对讲机设计解读

1、西安电子科技大学数字电子技术课程设计题 目 对讲机设计 学生姓名专业班级学 号 20院 （系） 信息工程学院 指导教师完成时间 2013 年 11 月 29 日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 课程设计的目的 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 课程设计的任务与要求 2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 课程设计的任务 2. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 课程设计

2、的要求 2. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 设计方案与论证 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 方案概述 3. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 方案论证 3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 设计原理及功能说明 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 设计原理 4. HYPERLINK l bookmark22 o Current Docu

3、ment 功能说明 5. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 单元电路的设计 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 对讲机总设计 7. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 芯片概述 9. HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 硬件的制作与调试 10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 焊接与安装 . 10 HYPERLINK l bookmark34 o C

4、urrent Document 安装提示 1.1. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 测试与调整 . 12 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 总结 13参考文献 15附录 1：总体电路原理图 16 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 附录 2：元器件清单 17课程设计的目的对讲机的一系列优点使它广泛应用于团体成员间的联络和指挥调 度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。近来随着对 讲机进入民用市场， 人们外出旅游、 购物也开始越来越多地

5、使用对讲机。 这就要求开发适用于普通大众口味的对讲机即大众对讲机。大众对讲机 不断要求实用还要求适用。这就要求在设计时不但要考虑对讲机的技术 指标而且还要考虑其经济指标及其实用性。目前市场上的对讲机针对不 同的用户和不同的行业，一般可以分为专业无线电对讲机和业余无线电 对讲机。这两种对讲机有不同的性能和参数，各自发挥着不同的功用， 适用于不同的场合。专业无线电对讲机的使用者大都是在群体团队的专 业业务中使用。因此，专业无线电对讲机的特点是，功能简单实用。在 设计是都留有多种通信接口供用户作二次开发。其频率报设置大都是通 过计算机编程，使用者无法改变频率，其面板显示的只是信道数，不直 接显示频率

6、点，频率的保密性较好，频率的稳定性也较高，不易跑频。 在长期工作中，其稳定性、可靠性都较高，工作温度范围较宽，一般都 在30到+60。专业机的工作频率在 VHP 段时一部分 V 高段(148 174MHZ 和 V 低段( 136 160MHZ ) 。另有一部分是全段(136 174MHZ ) 。但在 UHF 频段，大部分分 U 高段( 450470MHZ)和 U 低段 ( 400 430MHZ ) ，极少数是 U全段( 400 470MHZ ) 。专业机的性能、 可 靠性、稳定性较业余机高，其价格自然比业余机要高，有的甚至高出很 多。业余机的主要特色是，体积要小巧、功能要齐全、可进行频率扫描，

7、 可在面板上直接置频，面板上显示频率点。其技术指标、设备的稳定性、频率稳定性、可靠性以及工作环境也相对专业无线电对讲机要差些。其直接结果是业余机成本也较低些，以 适应个人购买的需要。基于以上考虑本教调频收音机对讲机的设计理念 和需求就出来了。课程设计的任务与要求课程设计的任务简易调频收音机兼对讲机的设计与制作。根据任务书要求，在教师 的指导下，独立完成设计方案，根据各模块功能，运用相关知识完成各 模块的详细设计，调试及测试。通过本次课程设计 , 运用已学的课程知识 根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试，对数字电子技术课程 中涉及的各方面有一定的感性认识和实践操作能力，从而加深对本课程 知识点

8、的理解，使我们应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰 写能力等方面有显著提高。课程设计的要求（1）对所设计的对讲机的要求是两个对讲机对讲距离超过 10 米。（2）设计过程要求 :查找资料，确定具体方案，论证方案的可行性和经济性；详细描述 拟采用方案，列出元器件清单，调查市场上是否可以买到，确定对应价 格。（3）方案阐述，老师进行评判，方案通过后方可开始电路制作。（4）进行具体电路的制作与调试。5）实物演示，答辩设计方案与论证方案概述根据任务书要求， 通过上网查询 以及图书馆资料参考， 最终确立制 作 HX1800 对讲机方案。该方案用的核心芯片为 D1800, 它作为收音机接受专用集成电路

9、， 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 9018 三极管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。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套件。它 既能收到电台又能相互对讲， 不断激发了学生的好奇心。 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： 18mA

10、，对讲距离 50100 米。方案论证对讲距离 50100 米；实现单对单，单对多通信；发送功率大于 350mA；信息传递稳定度高，音质清晰。设计原理及功能说明设计原理收音机原理：调频信号由 TX 接收，经 C9 藕合到 ICl 的 19 脚内的 混频电路。ICl 第 1脚内部为本机振荡电路， 1脚为本振信号输入端， L4 、 C10 、C11 等元件构成本振的调谐回路。在 ICl 内部混频后的信号经低通 滤波器后得到 10.7MHz 的中频信号，中频信号由 ICI 的 7、8、9 脚内电 路进行中频放大，检波口 7、8、9 脚外接的电容为高频滤波电容。此时， 中频信号频率仍然是变化的，经过静噪

11、的音频信号从 14 脚输出藕合至 12 脚内的功放电路，第一次功率放大后的音频信号从 11 脚输出，经过 R10、C21、RP，耦合至 IC2 进行第二次功率放大， 推动扬声器发出声音。对讲发射原理：变化着的声波被驻极体转换为变化着的电信号，经 过R1，R2 、 C1阻抗均衡后，由 VT1l 进行调制放大。 C2 、C3、C4、L1 以及 VT1 集电极与发射极间的结电容 Cce 构成一个 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。 当电信号变化时， 相应的 Cce 也会有变化，这样频率就会有变化。就达到了调频的目的。 经过 LC 振荡电路及 VT1 调制放大的信

12、号经 C6 耦合至发射管 VT2 进行 高频放大后通过 TX 、C7向外发射调频信号。 VT1 为 9018是振荡放大三 极管。 VT1 为 D40 是专用发射管。话筒音频放大调制电路高频放大振荡器本振图 4-1 收音机兼对讲机结构框图音频输 入功率放大器功率驱动器收发带通滤波器发收天线发射天线天线匹配回路图 4-2 发射部分原理框图图 4-3 接收部分原理框图功能说明无线对讲机工作于超短波频段，频率高，绕射能力差，主要靠直达 波，传播距离主要在视线距离以内。由于地球表面是曲面假设在平原的 平坦地带有两个人的体高为 1.8m，那么，他们能互相见到对方的头部的 视线距离约为， 1012 公里，

13、（我们指的是视线距离，并非真正肉眼可 见，类似于借助望远镜平视）由于电波的波长很短， 30MHz 的电波波长 为 10m 。地面上的不大建筑物对于电波都有明显的影响，如高山，树木、 建筑物、高压输电线路等介质，电磁波要在其中感应出电流，都要损失 能量，加上空中有不同程度的干扰电波，这都会减少通话距离。在这种情况下， 若他们使用 30MHz 频段的对讲机，配以 0.15m 的法 向模螺旋天线，相距 1012 公里，是难于通话成功的，即使在视线距离 内，也不都可以清晰通话。实际情况的通话距离如下：在城市，建筑物林立，电磁环境污染大，电波干扰强，通话距离 只能 1公里左右，使用拉杆天线，只能约 2

14、公里。若登上 34层楼，使用拉杆天线，或者在上面所说的平坦地带， 使用拉杆天线，通话距离可达 35 公里。持对讲机的一方或双方站在 1020m 的高处，或使用室外天线， 配 50Q 的同轴馈线，又没有高山阻挡，这样等于增大视线距离，通话距 离可达 510 公里。因此，使用者如何选择通话地点，或一方配以室外天线，充分发 挥手中器材的效力，增大通话距离，是值得探导的。就对讲机而言，接收机灵敏度的高低对通话距离有着明显的影响， 而提高发射功率，对通话距离的增加不大明显，发射功率增大 10 倍，通 话距离有时可能只有 1 倍。另外，30MHZ 频段的电磁波有时也可以被电离层反射，所以，在 晚上或春夏之

15、交，可以收到几十甚至几百公里以外的对讲机信号，这不 奇怪，但信号不会很稳定。在城市，各种工业电磁干扰相当严重，所以 30MHZ 频段的对讲机比较适合干扰较少的农村使用。 有条件的城市爱好者亦可到郊外试验，效果会更好 线），长度较短， 增益较低，通话距离一般都不远， 为了实现远距离通信， 有条件应配各 0 .5m 1.0m 的底部加感拉竿天线， 0.5m1.0m 的底部拉 杆天线可自制8. 对讲机为了携带方便一般都是配各本机天线（ 即法向模螺旋天单元电路的设计对讲机总设计1、发射部分：锁相环和压控振荡器（ VCO ）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

16、天线低通滤波器， 抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。2、接收部分：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，进入第一混频 器，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

17、器，得到人们所需的信息。3、调制信号及调制电路：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、 预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。4、信令处理：CPU 产生 CTCSS/ DTCSS 信号经过放大调整， 进入压控振荡器进行 调制。接收鉴频后得到的低频信号，一部分经过放大和亚音频的带通滤 波器进行滤波整形，进入 CPU，与预设值进行比较，将其结果控制音频 功放和扬声器的输出。即如果与预置值相同，则打开扬声器，若不同， 则关闭扬声器。电路如附录二所示。三极管 V 和电感线圈 L1、电容器 C1、C2 等组 成电容三点式振荡电路，产生频率约为 100MHz 的载频信号

18、。集成功放 电路 LM386 和电容器 C8、C9、 C10、 C11等组成低频放大电路。扬声器 BL 兼作话筒使用。 电路工作在接收状态时， 将收发转换开关置于“接 收”位置， 从天线 ANT 接收到的信号经三极管 V 、电感线圈 L1 、电容器 C1、 C2及高频阻流圈 L2等组成的超再生检波电路进行检波。检波后的 音频信号，经电容器 C8 耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器 C11 耦合推动扬声器 BL 发声。电路工作在发信状态时， S2 置于“发信”位置，由扬声器将话音变 成电信号，经 IC 低频放大后，由输出耦合电容 C11、 S2、 R3、C4等将 信号加到振荡管 V 的基

19、极，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 L1 两端的，所以振荡电路的频率也随之 变化，实现了调频的功能，并将已调波经电容器 C3 从天线发射出去。V 选用 FT600MHz，B60 的硅高频小功率管，如 3DG80、3DG56 等。 L1用 0.8mm 漆包线平绕 6 圈，内径为 6mm，然后拉长成间距 1mm 的空心线圈。 L2 用 0.lmm 漆包线在 1/ 8W、100K 电阻上绕 l00 圈而成。 C1、 C2 、 C3选用云母或高频瓷介电容。 S2 选用四刀二位拨动开关。 BL 选用直径为 5cm的电动式喇叭。天线用 0.8 米拉杆天线（作

20、无线话筒时 可用同样长度的多股软线代替） 。电源采用 9V 叠层电池。两部对讲机元 器件参数应尽量一致。调试时，先将 S2 置于“接收”位置，这时扬声器应有较大的噪声。用 手摸一下三极管外壳噪声消失说明接收电路工作基本正常。然后将S2 置于“发信 ”位置，取一台调频收音机放在附近，接收频率调到 100MHz 左 右，这时收音机中应有较大的啸叫声，拉开约 10 米距离啸叫声消失，对 准话筒发话，在收音机中应能听到清晰、宏亮的声音。若无声音或音小， 可调整收音机的频率。 待两部对讲机进行完上述调试后， 进行互通试验， 适当调整 L1 的间距使收、发信都能统一到同一个频率上。当与本地电台 频率重叠时

21、，需更换谐振电容 C1 ，防止互相干扰，影响正常使用。芯片概述本套件采用了 D1800 和 D2822 这两种芯片，它们的内部结构如图 5-1 和图 5-2 所示。核心芯片为 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。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套件。它既能收到电台又能相互对讲1.3v 1.3v 2.4v

22、 2.4v 2.1v 1.9v 1.9v 2.2v 1.3v 0.4v 0v图 5-1 D1800 方框图及静态电压参考值图 5-2 D2822 方框图及静态电压参考值硬件的制作与调试焊接与安装一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。应按如下步骤进行10焊接 :清查元器件的质量，并及时更换不合格的元件；确定元件的安装方式， 由孔距决定， 并对照电路图核对电路板 ；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 , 尽量将字符置于易观察的位置 , 字符应从左到右，从上到下。以便 于以后检查，将元件脚上锡，以便于焊接 ；插装。应对照电路图对号插装 , 有极性的元件要注意

23、极性， 如集 成电路的脚位等；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 :悍后剪去多余引脚，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。安装提示发光二极管应焊在印制板反面，对比好高度和孔位再焊接；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 ；焊接前应先将双联用螺丝上好， 并剪去双联拔盘圆周内多余高出 的引脚再焊接；Jl 可以用剪下的多余元件脚代替 , TX 的引线用粗软线连接；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

24、个 8 脚插座组成，请务必要焊上；耳机插座上的脚要插好，否则后盖可能会盖不紧；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。11测试与调整元器件以及连接导线全部悍接完后，经过认真仔细检查后即可通电 调试:（1）收音（或接收）部分的调整 : 首先用万用表 100mA 电流档（其它挡 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， 这时的读数应在 10I5mA 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路或开路，有没有焊接质量不高，而导致 短路

25、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即 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，使被调收音机也能收到这两个电台， 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 L4 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。调整时注意请用无感起子或牙签、牙刷 柄（处理后）拔动 L4 的松紧度。当 L4拔松时，这时的频率就增高，反之则 降低，注意调整前请将频率指示标牌贴好，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 。（2）发射（ 或对

26、讲）部分的调整：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的开关 K1 按下，并调 节 L1 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 0.2 0.5 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L2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12台本套件并按同样的方法进行调整， 对讲频率可以自己定， 如 88MHz 、 98MHz 、108MHz 等这样可以实现互相保密也不至相互干扰。总结这是我们第二次经历课程设计这样的大型作业了。根据第

27、一次的经 验，我们先去图书馆或上网搜集调频原理、调频收音原理、对讲机原理。 坦白的说，这一次相对上一次已经熟练了许多，因为在上学期的实验环 节中，我们做过类似的实验，所以就感觉做这一设计会比较容易一些。实验初段，我们搜集资料到的一些资料，经过整理和筛选，拟定出 基本的电路图框架和设计方向。方案拟订之后，指导老师给了我们一些 小提示，包括了整个系统的大致原理框图，然后我们经过对比，进一步 确立课程设计的具体后续内容。之后，用 Word 文档正式的整理出来第 一份调频收音机 / 对讲机原理报告和原理图样。之后是电脑绘图。我们根据先前拟订的原理图样，使用 PEOTEL 工 具开始绘制图样。 这一环节相对比较轻松， 因为我们之前有电子 CAD 的 绘图排版经验，不出半天我们就基本完成了绘图。然后到了最关键的焊接安装调试阶段。虽然我们之前有过焊接的经 验，但我们也不能粗心大意，因为焊接就是考验我们的耐心和细心。我 们先是根据图样，正确读取各元电阻的阻值，排定各原件的位置，以免 错焊与漏焊。随后从小的原件，如电阻、电容开始一个一个小心的焊接 元器件。尽管万般