無線對講和調頻收音機的設計

1、畢業(yè)設計說明書 課題名稱： 無線對講和調頻收音機的設計系 別： 電子信息工程系 專 業(yè)： 應用電子技術 班 級： 二一一年六月三日指導教師評語 指導教師(簽字)： 年 月 日目 錄摘 要3第一章 引言41.1 概述41.2 本課題設計的意義5第二章 系統總體設計62.1設計要求62.2無線通信系統的基本工作原理和框圖62.3發(fā)射設備的基本原理和組成72.4接收設備的基本原理和組成72.5調頻方式8第三章 無線對講和調頻收音機系統電路設計113.1方案比較和確定113.2電路模塊設計與分析113.2.1 無線對講電路113.2.2 調頻收音機電路123.3 芯片介紹123.4 總體原理圖15第四

2、章 電路安裝和調試174.1 焊接與安裝174.2 測試與調整18第五章 總結19參考文獻20致 謝21附錄：22摘 要本設計的核心芯片為d1800，即收音接收專用集成電路，功放部分選用芯片d2822。發(fā)射部分采用兩級放大電路，第一級為振蕩兼放大電路，第二級為發(fā)射部分，采用專用的發(fā)射管，使發(fā)射效率和對講距離大大提高。本設計的調頻波段為30mhz-90mhz，工作電源電壓范圍2.5-5v，靜態(tài)電流13.5ma，信噪比80db，諧波失真0.8%，輸出功率350ma，發(fā)射機工作電流18ma，對講距離50-100米。系統既能收到電臺又能相互對講，具有造型美觀、體積小、外圍元件少、靈敏度極高、性能穩(wěn)定、

3、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。關鍵詞：發(fā)射模塊，放大，振蕩，接收模塊，芯片d1800第一章 引言1.1 概述無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的射頻頻段的電磁波。無線電技術是通過無線電波傳播聲音或其他信號的技術，能在無通訊網絡情況下確保信號暢通，同時可24小時無限制通話。人們通過無線電廣播和收音機了解天下大事，增長各方面的知識，欣賞悠揚的音樂，豐富自己的業(yè)余生活。可以說，無線電廣播和收音機為無數家庭帶來了歡樂和愉悅。調頻廣播的邊帶可以用來傳播數字信號如，電臺標識、節(jié)目名稱簡介、網址、股市信息等。民用或軍用高頻話音服務使用短波用于船舶，飛機或孤立地點間的通訊。晶體管收音機以其耗電少，不需交

4、流電源，小巧玲瓏，使用方便而贏得人民的喜愛，并逐漸在市場上占據了主導地位，并成為最普及和廉價的電子產品。后來隨著科技的進步，逐漸出現了數字廣播、衛(wèi)星廣播和網絡廣播，晶體管收音機也由分立元件，發(fā)展出集成電路收音機、數字顯示、數字調諧收音機和最新最時髦的無線網絡收音機。對講機和收音機都是操作簡單，使用方便的產品，也給人們的生活處事帶來很大的幫助。調頻廣播可以比調幅廣播更高的保真度傳播音樂和聲音。對頻率調制而言，話筒處接受的音量越大對應發(fā)射信號的頻率越高。調頻廣播工作于甚高頻段（very high frequency，vhf）。頻段越高，其所擁有的頻率帶寬也越大，因而可以容納更多的電臺。對講機廣泛用

5、于賓館物業(yè)、工程施工、救援搶險、旅游景點，物流運輸、工廠倉庫，能極大減少聯絡時間，提高聯絡效率，無線對講機它具有造型美觀、體積小、外圍元件少、靈敏度極高、性能穩(wěn)定、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。在科技日新月異的今天，市場有太多的電子產品。傳統調頻收音機設計由于體積大、成本高以及生產困難，使得許多高產量的小型便攜式應用無法提供調幅收音機功能，例如時鐘與便攜式收音機、家庭音響、mp3播放機、多功能底座和移動電話。本次設計的無線對講和收音兩用機具有體積小、整合度高、高效能、低耗電和精巧體積的特點。對講距離在50-100米的范圍內，為使電路更簡化，設計收音接收專用集成電路芯片d1800，功放選用d2800

6、。系統在應用時不需要網絡的覆蓋，只需雙方發(fā)送和接受信號即可對話。1906年，美國的費森登教授在一次無線電通信實驗時，在世界上首次用調無線電波發(fā)送音樂和講話，附近的許多無線電通信電臺接收到了費森登教授的信號。但是，普通公眾是不可能都擁有無線電。要真正實現無線電廣播，就要有一種普通公眾都能擁有的、專門用于收聽聲音信號的無線電接收機，即收音機。1910年，隨著無線電廣播事業(yè)的興起，鄧伍迪和皮卡爾德開始研究無線電接收機，他們利用某些礦石晶體進行試驗，發(fā)現方鉛礦石具有檢波作用，如果將其與幾種簡單的元件相連接，就可以以接收到無線電臺放送的廣播節(jié)目。上世紀初，無線電傳播技術的研究取得了很大的進展，各種無線電

7、元件，如具有檢波作用的二極管和具有放大穩(wěn)壓作用的三極管等相繼發(fā)明，使無線電遠距離發(fā)射、接收方面存在的一些難題一一獲得了解決，這就為家用收音機的發(fā)展提供了技術和物質條件。最早時期的收音機由于使用的是電子管，大多都體積大、耗電多和笨重。直到1948年，美國工程師約翰巴丁等人發(fā)明了晶體管，收音機的小型化才得以實現。1955年，首批晶體管收音機幾乎同時在美國和日本問世。對講機技術最早產生在風聲鶴唳的二十年代，誕生于westinghouse的實驗室里。隨著led(發(fā)光二極管)、微處理器和激光二極管的不斷發(fā)展，迎來了新的標識符號(象征學)和其應用的大爆炸，人們稱之為“對講機工業(yè)”。今天很少能找到沒有直接接

8、觸過即快又準的對講機技術的公司或個人。由于在這一領域的技術進步與發(fā)展非常迅速，并且每天都有越來越多的應用領域被開發(fā)，用不了多久對講機就會象燈泡和半導體收音機一樣普及，將會使我們每一個人的生活都變得更加輕松和方便。1.2 本課題設計的意義本課題設計的無線對講和調頻收音機機具有功率小、耗電量小，節(jié)約成本。體積小，攜帶方便，使用方便，在沒有網絡信號的條件下仍能使用。調頻收音機的調頻波段為88mhz-108mhz，工作電源電壓范圍2.5v-5v，靜態(tài)電流10-20ma，輸出功率350ma。本設計把無線對講機和調頻收音機的電路及芯片整合到一起，實現一機兩用的功能，使對講機不再功能單一。本系統有頻率選擇性

9、、接收靈敏度以及可調式電臺搜尋功能，在變化萬千的調頻廣播環(huán)境下發(fā)揮更高效能。集成度和傳統的相比，有了一個更大的提高，系統傳送語音信號時的清晰度有了一個更好的提高，在溝通效率上，系統采用更先進的技術，使其更快、更強、更實用。第二章 系統總體設計2.1設計要求設計并制作一個無線對講和調頻收音機，基本要求有：（1）系統傳送一路語音信號，其發(fā)射頻率在20mhz40mhz之間自行選擇，發(fā)射功率自行選擇，射頻信號帶寬及調制方式自定，收發(fā)通信距離不小于20米；（2）發(fā)射機的輸入采用話筒方式，接收機用耳機收聽語音信號，采用電池供電；（3）調頻收音機的調頻波段為88mhz-108mhz，工作電源電壓范圍2.5v

10、-5v，靜態(tài)電流10-20ma，輸出功率350ma。2.2無線通信系統的基本工作原理和框圖 圖2-1無線通信系統組成框圖無線通信系統由發(fā)射設備、傳輸媒質和接收設備構成，其中發(fā)送設備包括變換器、發(fā)射機和發(fā)射天線三部分；接收設備包括接收天線、接收機和變換器三部。信息源發(fā)出需要傳送的信息，由變換器將這些要傳送的聲音或圖像信息變換成相應的電信號，然后由發(fā)射機把這些電信號轉換成高頻振蕩信號，發(fā)射天線再將高頻振蕩信號轉換成無線電波，向空間發(fā)射無線電波經過自由空間到達接收端，接收天線將接收到的無線電波轉換成高頻振蕩信號，接收機把高頻振蕩信號轉換成原始電信號，再由變換器還原成原來傳遞的信息（聲音或圖像等），送

11、給受信者，從而完成信息的傳遞過程，如圖2-1所示。2.3發(fā)射設備的基本原理和組成在無線對講部分，待傳送的音頻信息由變換器轉換成相應的電信號。一般來說，這些電信號的頻率較低，頻帶較寬，若把這些信號直接以電磁波形式從天線輻射出去，則會出現以下問題：（1）無法制造合適尺寸的天線。（2）無法選擇所要接收的信號。因而，要實現無線通信，首先必須讓各電臺發(fā)射頻率不同的高頻振蕩信號，再把要傳送的信號裝載到這些頻率不同的高頻振蕩信號上，經天線發(fā)射出去，這樣既縮短了天線尺寸，又避免了相互干擾。調制的作用就是把待傳送的信號裝載到高頻振蕩信號上。在無線通信接收設備中，必須把空間傳來的電磁波接收下來，選出所需的已調波信

12、號，并把它還原為原來的調制信號，以推動輸出變換器，獲得所需的信息，這個過程需要解調來完成，解調的作用就是從高頻已調波中取出原調制信號。高頻載波通常是一個正弦波振蕩信號，有振幅、頻率和相位三個參數可以改變，因此，用調制信號對載波進行調制就有調幅、調頻和調相三種方式。（1）調幅。載波的頻率和相位不變，載波的振幅按調制信號的變化規(guī)律而變化。調幅獲得的已調波成為調幅波。（2）調頻。載波的振幅不變，載波的瞬時頻率按調制信號的變化規(guī)律而變化。調頻獲得的已調波成為調頻波。（3）調相。載波的振幅不變，載波的瞬時相位按調制信號的變化規(guī)律而變化。調相獲得的已調波成為調相波。調頻和調相統稱為調角。發(fā)射原理部分工作系

13、統框圖如圖2-2所示。圖2-2 發(fā)射部分框圖2.4接收設備的基本原理和組成無線通信接收設備的工作過程與發(fā)射設備相反，它的任務是把空間傳來的電磁波接收下來，選出所需的已調波信號，并把它還原為原來的調制信號，以推動輸出變換器，獲得所需的信息。從高頻已調波中取出調制信號的過程成為解調。由于已調波的調制方式有三種，因此解調也有三種方式，即檢波（調頻波的解調）、鑒頻（調頻波的解調）和鑒相（調相波解調）。接收系統由接收天線接收從空間傳來的電磁波并感生出微小的高頻信號，高頻放大器從中選擇出所需的信號并進行放大。接收原理部分工作系統框圖如圖2-3所示。圖2-3 接收部分框圖2.5調頻方式 為了有效地傳輸信號，

14、必須使傳輸系統不產生對信號的失真，并能防止外來的干擾。在調幅制中，調幅接收機容易受到各種以幅度出現的干擾，如天電干擾、工業(yè)干擾等，由于它們的頻帶很寬，干擾容易進入接收機，這樣就會掩蓋了正常信號的接收。但對調頻制來說，信號的傳輸是以頻率的變化而出現的，幅度干擾對它的作用大大減小了，可以的大大地提高傳輸信號的抗干擾的性能。 實現調頻的方法有直接調頻法和間接調頻法兩種。直接調頻法是利用調制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率而實現的調頻方法。常用的直接調頻電路有變容二極管（或電抗管）調頻電路、晶振調頻電路和集成調頻電路等，變容二極管的符號如圖2-4所示。圖2-4 變容二極管符號圖2-5 變容二極管直接調頻電

15、路變容二極管直接調頻電路如圖2-5所示。目前常用的載波振蕩器為lc振蕩器。如果將變容二極管的可控電容參與回路電容，并用調制信號u去控制變容二極管的電容量，就可直接改變lc振蕩器的振蕩頻率，構成變容管直接調頻電路，如圖2-6所示，圖中c2、c3、c4對載頻視為短路；l1對載頻視為開路；c1對u視為短路；變容二極管的電容cj與l2構成振蕩回路，圖2-6為可變電容器的調頻電路。圖2-6 可變電容器調頻電路間接調頻是利用調相電路間接的產生調頻波。間接調頻的最大優(yōu)點是頻率穩(wěn)定度高，因此，它廣泛的用于廣播發(fā)射機和電視伴音發(fā)射機中，間接調頻的原理框圖如圖2-7所示。圖2-7 間接調頻原理框圖第三章 無線對講

16、和調頻收音機系統電路設計3.1方案比較和確定方案一：發(fā)射試用調頻無線送話器，接收采用集成電路kc538，具有中頻放大、鑒頻和音頻功率放大等功能。kc538中頻放大器采用三級差分放大器，故有增益高和調頻抑制比好的特點。方案二：采用集成電路d1800，它作為收音機接收專用集成電路，功放部分則用d2800。電路具有體積小、外圍元件少靈敏度極高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。綜上電路，接收頻率和工作電流都在要求范圍之內，具有良好的抗干擾能力，經過相對比較，方案二更具有簡潔性，電路不復雜。因此，本系統采用方案二設計。3.2電路模塊設計與分析3.2.1 無線對講電路對講的發(fā)射部分采用兩級放大電路。第一級為振蕩兼放大電路

17、；第二級為發(fā)射部分，采用專用的發(fā)射管使發(fā)射效率得到提高。發(fā)射機原理：駐極話筒將聲音信號轉換為變化著的電信號，經過rl，r2、cl阻抗均衡后，由vt1進行調制放大。c2、c3、c4、c5、ll以及vtl集電極與發(fā)射極間的結電容cce構成一個lc振蕩電路，在調頻電路中，很小的電容變化也會引起很大的頻率變化。當電信號變化時，相應的cce也會有變化，這樣頻率就會有變化，就達到了調頻的目的。經過vt1調制放大的信號經c6耦合至發(fā)射管vt2，通過tx、c7向外發(fā)射調頻信號，如圖3-1。 圖3-1 lc振蕩電路3.2.2 調頻收音機電路接收機部分原理：調頻信號由tx接收，經c9耦合到ic1的19腳內的混頻電

18、路。ic1第1腳為本振信號輸入端，內部為本機振蕩電路，l4、c、c10、c11等元件構成本振的調諧回路。在ic1內部混頻后的信號經低通濾波器后得到10.7mhz的中頻信號,中頻信號由ic1的7、8、9腳內電路進行中頻放大、檢波。7、8、9腳外接的電容為高頻濾波電容。10腳外接電容為鑒頻電路的濾波電容。此時，中頻信號頻率仍然是變化的，經過鑒頻后變成變化的電壓，這個變化的電壓就是音頻信號，經過靜噪的音頻信號從14腳輸出耦合至12腳內的功放電路，第一次功率放大后的音頻信號從ll腳輸出，經過r10、c25、rp，耦合至ic2進行第二次功率放大，推動揚聲器發(fā)出聲音，如圖3-2。圖3-2 本振的調諧回路3

19、.3 芯片介紹本設計的核心芯片選用d1800，它作為收音接收專用集成電路，功放部分選用d2822。d1800 為單片fm/am收音機電路，fm部分包含混頻，fm本振中放，fn鑒頻，靜噪，低通濾波器等；am 部分包括高放檢波，此外還有音頻驅動級和功放電路，用一塊d1800 電路和少數外圍元件，可制作完整的收音機。該芯片工作電源電壓范圍為2.5v5v。該芯片采用密間距的22腳雙列直插封裝，圖3-3為d1800內部結構圖。 圖3-3 d1800內部結構圖d1800引腳端功能如表3-1。表3-1 d1800引腳端功能d2822是一塊功放芯片，第一次功率放大后的音頻信號從d1800芯片輸出，經過r10、

20、c25、rp耦合至d2822芯片進行第二次功率放大，推動揚聲器發(fā)出聲音，該芯片包含兩個放大二極管，工作電源電壓范圍為2.5v5v。采用密間距的8 腳雙列直插封裝，圖3-4為d2822內部結構圖。圖3-4 d2822內部結構圖從圖上我們可以看出該芯片的各個引腳的功能：1號腳為左輸出，2號腳為電源正極，3號腳為右輸出，4號腳為電源負極，5號腳為右輸入（負），6號腳為右輸入（正），7號腳為左輸入（負），8號腳為左輸入 3.4 總體原理圖圖3-5 總體原理圖圖3-5中，駐極話筒將聲音信號轉換為變化著的電信號，經過rl，r2、cl阻抗均衡后，由vt1進行調制放大。c2、c3、c4、c5、ll以及vtl集

21、電極與發(fā)射極間的結電容。cce構成一個lc振蕩電路，在調頻電路中，很小的電容變化也會引起很大的頻率變化。當電信號變化時，相應的cce也會有變化，這樣頻率就會有變化，就達到了調頻的目的。經過vt1調制放大的信號經c6耦合至發(fā)射管vt2，通過tx、c7向外發(fā)射調頻信號。調頻信號由tx接收，經c9耦合到ic1的19腳內的混頻電路。ic1第1腳為本振信號輸入端，內部為本機振蕩電路，l4、c、c10、c11等元件構成本振的調諧回路。在ic1內部混頻后的信號經低通濾波器后得到10.7mhz的中頻信號,中頻信號由ic1的7、8、9腳內電路進行中頻放大、檢波。7、8、9腳外接的電容為高頻濾波電容。10腳外接電

22、容為鑒頻電路的濾波電容。此時，中頻信號頻率仍然是變化的，經過鑒頻后變成變化的電壓，這個變化的電壓就是音頻信號，經過靜噪的音頻信號從14腳輸出耦合至12腳內的功放電路，第一次功率放大后的音頻信號從ll腳輸出，經過r10、c25、rp，耦合至ic2進行第二次功率放大，推動揚聲器發(fā)出聲音。第四章 電路安裝和調試4.1 焊接與安裝焊接和元器件裝配是電子、電氣產品生產及其維修的重要技術和工藝。它在電子、電氣產品生產過程中應用十分廣泛。焊接和裝配質量的好壞，直接影響產品質量。裝接電路的主要工作是在電路板上焊接電子元器件，焊接質量的好壞直接影響電路板的性能，因此，掌握焊接工藝對于保證焊接質量有重要意義。在焊

23、接過程中，一般先裝低矮、耐熱的元件，最后裝集成電路，按如下步驟進行焊接：（1）清查元器件的質量，并及時更換不合格的元件；（2）確定元件的安裝方式，由孔距決定，并對照總體原理圖；（3）將元器件彎曲成形，可用立式插裝，盡量將字符置于易觀察的位置，符應從左到右，從上到下。以便于以后檢查，將元件腳上錫，以便于焊接；（4）插裝。應對照原理圖對號插裝，有極性的元件要主意極性，如集成電路的腳位等；（5）焊接。各焊點加熱時間及用錫量要適當，防止虛焊、錯焊、短路。有些元件焊接速度要么快，以免燙壞；（6）焊接后剪去多余引腳，檢查素有焊點，并對照電路圖仔細檢查，確保焊接無誤。對焊點的基本要求：（1） 焊點要有足夠的

24、機械強度。（2） 焊點可靠，具有良好的導電性。（3） 焊點表面要光滑、清潔。安裝注意事項：（1）由于本電路工作頻率較高，安裝時請盡量緊貼線路板，以免高頻衰減而造成對講距離縮短；（2）焊接前應將雙聯用一定的方式固定在電路板上，并剪去雙聯撥盤圓周內多余的引腳再焊接；（3）插裝集成電路時一定要主意方向，保證焊接時方便其他元器件的擺放；4.2 測試與調整電路板插焊完成后經查確認無誤就可將顯示聯接上進行通電試驗，經過認真仔細檢查后即可通電調試，正常情況下應該是喇叭有聲音，然后進行接收頻率范圍的調整：（1）收音部分的調整首先用萬用表100ma電流檔（只要小于50ma檔即可）的正負表筆分別跨接在地和k的gb

25、-之間，這時的讀數應在10-15ma左右，這時打開電源開關k，并將音量開至最大，再細調雙聯，這時應收得到廣播電臺，若還收不到應檢查有沒有元件裝錯，焊接時接線有沒有短路或開路，有沒有焊接質量不高，而導致短路或開路等，還可以試換一下ic1。排除故障后找一臺標準的調頻收音機，分別在低端和高端收一個電臺，并調整被調收音機l4的松緊度，使被調收音機也能收到這兩個電臺，那么這臺被調收音機的頻率覆蓋率就調好了。如果在低端收不到這個電臺，說明應增加l4的匝數，在高端收不到這個電臺，說明應減少l4的匝數，直至這兩個電臺都能收到為止。調整時應注意請用無感起子或牙簽撥動l4的松緊度。當l4撥松時，這時的頻率就增高，

26、反之則降低。（2）發(fā)射（或對講）部分的調整首先將一臺標準的調頻收音機的頻率指示調在100mhz左右，然后將被調的發(fā)射部分的開關k1按下，并調節(jié)l1的松緊度，使標準收音機有嘯叫，若沒有嘯叫則可將距離拉開0.2-0.5米左右，直到有嘯叫聲為止，然后再拉開距離對著駐極體講話，若有失真，則可以調整標準收音機的調臺旋鈕，直到消除失真，還可以調整l2和l3的松緊度，使距離拉得更開，信號更穩(wěn)定。若要實現對講，按同樣的方法進行調整，這樣可以實現互相保密也不至于相互干擾，這樣一臺無線對講和調頻收音機就實現了。第五章 總結大學，在這美好的時間里學到的東西有太多，現在就是要表現出來，應用到實際中去，所以畢業(yè)設計是每

27、個大學生必須要做的事。在多次選題之后，我所選的設計課題是“無線對講和調頻收音機”。在科技飛速發(fā)展的今天，市場有不少對講和調頻收音機的產品，但是希望用最簡單的設計來完善所要求的功能。本設計體積小，元件少，靈敏度高，性能穩(wěn)定等的優(yōu)點。在課題開始的時候，最主要的是搜集資料，在老師的指導下，通過各種渠道來開展準備工作。通過網絡、圖書館搜集相關學術論文、名師著作，書籍等。通過幾個星期的深入學習，搜集了和畢業(yè)設計有關的資料，把這些資料都保存起來，以防以后會用到之處。接下來，我開始對所搜集的資料進行整理、分析研究，在剛開始的兩個星期先要做開題報告，經過幾次更改，終于完成了開題報告。開題報告完成之后隨即進入緊

28、張而有序的論文寫作。在設計開始后的每個星期都要交一份周報表，記錄著一個星期的進度和所做的事情。我撰寫了初稿，并加入了自己新穎的見解，我多次與老師電話或短信以及利用e-mail進行溝通，聽取老師好的建議，積極采納。在畢業(yè)論文的初稿中，也在考慮硬件的進度，希望在論文完成之前硬件也應該做出來并調試好。第一次老師將我的論文修改后及時反饋給我，看了之后才發(fā)現論文中的問題很多，特別是論文的格式。至此，我發(fā)現，要干好一件事并非那么簡單，但也不是很難，只要自己認真對待，什么事都不是問題。優(yōu)秀的論文不是寫出來的，而是修改出來的，這需要的是耐心，還要用心，在經過反復的修改，反復的確認，每當無法繼續(xù)的時候，不知道再

29、寫什么時，我就會出現浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時地調節(jié)自己的心態(tài)，在同學老師的幫助下，完成了初次的設計。越是不懂的東西才要去學，在學習的過程中收獲了很多，其中一點就是互相學習是最好的學習途徑，所以老師也給了幾個模板讓我們參考格式是怎么安排的，包括很多細節(jié)，自己一定要注意。在論文寫的差不多的時候，該焊接電路板了，所以自己通過各種方式也采購了所需元器件，自己進行焊接，根據原理圖的排布來完成硬件的設計。在經過多次焊接和測試之后發(fā)現電路沒什么太大的反映，自己深深的體會到了真的想做好一件事真的不是那么容易的。在整個畢業(yè)論文設計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)。在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。畢業(yè)設計結束了，我的大學生活也結束，但我的學習生涯還在繼續(xù)！參考文獻1 孫崇德，何學淡，何錫年等.無線電電子學m.北京：人民教育出版社