对讲机的设计毕业设计.docx
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对讲机的设计毕业设计
附录：
整机电路图
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
前言
古时候的通信方式有蜂火台、飞鸽传书、驿站等等，主要的目地在于传送军事情报，其传输煤介主要是利用人力和物力来达成。
直到“电”问世后，才开始寻找通过使用电来通信的可能性。
经过人们的发展，在这两百年内获得重大进步，尤其是配合电子元件的进步，使复杂、便利的通信系统得以实现，并成为日常生活中不可缺少的东西。
在整个通信技术发展过程中，有些科学家作出了重要的突破性贡献。
例如1864年，马克斯威尔（Maxwell）导出电磁波理论，证明电磁波的存在，而赫兹1887年经由实验证明电磁波存在，这些进步使得无线通信变得可能也逐渐成真。
另外，贝尔（Bell）于1875年发明电话，使声音可以直接传递，结合史卓格（Strowger）在1897年发明的自动交换机，使得电话服务得以顺利成长。
由于真空管于1904年问世，促使阿姆斯壮于1918年发明超外差无线电接收机，开启无线电广阔的应用大门。
在1930年前的通信发展主要是属于类比通信的成长。
在1930年以后，随着数子通信、电脑及人造卫星的产生，整体通信技术也朝向数子通信方向来发展，对人类生活的影响也更为加深。
当然，这些进步也都基于电子原件由真空管、电晶体、集成电路（IntegratedCircuit，IC）及超大型集成电路（VeryLargeScaleIntegratedCircuit，VLSI）的长足进步，才能使通信系统更具方便性及操控性。
随着电脑技术、通信技术与娱乐的结合，大家都希望能够更随心所欲地使用科技，无线通信技术便逐渐获得大家的青睐。
大家都希望能够透过无线通信技术，使自己不再局限于有线传输设备，进而摆脱掉上述的种种羁绊。
无线通信技术主要就是利用无线电波取代传统的传输线路（例如：
铜线，双绞线、光纤等），通过适当的技术，我们可以将低频的信息加在高频的载波之上，这就是我们所谓的调制（Modulation），而相反地，自高频的载波中将信息取出的技术，我们把它称之为解调（Demodulation），而这个可以用来发射的高频载波，便称之为射频（简称RF）。
通过改变载波的波长、振幅、频率，我们就可以利用载波来表示信息。
基本上，各种通信系统的资讯传送过程，以从甲地单向地传到乙地为例，其流程大约如下:
1.在甲地将要传送的信息，以电的信号表现出来。
2.将此电信号放大、编码或调制后，依据各种传输煤介特性，将信息传送到乙地。
3.在乙地将电信号收集后，经解码或解调。
4.再依原传送信息性质还原回来，在透过喇叭转换使人能听到。
第一章对讲机原理概述
51MHz、49.7MHz无线对讲机电路，采用了双向异频和高集成度的集成块设计而成，与过去的对讲机相比，具有双向异频、集成度高、体积小、省电节能、价格便宜等优点。
1工作原理
1．1原理框图
如图l-1所示．
图1-1原理框图
1．2工作原理
发信电路包括：
话筒音频放大、调制、缓冲放大、选频、发射功放等部分。
收信电路包括：
高放、混频、中放，鉴频、低放等部分。
发信时，话音经过话筒，将声音信号转换为电信号。
然后经过音频放大器将其放大，再用其进行调频，使载波信号的频率按调制信号规律变化。
之后已调信号经过缓冲放大器，进入选频电路，选出所需要的谐波信号。
最后经过高频放大器进行信号放大后由天线发射出去。
收信时，由天线接收所需信号，先经过高频放大，再进行混频，产生中频信号，中频信号经过中频放大器后，送入鉴频器进行解调，解调出音频信号。
音频信号经过音频功率放大器放大后，获得所需的推动功率推动扬声器发出声响。
2设计方案
本电路既可以用分立元件实现，也可以采用集成电路芯片实现。
由于集成电路技术已经相当成熟，故本人采用集成电路实现本设计方案。
本电路大体可分为三部分：
调频发信电路，调频接收电路与音频功率放大电路。
调频发射电路选用常用发射芯片MC2833。
MC2833是美国MOTOROLA公司同步开发无绳电话和调频通信设备的FM发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管。
调频接收电路选用TA7358P与MC3361芯片。
TA7358P为调频前端应用,包括射频放大，第一混频，缓冲放大等电路，适用于便携式收音机或收录机.
MC3361是美国摩托罗拉公司生产的单片窄带调频接收电路,主要应用于语音通信的无线接收机.片内包含振荡电路,混频电路,限幅放大器,积分鉴频器,滤波器,抑制器,扫描控制器及静噪开关电路.主要应用在二次变频的通信接受设备。
功率放大电路采用LM386。
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
第二章芯片介绍
2.1单片窄带调频接收电路——MC3361
MC3361是美国摩托罗拉公司生产的单片窄带调频接收电路,主要应用于语音通信的无线接收机.片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。
主要应用在二次变频的通信接收设备。
其主要特性如下:
·低功耗（在Vcc=4.0v,耗电典型值仅为3.9mA）
·极限灵敏度:
2.6uv（-3dB）（典型值）
·少量的外接元件
·工作电压:
2.0-8.0v
·采用双列直插16脚塑料封装（DIP16）和微形的双列16脚塑料封装（SOP16）。
·工作频率:
60MHZ（max）
图2-1、2-2、2-3、2-4分别为MC3361单片窄带调频接收电路封装电路图、MC3361内部电路结构框图、MC3361典型应用图、MC3361极限参数表。
图2-1MC3361封装电路图
图2-2MC3361内部电路结构框图
图2-3MC3361典型应用电路
2-4MC3361极限参数（Ta=25℃）
MC3631引脚中英文对照表1
引脚序号
英文符号
中文翻译
引脚序号
英文符号
中文翻译
1
Crystal
晶体
振荡器
9
Demodulatoroutput
解调输出
2
OSC.
10
Filterinput
滤波输入
3
Mixeroutput
混频输出
11
Filteroutput
滤波输出
4
VCC
电源
12
Squelchinput
静噪输入
5
Limiterinput
限幅输入
13
Scancontrol
扫描控制
6
decoupling
退耦
14
Audiomute
消声
7
Limiteroutput
限幅输出
15
GND
接地
8
Quadinput
检波回路
16
RFinput
射频输入
MC3361内部电路结构引脚中英文对照表2
英文符号
中文翻译
Oscillator
振荡器
Mixer
混频器
LimiterAmp
限幅放大器/中频放大器
Demodulator
检波器
AFAmp
音频放大器
FilterAmp
滤波放大器
Squelchtrigger&Hysteresis
带滞后的静噪触发器
MC3361单片窄带调频接收电路工作原理：
MC3361的内部振荡电路与pin1和pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF如果输入10.7MHZ信号从MC3361的pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为:
10.700-10.245=0.455MHZ，也即455KHZ第二中频信号。
第二中频信号由pin3输出，由455KHZ陶瓷滤波器选频，再经pin5送入的MC3361限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路的主要增益级。
pin8的外接元件组成455KHZ鉴频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由pin9输出音频信号。
pin12--pin15为载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。
MC3361内部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器为pin10输入端，pin11为输出端。
pin6和pin7为第二中放级的退耦电容。
MC3361的输入调频波与测试电路：
按调频波频率调制定义，调频波的瞬时频率变化为：
（2-1）
――――未受调制的载波角频率
―――调制后角频率的变化量
――――调频比例系数
――――调频信号
当
（1）式中用单音信号
调制时，则单音调制的调频波电压为：
（2-2）
下面详细介绍MC3361怎么实现混频、鉴频功能：
1.混频
混频电路又叫变频电路（Mixer,Convertor）,是超外差式接收机的重要组成部分。
它的作用是将载频为
的已调信号
（t）不失真地变换为载频为
的已调信号
（t）。
通常将
（t）称为中频信号，相应的
称为中频频率（IntermediateFrequency,IF）,简称中频。
（t）=
cos
t是由本地振荡器产生的本振电压，
=2
称为本振角频率，它与fI、fc之间的关系为：
=
-
（2-3）
从频谱的观点来看，混频的作用就是将输入已调信号频谱不失真地从
搬移到
的位置上。
因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种频谱搬移。
如图中就是利用乘法器实现调频信号的混频功能的。
2.鉴频
调频波的解调称为频率检波，简称鉴频（FMDetector,Discriminator）。
其作用是从已调波中检出反映在频率变化上的调制信号。
在调频接收机中，当等幅调频信号通过鉴频前各级电路时，因电路频率特性不均匀而导致调频信号频谱结构的变化，从而造成调频信号的振幅发生变化。
如果存在着干扰，还会进一步加剧这种振幅的变化。
鉴频器解调这种信号时，上述寄生调幅就会反映在输出解调电压上，产生解调失真。
因此，一般必须在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证加到鉴频器上的调频电压是等幅的。
可见，限幅与鉴频一般是连用的，统称为限幅鉴频器。
在MC3361中，鉴频电路采用双差分对平衡调制器实现鉴相的乘积型相位鉴频器电路。
图2-5是这种鉴频器的典型原理电路图。
图2-5乘积型相位鉴频器
图中，T3～T9和D6组成双差分对相乘器，D1～D5为偏置电路，它为T2和双差分对管提供所需的偏置电压。
输入调频信号电压Vs（t）经跟随器T1后分为两路：
一路直接以单端方式家到T7的基极上，作为相乘器的一个输入电压V1（t），其值较大，保证T7、T8差分对管工作在开关状态，其中T8基极上接恒定的直流偏压VBB，并通过0.01uF电容高频接地。
一路经450欧和50欧的电阻分压（衰减10倍），并经由C1和并联谐振回路LCR组成的频相转换网络和跟随器T2后以单端方式加到双差分对管T3、T6的基极上，作为相乘器的另一个输入电压V2（t），其值较小，可认为双差分对管工作在小信号状态。
双差分对管采用单端输出，经低通滤波器取出所需鉴频电压Vo（t）。
我们知道，如果鉴频器没有自限制能力，它的输出平均电压值在不同程度上都会受到输入调频信号振幅变化的影响。
因此，MC3361在鉴频前插入了限幅器，从而使鉴频器输出信号的变化规律真实地反映调制信号的变化规律。
由于插入了限幅器，限幅后它的输出幅度保持恒定，不再随着输入幅度的增加而增加，因此MC3361的输入灵敏度引入了“输入限幅电平”指标。
测试时当9脚滤波输出刚限幅时，使16脚输入幅度减小到70％，即为输入限幅电平－3dB值。
我们测试结果为7uF。
2.2调频发射电路——MC2833
MC2833是美国MOTOROLA公司同步开发无绳电话和调频通信设备的FM发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管。
其主要特性如下：
·2.8—9.0V宽范围的工作电压
·低功耗电流（典型值为2.9mA）
·只需少量的外围元器件
·60MHz频率具有-30dB直接功率输出
·使用片内放大晶体管输出功率可达+10dBm的输出功率
·可以接入FCC、DOT、PTT等射频电路
2-6、2-7、2-8、2-9分别为MC2833单片窄带VHF调频发射电路功能引脚图、MC2833典型方框图、MC2833典型应用图、MC2833极限参数表。
图2-6MC2833功能引脚图
MC2833引脚中英文对照表1
引脚序号
英文符号
中文翻译
引脚序号
英文符号
中文翻译
1
Variablereactanceoutput
可调电阻输出端
9
Tr1collector
集电极
2
decoupling
去耦端
10
VCC
电源
3
Modulator
调制输入
11
Tr2collector
集电极
4
MicAmpoutput
话筒信号放大输出
12
Tr2emitter
发射极
5
MicAmpinput
话筒信号放大输入
13
Tr2base
基极
6
GND
接地
14
RFoutput
射频输出
7
Tr1emitter
发射极
15
RFOsc
射频振荡器
8
Tr1base
基极
16
图2-7MC2833内部电路结构框图
图2-8MC2833典型应用图
MC2833内部电路结构中英文对照表2
英文符号
中文翻译
Varialbereactance
可调电阻
RFOsc.
射频振荡器
Buffer
缓冲器
MicAmp
话筒信号放大器
V_REF
调压电路
图2-9MC2833极限参数（Ta=25℃Vcc=4.0V）
MC2833的工作原理：
MC2833是无绳电话机和调频通信设备使用的单片发射器，其内部由麦克风放大电路、压控振荡电路和两个放大用的三极管等部分组成，具有体积小，功耗低、质量好。
外围元件少，易于安装和调试等优点。
发射部分的工作原理是：
拾音器将声信号变成电信号，经MC2833的5脚输入，经限幅放大后，从4脚输出经4700PF电容耦合到3脚进行调制，用电信号控制可变电抗的变化，晶振X1提供基准频率，Ll调整调制指数，于是振荡频率将随声音信号转变成的电信号而变化。
调制后经内部缓冲放大获得倍频后由Cc1将音频调制信号耦合到l3脚，经内部三极管放大后从11脚输出，然后经C3、L1选频后由Cc2将音频调制信号送入8脚，经内部三极管放大后由9脚输出．再经双工滤波双器选出本机的发射频率由天线发射出去。
MC2833发射频率的选择：
选择的元器件不同，发射频率也不同，具体的选择数据如下图所以，其中outputRF就是我需要的发射频率。
本论文选择的发射频率为49.7MHZ，对应得各数据如下图第一行。
MC2833不同发射频率对应的元器件数据表3
OutputRF
X1
Lt
L1
L2
Re1
Rb1
Cc1
Cc2
C1
C2
C3
C4
C5
49.7MHZ
16.5667
3.3-4.7
0.22
0.22
330
390
33
33
33
470
33
47
220
76MHZ
12.6
5.1
0.22
0.22
150
300
68
10
68
470
12
20
120
144.6MHZ
12.05
5.6
0.15
0.10
150
220
47
10
68
1K
18
12
33
单位：
MHZ
MHZ
μH
μH
μH
OM
ohm
pF
pF
pF
pF
pF
pF
pF
2.3调频接收前置电路——TA7358P
TA7358P为调频前端应用芯片,适用于便携式收音机或收录机。
内置了射频放大器，混频器，缓冲放大器，本地振荡器等电路。
其主要特性如下：
·宽范围工作电压:
1.6-6.0v
·改善的互调特性的双重平衡式混频电路
·低辐射
图2-10TA7358P方框图
TA7358P引脚中英文对照表1
引脚序号
英文符号
中文翻译
引脚序号
英文符号
中文翻译
1
RF-IN
射频输入
5
GND
地
2
BY-PASS
旁路
6
MIX-OUT
混频输出
3
RF-OUT
射频输出
7
OSCMONI
振荡器监听
4
MIX-IN
混频输入
8
OSC
振荡器
9
VCC
电源
TA7358P内部电路结构中英文对照表2
英文符号
中文翻译
英文符号
中文翻译
RFAMP
射频放大器
BUFFERAMP
缓冲放大器
MIX
混频器
LOCALOSC
本地振荡器
BIAS
偏置电路
REG.
图2-11TA7358P接脚功能说明
图2-12TA7358P最大额定值
图2-13TA7358P电特性
2.4音频功率放大芯片——LM386
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
图2-14LM386封装电路图
其主要特性如下：
·静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电
·工作电压范围宽,4-12Vor5-18V
·外围元件少
·电压增益可调,20-200
·低失真度
LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。
LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。
它的典型输入阻抗为50K。
图2-15LM386典型应用电路
第三章对讲机电路设计
第一节电路原理框图
经过上一章各芯片的介绍，我们可以画出简单的电路原理框图。
下面简单介绍下电路的工作原理，信号如何实现接收与发射的具体过程将在第二节详细讲解。
1发信电路
首先拾音器将声音信号变成电信号，经MC2833内部音频放大后进行调频，使得振荡频率将随声音信号转变成的电信号而变化。
其次调频信号经MC2833内部缓冲放大获得倍频后进行选频，选出合适的发射频率。
最后发射信号经过射频放大后由双工滤波双器选出本机的发射频率由天线发射出去。
2收信电路
收信电路由三个芯片及周边元件组成，这里工作过程分成三部分进行说明。
1调谐器电路
天线在接收到的信号中选出符合本机频率的射频信号，将它交给TA7358P进行射频放大，之后在其内部进行第一次混频，产生第一中频信号，第一中频信号经过陶瓷滤波器后输入到MC3361。
2放大电路
MC3361接收到第一中频信号后进行第二次混频，产生455KHz的中频信号，中频信号经过陶瓷滤波器后进行放大，放大后信号交给调频检波器进行鉴频，解调出的音频信号经过一级音频放大后输出。
3音频功率放大电路
由MC3361传来的信号经过LM386进行功率放大后推动喇叭，发出声音。
图3-1电路原理框图
第二节电路原理图
对讲机电路原理图如下：
（详细电路图见附录）
图3-1对讲机整机电路原理图
1发信电路
发信电路由IC4及其周围元件组成。
发信电路采用MC2833，MC2833是无绳电话机和调频通信设备使用的单片发射器，其内部由麦克风放大电路、压控振荡电路和两个放大用的三极管等部分组成，具有体积小、功耗低、质量好、外围元件少，易于安装和调试等优点。
发射部分的工作原理是：
（1）拾音器将声信号变成电信号，经MC2833的5脚输入，经限幅放大后，从4脚输出经C42耦合到3脚进行调制，使电路中产生随语音信号变化的电抗，经1脚输出。
（2）电源经R17和R18分压为拾音器提供直流偏置，C46为高频旁路电容。
W1调整放大倍数。
（3）晶振QZ3提供基准频率，Ll调整调制指数，于是振荡频率将随声音信号转变成的电信号而变化。
调制后经内部缓冲放大获得倍频（3倍频）后（L2和C35选频，调谐于49.7MHz）由C34将音频调制信号送入l3脚，经内部三极管放大后从11脚输出，12脚接三极管的发射极，R11为三极管发射极提供偏置电压，C37为高频滤波电容。
然后经C38、L3选频（频率为49.7MHz）后由C45将音频调制信号送入8脚，7脚接三极管的发射极，R15为三极管发射极提供偏置电压，C44为高频滤波电容。
经内部三极管放大后由9脚输出，再经双工滤波器选出本机的发射频率由天线发射出去。
2收信电路
（1）调谐器电路
调谐器以TA7358P为主题及TR1、TR2、TR3、TR4、QZ1及周边元件构成，其结构请参阅电路图，由结构图得知此IC内部含有射频放大电路，混频电路，本地振荡电路等等，此IC可工作到110MHz。
其工作原理如下：
天线接收到的讯号经SW-T/R的切换交连给TR1，并利用TR1与内部电容Co谐振取出51MHz的射频讯号，经C2的交给第一脚射频放大，经TR2与内部电容Co谐振并取出51.000MHz的射频讯号经C4交连给内部混频电路与QZ1本地振荡所产生的40.300MHz进行第一次混频的工作，51MHz-40.300MHz=10.7MHz的第一中频讯号再经由TR3及内部电容Co的谐振取出10.7MHz的第一中频讯号再经由FL1陶瓷滤波器输出。
（2）放大电路
中频放大电路以MC3361为主题及QZ2，FL1，FL2，TR5，Q1，VR1构成，其内部结构请参阅电路图，由电路图得知MC3361的内部包含有混频，基本振荡，455KHz第二中频放大，调频检波，音频放大，静噪放大滤波器，及静噪系统等等，是一个规划完整的中频放大IC。
其工作原理如下：
10.7MHz的中频讯号由IC第16脚输入与第1，2脚本地振荡讯号10.245MHz进行二次混频，10.7MHz-10.245MHz=455KHz
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