率相差一个音频频率（差值就较小）。一般在需要处理的信号较为复杂的情况下，如电视信号，广播信号等等，采用差动方式。而等幅电报CW信号比较简单，可以采用直变方式。本电路采用直变接收方式。发射电路设计，对于广播信号，将音频信号调制到载频信号上放大后通过天线发射，对于电视信号，将视频信号以及音频信号调制到载频上经放大后通过天线发射。而本电路只需要将等幅高频信号发射，所以可以利用接收电路中的本振电路产生的高频信号直接经放大器放大，滤波器滤波后送到天线发射。由以上讨论，可以知道本电路系统应由以下电路结构构成。高频滤波器混频器本振音频放大器高频放大器在本电路里，关键的电路是混频器，可以选择

4、集成电路NE602，内部集成了将输入信号和输出信号相乘的电路，还有振荡电路，只要在外围接上决定本振信号频率的电路就可以产生稳定的本机振荡信号。下面是对NE602的基本认识。NE602 是内含本地振荡的单晶片变频器，在超外差式接收机或发射机中，它可以扮演 变频器的角色。也可以供做简易的频谱分析仪。从极低的频率到极高频率范围内的接收机中，都可拿它用做接收机的前端 (FRONT ENDED)线路，甚至，以此IC为中心，便可以单独地完成一部简易的接收机甚至是简易的收发一体机。功能强，是它被广泛应用的主因，但是，这只IC更大的特色是，容易使用，即使在没有任何测试仪器的协助下，也不难利用此IC，去完成一些

5、普遍的应用线路。概述 NE602 单晶片里头，就包含有混频器及可做本地振荡器的主要零件，它是八脚的 DIP 包装。NE602AD 及 NE602AN 则是经过改良的新版 IC。 GTC式的混频器 NE602内的变频器是一个 GTC(Gilbert Transconductance Cell)，它有混频的功能 ，但比双平衡变频器 (DBM) 还好。 GTC是如此好用，因此在各类的倍频器及振幅调制器当中，都不难发现GTC的踪迹。 GTC与由二极体组成的变平衡混频器大不相同，GTC是由电晶体之类的主动元件所组成，它的优点是，灵敏度高，可以处理低到微伏 (uV) 的讯号，更重要的是，它对于本地振荡或射

6、频输入端的射频讯号，只产生该有的反应，对射频外泄有很好的抑制能力；而其它种类的混频器，则容易经由输出管道，外泄射频讯号，如果在线路的设计上发生了射频外泄时，是会很折腾人的；必需要附加一些过滤射频的相关线路，以防止这类现像发生，或减少射频外泄程度。NE602 不仅输出端不会把高振幅的本地振荡讯号外泄，而且，其输出讯号还可以直接推动后面的线路，也不会有超载之处。对于一个没有任何外加射频放大器牵涉在内。以NE602为主的线路而言，能有如此高的灵敏度，的确真叫人吃惊。工作频率 NE602内的GTC混频器，工作频率可高达500MHz左右。而可内含的本地振荡线路，实际上是一只高截止频率的NPN 型电晶体，

7、其振荡频率可高达200MHz左右，该电晶体的基极与射极，可由IC脚接触，所以可供外部自由运用。IC包装接脚 NE602的接脚安排，如图1所示，脚1及脚2是射频的差动输入；第3脚是接地； 4脚与5脚则是推挽式输出，但两只脚均分别可成为单端点输出；第6脚及第7脚分别是振荡电晶体的基极与射极；第8脚则是电源输入端。NE602 是属于低电压、低电流的设计，它的正常供电范围是 4.58.0 伏之间，耗电流通常低于3毫安培，5V电源较理想。NE602的输入线路。采用差动方式，然而两脚均可以分别成为单端输入，此输入单阻抗大约是1.5K欧姆，如果频率高的话，此阻抗会低些，交流线路最重要的是彼此间的匹配问题，要

8、讯号通行无阻，不会衍生其它麻烦，就得注意讯号来源与负载端之间的阻抗匹配是否恰当。NE602的输出阻抗是1.5K欧姆，与其输入阻抗相同。NE602的输出端是一推挽式 ，但是很容易可以改成单端输出，只要在所选 (第四成第五脚 )的输出端，串接去除直流成分的电容即可，另一端可以放着不管。若是让后续电路的负载阻抗能与之匹配，则更为理想。6,7脚间的晶体管与外部电路构成本地振荡电路，并联式基本波石英晶体振荡器组合，此处使用的石英晶体应该是并联式，这种线路比较适合固定频率的接收机。电路工作原理解说：参见电路原理图。按键S1为电路工作状态控制元件，当S1没有被按下时，按键处于断开状态，此时由于由Q1管构成的

9、晶体三极管其共射放大电路失去偏置而不能工作，因此由Q1和Q2构成的两级放大电路没有作用，而此两级放大电路是对本振频率信号放大后送到天线发射。因此此时电路处于接收状态。当S1按下时，按键处于闭合状态，此时由于由Q1管构成的晶体三极管其共射放大电路正常偏置而工作在放大状态，同时由Q2构成的放大电路对由Q1送来的信号再次进行放大，放大后信号送到天线发射，注意到此时由于NE602的信号输入端的信号通过IN4148接地，接收电路没有输入信号不起作用，因此此时电路处于发射状态。接收状态下电路工作说明：高频信号通过天线接收到电路系统，首先通过由C21，L6，L7，C20构成的型滤波器滤波（这个型滤波器设计的

10、滤波频率应为7.030MHz，即只有7.030MHz的信号能够被送到电路中，而其它频率信号在此处就被隔离而不能送到电路中），经型滤波器滤波后信号被送到电位器RP1，经RP1调节幅度大小后经耦合电容C1和C3送到集成电路NE602的输入端“”，在此输入电路上接有由L1和C2组成的并联谐振电路，这个并联谐振电路的振荡频率也要设计在7.030MHz，以便更进一步滤除7.030MHz以外的其它信号，只让7.030MHz的信号送到NE602的输入端。注意到，并联谐振电路对谐振频率信号阻抗最大，而对其它频率信号的阻抗很小。同时，输入回路中的型滤波器和并联LC谐振电路担负起了阻抗变换的作用，因接收天线阻抗为

11、50欧姆，而NE602输入阻抗为1.5K，因此需要进行阻抗变换，当然能够变换到1.5K是最理想的，一般情况是越接近1.5K越好。可以计算出22P的输入电容器对于7.030M的信号阻抗为1029欧姆，两个电容串联应为2058欧姆，但实际上由于并联LC电路不可能是理想谐振状态，因此阻抗不可能是无穷大，因此，这部分电路的实际阻抗肯定小于2058欧姆，而前面型滤波器对于7.030M的信号的阻抗较小，不与考虑。NE602的“”“”间接有振荡电路，它的振荡频率由外围电路元件决定，在这个电路中，振荡频率主要由晶振决定，本电路所取晶振频率当然选用7.030MHz，这个振荡电路中还有一个电位器，它的作用是对本振

12、电路的振荡频率进行微调，调整的范围 在3KHz左右。本电路是并联式基本石英晶体振荡器组合，NE602将从“”输入的高频信号与”6”7”间的本振信号进行混频，得到的是它们的差频信号，由于接收到的高频信号与本机振荡信号频率相差很小，所以差频出来的信号就是低频信号（音频信号）。如自己电路的本机振荡信号频率是7.029MHz，而接收到的信号（是别人的收发信机的本机振荡频率，因而不可能是绝对相同的）是7.028MHz，则经NE602混频后输出信号频率应是 7.029MHz-7.028MHz=0.001MHz=1000Hz也就是1000Hz的音频信号。经NE602混频后的音频信号经“”输出，送到由场效应管

13、Q3(2N5485)构成的共栅极放大器（这是一个发射时静音电路，10M电阻R3和电容C9选取合适的时间常数，使得在按键从闭合到断开后2N5485能够立即接通信号，而在电键断开的瞬间能及时在耳机中听到频率上的其它电台信号，这种方式叫做全插入方式QSK,如果时间常数过大，由Q3构成的电路接通时间较晚，则在电键断开间隙听不到频率上的其它电台信号，如果时间常数太小，则有可能发射信号冲击接收电路，使得瞬间耳机声音很大，损坏操作员听力。假设对电路的要求再简单一点，这个电路也可以不用），再经耦合电容C10送到音频放大集成电路LM386进行放大后推动耳机发音。下面是对LM386的基本认识。是专为低损耗电源所设

14、计的功率放大器集成电路。它的内增益为20，透过pin1和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。LM386的内部电路图及引脚排列图如图所示。型滤波器的计算，设信号角频率为，用相量法讨论，设输入信号为Ui相量，输出信号为Uo相量，计算如下： 从以上讨论可知，当时，输出信号幅度最大，在本电路中，取C=470P，L=1.1uH(两个2.2uH电感并联)，计算得并联谐振电路的谐振频率的计算电路中，L=2.2uH，C=220P，代入计算式得在本振电路中，外围接有二极管D2，用的是IN4007整流二极管，

15、是因为整流二极管是面接触型二极管，比点接触型二极管（如IN4148）R的PN结面积大得多，因而其结电容效应也大得多，在反向运用时，加在二极管上的反向电压不同时，等效的结电容也会不同，这样，改变电位器RP2触头的位置，也就改变了加在二极管D2上的反向电压，也就改变了它的电容量，从而微调本机振荡电路振荡信号频率。因此，二极管D2在此处是当作变容二极管使用，即就是一个压控电容器。严格的计算和讨论需要查晶振7.030的工作曲线或等效电路，然后进行计算。型号极性P（W）Ic(mA)VCEO(V)fT(MHz)封装9012PNP0.6255002064/300150TO-929013NPN0.625500

16、2064/300150TO-929014NPN0.451004560/600100TO-929018NPN0.315018 40/200600TO-928550PNP0.62512002580/500100TO-928050NPN0.62512002580/500100TO-92 发射时静音电路的时间常数由电阻R3和电容C9决定，其时间常数约为0.1秒。当电键按下时，由于NE602的信号输入端通过二极管D1短路到地，这样，混频级得不到输入信号，同时，由于场效应管的栅极通过二极管D3短路到地，使得截止，使得音频信号也到不了音频放大器LM386，因为这两个因素的影响，从而使得在耳机中听不到声音。由

17、于电键被按下，三极管Q1构成的电路处于放大状态，NE602的本振信号从“”通过耦合电容C17送到Q1构成的放大电路进行放大，放大后的信号再通过Q2构成的放大器进行放大，经型滤波器滤波后送到天线发射到空中。附录 常用晶体管特性 附录 场效应管2N5485 业余电台接收与发射电路（实践制作测试部分）仔细研究电路原理图（实践制作部分），在对芯片NE602和LM386的功能基本了解清楚以后，对信号的走向和电路对信号的处理过程进行较详细的讨论，力求对电路的工作原理有一个比较清楚的认识和了解。在对电路工作原理基本了解以后，请实践者设计一个20m波的业余电台收发信机（本电路是一个20m波的业余电台收发信机）

18、。电路结构几符是相同的，只是电路参数需要进行调整，这些参数的计算主实践者自己写成。仔细研究印刷电路板，在本印刷电路板上将要装配的器件有：普通1/4W电阻器，瓷片电容器，二极管，三极管，集成块NE602，集成块LM386，石英晶振，电感，场效应管，电位器，输入和输出接口等等。仔细研究各器件的形状，管脚。仔细研究印刷电路上的图形或符号，确定各位置所装配的是何种元件。若是二极管，还要弄清板上的对应“+”极和“-”极，若是三极管，弄清板上对应的“e” “b” “c”， 若是场效应管，弄清板上对应的“D” “G” “S”，对于集成块，要弄清楚各脚在印刷板上的相应位置。仔细研究元器件，各电阻器及其阻值，精

19、度，功率，电阻阻值可从电阻上所标的色码直接读出，或者用万能表的欧姆档直接测量确定。各瓷片电容的电容量（标注在电容上）。各二极管及其”+”-“极。三极管上对应的“e” “b” “c”，集成块的脚编号的确认。附：元器件表(印刷电路板YJQE-C-B)编号规格编号规格编号规格编号规格编号规格R110KC2220PC1210uFC22103Q19013R2100KC322PC13104C23100uQ28050R310MC4103C14103C24104Q32N5485R410C5103C15100uL12.2uD14148R556KC6270PC1610uL22.2uD24007R6120C782PC1782PL3100mD34148R7120C8103C18100uL41mHY70