无线收音机与对讲机

1、河南理工大学课程设计报告书通信基本电路课程设计报告设计题目： 无线收音与对讲机 专业班级 电信工程 1404 学 号 学生姓名 指导教师 张 培 玲 教师评分 2016年 12 月 24 日无线收音机与对讲机【摘 要】 收音机和对讲机大家并不陌生，它早已普及我国城乡。它是无线电广播系统的接收设备。随着科技的发展，大家有没有见过既能当收音机又能当对讲机的装备呢？借此次课程设计之际，我们团队倾心制作了无线收音机、对讲机双合一产品，它就能兼顾收音与对讲双功能。本课题主要是设计并制作一个无线对讲和调频收音机，设计的核心芯片选用D1800，它作为收音接收专用集成电路，功放部分选用D2822。对讲的发射部

2、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，采用9018三极管克服了电路复杂、故障范围大、对讲距离近的矛盾，使发射效率和对讲距离大大提高。该设计具有造型美观、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。本设计电路既能收听电台广播，又能实现相互对讲。收音机调频波段88MHz-108MHz，工作电源电压范围2.5V-5V，静态电流13.5mA，信噪比>80dB，谐波失真<0.8，输出功率350mA。发射机工作电流约18mA，对讲距离50-100米。【关键词】收音机，对讲机，D1800,调频，高频信号目 录一、设计任务与要求41.1 设计任务41

3、.2 基本要求4二、总体方案42.1 方案论证与比较42.2 方案选择6三、设计内容63.1 电路工作原理63.1.1收音机部分原理63.1.2 对讲机的工作原理83.2 元件结构及工作原理93.2.1 核心芯片D180093.2.2 D2822芯片103.3 总体结构11四、电路制作与调试124.1无线收音机与对讲机的焊接124.1.1 焊接与安装124.1.2安装提示124.2 调频收音机兼对讲机的调试144.2.1收音部分的调试144.2.2发射部分的调试154.2.3统调(调整频率跟踪)15五、总结15六、主要参考文献17附 录18一、设计任务与要求1.1 设计任务 第一 掌握收音机和

4、对讲机的工作原理以及两者的各个组成部分的原理、功能用途等。对收音机的变频、功放电路，对讲机的振荡、发射功放电路不仅要说明工作原理。还应进行理论设计计算。 第二 锻炼自己的实际操作能力，要从实际出发，选择适合的组合元器件，进行收音机和对讲机的组建和装配，提高动手操作能力。要求利用模拟电路和高频电子线路的相关知识用所提供的元件来完成对输入的语音信号的调频，然后通过耳机接收该语音信号，使学生在模块实验的基础上掌握调频发射机和接收机对整机组成原理建立调频系统概念，掌握系统联机的方法，培养学生解决实际问题的能力。第三 开发学生的创新思维，是学生灵活运用课堂所学习到的相关方面的知识，使之运用于实际生产之中

5、。让学生自主的发现问题，解决问题。在实际的操作之中认识到课堂与实践的联系与区别。第四 君子性非异也，善假于物也。让学生学习使用相关的仿真软件如multisim等。借助于相关软件往往会事半功倍。1.2 基本要求（1）收音机与对讲机双项功能兼具，可以独立工作不产生干扰。（2）系统传送一路语音信号，其发射频率在20MHz40MHz之间自行选择，发射功率自行选择，射频信号带宽及调制方式自定，收发通信距离不小于20米；（3）发射机的输入采用话筒方式，接收机用耳机收听语音信号，采用电池供电；（4）声音清晰，干扰信号要明显滤除。性能稳定可靠，可玩性高，体积要小，价格要明显低于市场上面的专业产品。（5）调频收

6、音机的调频波段为88MHz-108MHz，工作电源电压范围2.5V-5V，静 态电流为15-20mA，输出功率350mA。二、总体方案2.1 方案论证与比较方案一：以LM389芯片为核心的对讲机电路，该芯片为美国NS公司生产的带晶体管阵列的功放电路，该芯片内含一个功能类似LM386的功放电路和3个独立的高频小功率管。当S2置于“1”端时，整机为接受状态。由BG1组成超再生检波电路，该极调谐在30MHz范围内，TX接受到对方发射的信号时，经检波后进入功放级进行放大。由于功放级增益较高，故无需加前置级仍可得到较大的输出功率。S2置“2”端时，整机为发射状态。MIC拾取的音频信号经过放大后对发射极进

7、行调制，形成30MHz高频调频波，经加感线圈，由天线向外发射。由于该级采用晶体稳频，故整机频率稳定度较高。 方案二：整机由调频发射电路、调频接收电路、音频功率放大器、功放电源开关电路及稳压电源五部分组成。其中的两块芯片都是荷兰飞利浦公司生产的双列单放式微型扁平封装集成电路。发射部分以TDA7010芯片为主，由三极管、电感和阻容元件组成一个电容三点式振荡器，产生频率约为100MHz的高频载波信号。该信号的频率受到话筒送来的音频信号调制，调制后的射频信号从三极管的集电极输出，由天线向外界辐射。接收电路中，天线感应到的高频信号传入调频接收专用集成电路TDA7050芯片中，进行放大、选频、混频、鉴频，

8、从（15）脚输出音频信号，再由一片立体声小功率放大集成电路接成BTL方式进行放大，输出功率约为80Mw,可直接驱动扬声器。设计原理如图2.1.1所示。图2.1.1 超外差式接收器原理方案三：选用核心芯片为D1800作为收音接收专用集成电路，功放部分选用D2822。对讲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，采用专用的发射管使发射效率得到提高。发射部分由驻极话筒将声音信号转换为变化着的电信号，经第一级振荡兼放大电路进行调制放大后通过第二级的发射部分向外发射调频信号。接收部分由天线接收调频信号，再经过混频电路、振荡电路、调谐回路和低通滤波器后得到10.7MHz的中频信

9、号，通过功放电路后推动扬声器发出声音。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。它既能收听电台广播，又能实现相互对讲。收音机的参数：调频波段88MHz-108MHz；工作电源电压范围2.5V-5V；静态电流13.5mA；信噪比>80dB；谐波失真<0.8；输出功率350mA。发射机工作电流：约18mA，对讲距离50-100米。方案四：发射试用调频无线送话器，接收采用集成电路KC538，具有中频放大、鉴频和音频功率放大等功能。KC538中频放大器采用三极管差分放大器，故有增益高和调配抑制比较好的特点。 2.2 方案选择 针对以上四种设计方案进

10、行反复的比较和论证，根据本设计任务的指标和性能要求以及从实际出发出于经济与实施简易程度考虑，最后我团队选择了方案三采用集成芯片D1800和D2822来设计电路。本课题主要是设计并制作一个无线对讲和调频收音机，设计的核心芯片选用D1800，它作为收音接收专用集成电路，功放部分选用D2822。对讲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，采用专用的发射管使发射效率得到提高。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。只要按要求装配无误，装好后稍加调试即可收到电台，无需统调，是电子技术改进更新的理想电路。它既能收到电台又能相互对讲，

11、本课题设计的电路克服了电路复杂、故障范围大、对讲距离近的矛盾。经过优化组合，在现有的传统电路基础上加以改进使其性能大大提高，从对讲20米迅速提高为50100米，由于电路简化，从而使制作更加容易。三、设计内容3.1 电路工作原理3.1.1收音机部分原理收音机是接受无线电广播发送的信号，并将其还原成声音的装置，根据无线电广播的种类不同，即有调幅广播（AM）和调频广播（FM），接受信号的收音机的种类也不同，有调幅收音机和调频收音机。有的接收机既能接收调幅广播，又能接收调频广播，称为调幅调频收音机。 收音机的基本功能就是把空中的无线电波转换成高频信号，这一切是有接收天线来实现。然后解调，即把调制在高频

12、载波上的音频信号卸下来，常称作鉴频（FM）或检波（AM）。实现这一功能的电路叫鉴频器或叫频率调节器或叫频率检波器。最后鉴频出来的音频信号经放大来推动扬声器或耳机，既把声音恢复。接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号

13、。 音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。 收音机的分类方法众多，依其电路程式可分为直接检波（AM）和超外差式等。 单声道调频收音机由输入电路，高频放大电路，混频电路，中频放大电路，鉴频器，低频放大电路和喇叭或耳机组成。调频立体声收音机的结构和单声道调频收音机的结构区别就在于，在鉴频器后加一个立体声调节器，分离出两个音频通道，来推动两个喇叭发声，形成立体声音。 调频信号由天线（TX）接收，经C9耦合到芯片IC1的19脚内的混频电路，IC1第一脚内部为本机振荡电路，1脚为本镇信号输入端，L4、C、C10、C11等元件构成本振

14、的调谐电路。在IC1内部混频后的信号经低通滤波器后得到的中频信号，中频信号由IC1的7、8、9脚内电路进行中频放大、检波，7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容，此时，中频信号频率仍是变化的，经过鉴频后变成变化的电压。10脚外接电容为鉴频电路的滤波电容。这个变化的电压就是音频信号，经过静噪的音频信号从14脚输出耦合至12脚内的功放电路，第一次功率放大后音频信号从11脚输出，经过R10、C25、RP，耦合至IC2进行第二次功率放大，推动扬声器的发声。3.1.1 调频收音机结构框图 3.1.2 对讲机的工作原理声音要进行远距离传播，其种类很多，有将声音直接放大传播的广播和用无线电传播的无线电发射广播

15、等。发射机是将声音信号通过无线电进行远距离传播的设备。发射机种类众多，依据电路程式的不同，有调幅无线电广播发射和调频无线电广播发射等。 调幅无线电广播是用高频载波信号的幅值来装载音频信号（调制信号），即用音频信号来调制高频载波信号的幅度，从而使原为等幅度的高频载波信号的幅度随着调制信号的幅度而变化。幅度被音频信号调制过的高频波信号叫已调幅信号，简称调幅信号。 调频无线电广播是用高频载波信号的频率来装载音频信号（调制信号），即用音频信号来调制高频载波信号的频率，从而使原为等幅恒频的高频载波信号的频率随着调制信号的幅度而变化，其幅度不变。频率呗音频信号调制的高频波信号叫已调频信号统称为已调制信号，

16、简称已调信号。 而对于本实验中变化着的声波被驻极体转化为变化着的电信号，经过R1、R2、C1阻抗均衡后，由VT1进行调制放大。C2、C3、C4、C5、L1以及VT1集电极与发射极之间的结电容（Cce）构成一个LC振荡电路。 LC振荡电路在调频电路中，很小的电容变化也会引起很大的频率变化，当信号变化时，相应的结电容也会有变化，这样频率就会变化，当电信号变化时，相应的结电容（Cco）也会变化，这样频率就会有变化，这样就达到调频的目的。3.1.2a 对讲机发射信号结构框图经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2通过天线、C7向外发射调频信号。接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过

17、收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。3.1.2b对讲机收发原理图3.2 元件结构及工作原理3.2.1 核心芯片D1800D1800为单片FM/AM收音

18、机电路，FM部分包含混频，FM本振中放，FM鉴频，静噪低通滤波等;AM部分包括高放检波，此外还有音频驱动级和功放电路，用一块D1800电路和少数外围元件可制作完整的收音机。D1800作为收音接收专用集成电路，调频信号经C9耦合到其I9脚内进行混频，本振信号进入1脚形成本机震荡电路，L4、C、C10、C11等元件构成成本的调谐回路。该芯片的工作电压范围2.5V5V.该芯片采用密间距的22脚双列直插封装。图3.2.1为LA1800内部结构图。 图3.2.1、 图3.2.1 D1800 AC 测试图3.2.2 D2822芯片用于收音机作音频功率放大器，经过CD2822放大后的音频信号从LA1800芯

19、片输出，经过R10、C25、RP耦合至D2822芯片进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音，该芯片包含两个放大二极管，工作电源电压范围为2.5V5V。采用密间距的8 脚双列直插封装，如图3.2.2 图3.2.2芯片D2822芯片内部结构图 图3.2.3 D2822 封装外形图3.3 总体结构如图3.3为设计总体电路原理图VT1选用9018，他主要对信号进行调制放大，由R1、R2、C1进行阻抗均衡，C2、C3、C4、C5、L1以及VT1构成一个LC振荡电路， D1800作为收音接收专用集成电路，调频信号经C9耦合到其I9脚内进行混频，本振信号进入1脚形成本机震荡电路，L4、C、C10、C11等元

20、件构成成本的调谐回路。 D2822作为功放电路的核心芯片，主要是对音频信号进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音。VT2为D40，是专用发射管，可用9018替换。图3.2 电路原理图四、电路制作与调试4.1无线收音机与对讲机的焊接4.1.1 焊接与安装l)清查元器件，使用万用表对每个器件进行检测，熟习各元器件及其功能，做好好焊接前预备工作，并及时更换不合格的元件。2)整机电路分析，熟悉元件在印刷板上安装位置，确定元件安装方式，由孔距决定，并对照电路图核对电路板。一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。3)将元器件弯曲成形，本电路所有的电阻(除R12外)均采用立式插装，尽量将字特置于易观察的位

21、置，字符应从左到右、从上到下。以便于以后检查，将元件脚上锡，以便于捍接；由于本电路工作频率较高，安装时必须紧贴线路板以避免高频衰减而造成对讲距离缩短。4)焊接：捍接前应先将双联用螺丝上好。并剪去双联拨盘画周内多余引脚再焊接，各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊、短路，其中耳机插座、三极管等焊接时要快，以免烫坏。5)焊后剪去多余引脚，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。 4.1.2安装提示 (l) 发光二极管应焊在印制板反面，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

22、螺丝上好，并剪去双联拔盘圆周内多余高出的引脚再焊接。 (4) Jl可以用剪下的多余元件脚代替 ,TX 的引线用粗软线连接。 (5) 为了防止集成电路被烫坏，套件中配备了集成电路插座 ,22脚插座由一个 14 脚插座和一个 8 脚插座组成，请务必要焊上。 (6) 耳机插座上的脚要插好，否则后盖可能会盖不紧； (7) 按钮开关Kl 外壳上端的脚要焊接起来，以保证 VD 的正极与电源负极连通。 图4.1.1 印刷电路图 图3.1.2 组装图4.2 调频收音机兼对讲机的调试4.2.1收音部分的调试首先用万用表l00mA电流档(其它档也行，只要50mA档即可)的正负表笔分别跨接在地和K的GB之间，这时的

23、读数应在1015mA左右，这时打开电源开关K，并将音量开至最大，再细调双联，这时应收得到广播电台，若还收不到应检查有没有元件装错，印刷电路板有没有短距或开路，有没有焊接质量不高，而导致短路或开路等，还可以试换一下IC1，本机只要装配无误可实现一装响。排除故障后找一台标准的调频收音机，分别在低端和高端收一个电台，并调整被调收音机L4的松紧度，使被调收音机了能收到这两个电台，那么这台被调收音机的频率覆盖就调好了。如果在低端收不到这个电台，说明应减少M的匝数，在高端收不到这个电台，说明应增加L4的匝数，直至这两个电台都能收到为止，调整时注意用无感起子或牙牙、牙刷柄(处理后)拔动L4的松紧度。当L4拔

24、松时，这时的频率就增高，反之则降低，注意调整前请将频率指示牌贴好，使整个圆弧数值都能在前盖的小孔内看得见(旋转调台拔盘)。用高频信号发生器输出88MHz调频信号，将收音机调谐至波段低端起点位置，微调本振线圈的电感量(线圈匝间距)，使毫伏表读数最大。用高频信号发生器输出108MHz调频信号，将收音机调谐至波段高端中点位置，微调本振回路补偿电容(半可变电容)，使毫伏表读数最大。在业余条件下，可用已知频率的电台信进行调整，在波段低端接收一调频电合信号，察调谐指针指示的频率是否与该电台频率相符。若指示的频率偏高，则可将本振线圈的电感量减小；反之，若指示的频率偏低，则应将本振线圈的电感量增大。上述过程重

25、复几次，直到调准为止。在波段高端接收以调频广播信号，观察调谐指针指示的频率是否与该电台频率相符，若若指示的频率偏高，可减小本振回路中的补偿电容；反之，则增大补偿电容，直到调准为止。 4.2.2发射部分的调试首先将一台标准的调频收音机的频率指示调在100MHZ左右，然后将被调的发射部分和开关Kl按下，并调节Ll的松紧度，使标准收音机有啸叫，若没有啸叫则可将距离拉开0.20.5米左右，直到有啸叫声为止，然后再拉开距离对着驻极体讲话，若有失真，则可调整标准收音机的调台旋钮，直到消除失真。还可以调整LZ和L3的松紧度，使距离拉得更开，信号更稳定。若要实现对讲，请再装一台本套件并按同样的方法进行调整，对

26、讲频率可以自己定，如88MHz、98MHz、108MHz这样可以实现互相保密也不至相互干扰。4.2.3统调(调整频率跟踪)调频收音机的统调方法与调幅的相同。接收波段低端某一频率信号，调整高放调谐回路的电感量(线圈匝间间距)，使声音(或毫伏表读数）最大，发光二极管亮度达到最大，接收波段高端某一频率信号，调整高放调谐回路的补偿电容，使声音(或毫伏表读数)最大。五、总结此次实验是对本学期的通讯基本电路课程学习的一次回顾、总结和运用。，然而，由于知识水平所限，这次课程设计选题相对而言比较简单，我们按照电路PCB板安装元器件，按照原理图，然后进行焊接。我们首先用万用表检测所有元器件，确保无误后，我们采取

27、先装低矮和耐热的元器件（如电阻），然后再装大一点的元件，最后装怕热的元件（如三极管）的安装顺序进行焊接，没有过多的技术性要求。从最开始自己动手布线设计的电路的焊接练习，到最后的对讲机焊接，从动手能力上，锻炼了自己的手工能力，学会用理论知识指导实践，对一些新的原器件有一定了解。关于此次对讲机的原理及相关知识，让我们对此有了一定的了解，对所用到的两款芯片D1800、D2822有一定了解，对以后进行相关电路的设计有很大的帮助，我想通过此次以及以前的实习，我们对焊接以及电路的设计都有一定的理论基础和实践经验了。此次实验是成功的。我们完成了实验的要求，以及达到了关键的技术指标，成功的做出了产品。另外我觉

28、得我们所焊接的无线收音机与对讲机在我们日常生活中有非常实用，同时也具备很高的可玩性。在此次实习中，也存在较多的问题，还有收音机不能够接受较多的频道，对讲机的距离也并不是很远。由于所处环境具备较强的电磁干扰，使得我们的产品在通讯过程中偶尔出现通话不清析，发射信号较弱等情况，对此，我们对焊点进行处理，增加了较长的天线，一定程度上解决了上述问题，但效果不很理想。如果条件允许，我设想把电路板进行封装处理，相信这样可以有效屏蔽电磁干扰。另外我在做好相关准备前，急于求成，没有认真分析考虑焊接中可能遇到的问题，就开始焊接，所以没有注意到充电器外壳允许的空间，导致出现因个别的元器件放置不合理导致最后合不上外壳

29、。应引以为戒。但是，通过实习，我还是发现了自己存在的一些问题，对一些理论知识掌握的不够透彻再者自己动手能力还有待提高，虽然自己焊接了很多东西，但是我觉得还是有许多的东西还是有待提高的，比如：原理的掌握，元器件的摆放，焊接的质量等；在以后的时间中还是需要去注意的.六、主要参考文献1张肃文.高频电子线路（第五版）M.北京：高等教育出版社,20092 (日)铃木宪次，王庆，刘涓涓，无线电收音机及无线电路的设计与制作M.北京：科学出版社，20063曾兴雯，刘乃安，陈健.高频电路原理与分析（第四版），西安：西安电子科技大学出版社,20064 孙蓓、忠义. 电子工艺实训基础.化学工业出版社，2007年5铃木宪次(日).高频电路设计与制作M科学出版社,20055 樊昌信，曹丽娜.通信原理M.北京：国防工业出版社，2007.6 康华光.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.7 陈明松.新型调频接收机的电路原理与性