对讲机的设计.docx

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对讲机的设计

一、前言

在现代通信中，对讲机是一种近距离的、简单的无线传输通信工具。

随着社会的发展，对讲机的应用越来越广泛，它主要用于短距离声音的传输，经常被用在公安、酒店、宾馆、旅游、建筑场地等小范围移动通信工程中。

对于我们通信工程专业的学生而言，明白对讲机的工作原理是非常必要的。

本JC986A型对讲机是一款专用的对讲机，发射频率是49.8MHZ，2套对讲机构成一对，使用时用9V电池。

电路简洁，整机制作比较容易，装配成功率高，具有遥控距离远，声音大等特点。

它是由接收部分和发射部分组成。

接收部分采用直接接收的方式，采用LC振荡电路检波，检波后音频信号再由低频放大器放大，最后由耦合电容推动扬声器发声；发射时，由扬声器讲话音信号变成电信号后，再经低频放大电路、调制电路，最后将已调波从天线发送出去。

关键词：

通信、对讲机、焊接、调试

二、技术指标

本套件用的是DIP插件，电路板较紧凑，要求制作者细心，认真。

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，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，无需统调，是学习电子技术的理想套件。

它既能相互对讲，不断激发学生的学习兴趣。

通讯方式：

同频单工

工作电源电压范围：

9V；

电池供电电压：

9V

对讲距离：

100米

三、总体原理框图及原理说明

在现代通信中，对讲机是一种近距离的、简单的无线传输通信工具。

目前，它广泛应用于生产、保安、野外工程等小范围移动通信工程中。

本对讲机采用半双工工作方式。

原理框图如图3所示：

图3整体原理框图

本对讲机采用半双工工作方式。

它的工作原理是，将话筒收到的微弱音频信号进行电压放大，并将放大后的交流电压经过检波电路检波整流后，得到一个直流电平信号，用其控制电子开关去切换收发电路工作状态，完成对讲机的收发转换过程。

三极管Q1和耦合可调电感线圈T1，电容器C4，C2等组成振荡电路，产生频率约为49.8MHZ的载频信号。

Q2,Q3,Q4,Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路。

扬声器SP兼做话筒使用。

电路工作在接收状态时，将收、发转换开关置于接收位置（默认状态为接收），从天线ANT接收到的信号经天线匹配电感L1，在经可调耦合电感线圈T1,电容器C4,C2，高频三极管Q1及T1次线圈等组成的检波电路进行检波。

检波后的音频信号，经T1次级线圈中心抽头耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器C17耦合推动扬声器SP发声。

电路工作在发信号状态时，S2是收，发转换开关（复位开关），按下置于“发信”状态，由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2,Q3,Q4,Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后，经耦合可调电感的中心抽头将信号加到震荡管Q1进行信号调制，使该管的bc结电容随着语音信号的变化而变化，实现了调制功能，并将已调波经T1及L1从天线发射出去。

四、单元电路设计与仿真

4.1单元电路的设计

4.1.1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，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。

原理图如图4-1所示

图4-1发射原理图

4.1.2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。

原理图如图4-2所示：

图4-2接收原理框图

4.1.3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。

4.1.4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。

4.1.5电源控制

CPU控制在不同状态时，送出不同的电源

接收电源：

正常处于间歇工作方式，以保证省电

发射电源：

发射时才有电

CPU电源：

稳定的电源

图4-3整体电路图

在整体电路图（图4-3）中三极管Q1和耦合可调电感线圈T1、电容器C4、C2等组成振荡电路，产生频率约为49.8MHz的载频信号。

Q2Q3Q4Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路。

扬声器SPK1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（默认状态为接收），从天线ANT1接收到的信号经天线匹配电感L1、再经可调耦合电感线圈T1、电容器C4、C2及T1次级线圈等组成的检波电路进行检波。

检波后的音频信号，经T1次级线圈中心抽头耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器C17耦合推动扬声器SPK1发声。

电路工作在发信状态时，S2收／发转换开关按下置于“发信”位置，由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2Q3Q4Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后，经耦合可调电感的中心抽头将信号加到振荡管Q1进行信号调制，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T1次级两端的，所以振荡电路的频率也随之变化，实现了调制的功能，并将已调波经T1及L1从天线发射出去。

三极管Q1和耦合可调电感线圈T1，电容器C4，C2等组成振荡电路，产生频率约为49.8MHZ的载频信号。

Q2,Q3,Q4,Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路。

扬声器SP兼做话筒使用。

电路工作在接收状态时，将收、发转换开关置于接收位置（默认状态为接收），从天线ANT接收到的信号经天线匹配电感L1，在经可调耦合电感线圈T1,电容器C4,C2，高频三极管Q1及T1次线圈等组成的检波电路进行检波。

检波后的音频信号，经T1次级线圈中心抽头耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器C17耦合推动扬声器SP发声。

电路工作在发信号状态时，S2是收，发转换开关（复位开关），按下置于“发信”状态，由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2,Q3,Q4,Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后，经耦合可调电感的中心抽头将信号加到震荡管Q1进行信号调制，使该管的bc结电容随着语音信号的变化而变化，实现了调制功能，并将已调波经T1及L1从天线发射出去。

4.2仿真电路

4.2.1接收电路的仿真

1、总电路的仿真图（图4-4）

图4-4总电路的仿真图

图4-5提供的输入信号设置参数

图4-6喇叭端最终的获得的信号

天线接收49.8MHZ的正弦波时喇叭端获得一个直线段的放大信号，幅度如图4-6：

2.502V，足以推动喇叭发声。

2、单元电路的仿真

（1）天线接收与鉴频网络的仿真电路

图4-7天线接收与鉴频网络的仿真电路

图4-8鉴频后的输出信号

鉴频后的输出信号（如图4-8）为一个正弦波有效值29.892mV。

图4-9频率计的示数

如图4-9中该结果显示对应的接收电路与鉴频电路的频率均为49.8MHZ左右。

图4-10Q1的三个端口的直流工作电压

说明Q1工作在放大区

（2）后续处理的电路仿真图（图4-11）

图4-11处理后的电路仿真图

图4-12在喇叭端的到一条直线波形这就是推动喇叭发声的信号，幅值：

2.526V

4.2.2发射电路的仿真电路（图4-13）

图4-13发射电路的仿真电路

图4-14天线发射端所测得信号

在图4-14中技术参数为：

发射频率50MHZ左右；

1、发射电路单元电路仿真

（1）信号源部分（图4-15、图4-16、图4-17）

图4-15信号源电路

图4-16示波器下的波形

图4-17参数设置

（2）音频信号放大部分（图4-18、图4-19）

图4-18音频放大电路部分仿真

图4-19经过放大之后的输出信号波形

在图4-19中电压值已经到了290mV。

上面的电路的输出波形用于调频发射

（3）调制反射部分电路仿真（图4-20、图4-21、图4-22）

图4-20调制反射部分电路

图4-21Q1的三个管脚的电压值

从图4-21中知道该三极管工作在放大区

图4-22输出结果波形

电压已经到达5V左右，足以供天线使用。

五、安装与调试

所有的器件以立式插装，较紧贴电路板，不要掉的过高。

电解电容器、三极管插装时注意极性。

焊接好的器件不要折断了，就立式放置。

电路板上跳线J1用焊接电阻后剪下的金属线代替，还需一金属线把拨动开关的上端与电路板上（SW1）处连接起来。

套件中6条导线，分别是按如下连接方式接入电路中：

120毫米长的导线：

电池负极到电路板（GND—）处；

100毫米长的导线：

电池正极到电路板（VDD+）处；

2根80毫米长的导线：

扬声器的两端到电路板（SPK2）处；

2根50毫米长的导线：

一根是天线接线耳到L1的一端；一根是拨动开关中间端到电路板（SW2）处。

把天线黑色套管旋转装到弹簧天线上，用螺丝将接线耳与弹簧天线固定在塑料前壳中，并焊接导线与电路板上L1处。

2套套件焊接完后，认真检查无错误后，可接入9V叠层电池，旋转拨动开关纽，可以使电路通电工作，不按到复位按纽，电路处于“接收”状态，扬声器起“电”转化为“声”的作用，可以听到“丝丝”的声音；把另外一套的复位按纽按下，使其工作在“发信”状态，这时扬声器起“声”转化为“电”的作用，把2套的对讲机的天线平行靠近，用无感起子轻轻微调可调电感T1的磁芯，使接收机的“嘟嘟”啸叫声最大，即两者的发射、接收频率一致。

然后，2套互换按同样的方式微调可调电感T1的磁芯，保证两者的发射、接收频率一致。

这样的过程要相互微调几次（包括拉开距离调试），保证2套之间对讲距离最远，声音最清晰。

调试成功后，装好“拨动开关塑料旋钮”和“复位开关塑料钮”，用2颗螺丝固定电路板于前壳中，清理好导线，用5颗螺丝将前、后盖固定。

使用时，打开电池盒盖，装上9V电池，旋转拨动开关纽，可以让电路通电工作，平时电路是处于“接收”状态，按下复位按纽，电路处于“发信”状态。

如果安装后，通电没有“丝丝”的声音，请认真检查电源线、扬声器线、元气件等有没有错焊、短路等故障，检查一定要细心。

5.1接收部分的调整

首先用万用表100mA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，这时的读数应在10~15mA左右，这时打开电源开关K并将音量开到最大，再细调双联，这时应收得到广播电台，若还收不到电台应检查有没有元件插错，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。

排除故障以后找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，说明应增加L4的匝数，在高端收不到这个台，说明应减少L4的匝数，直至这两个电台都收到为止。

调整时注意用无感起子或牙签、牙刷柄（处理后）拨动L4的松紧度。

当L4拨松时，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到。

5.2发射部分的调整

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，直到有啸叫为止，然后再拉开距离对这驻极体讲话，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，使距离拉得更远，信号更稳定。

若要实现对讲，请在装一台本套件并按同样的方法进行调试，对讲频率可以自己定，如88MHz、98MHz、108MHz……这样可以实现互相保密也不至于相互干扰。

这样一台自己亲自动手制作的对讲机就实现了。

在调试和使用对讲机过程中，如出现故障，不能正常工作，则应先检查电源电压是否正常，元件有无焊错或损坏，各跳线是否联接可靠，如无问题，可先用万用表对各三极管、集成电路的电压进行检测，看有无异常。

如有异常，则应检查故障原因，寻找故障元件。

如各点电压正常，则可按已述调试方法，重新调试。

3、问题处理

如果安装后，通电没有声音，就要认真检查电源线、扬声器线、元器件等有没有错焊、虚焊、短路等问题。

当检查到有两点焊接到一起的时候，用电烙铁将上面的焊锡溶化用固定的工具吸掉，然后重新焊接；当检查到有虚焊是仔细将它焊牢；当检查到电源连接线、扬声器连接线没有焊牢时继续将它们焊牢。

在调试时如果只能发送不能接收则检查接收电路，用万用表逐点测试找出错误点并改正；如果只能接收不能发送则检查发送电路，用万用表逐点测试找出错误点并改正。

如果既不能发送也不能接收上面两部分都要照做。

最后在验证对讲机的性能时，也应该考虑外界环境因素的影响，天气、地形、建筑物、电磁干扰等都会影响信号的场强和覆盖范围。

当电池电量不足时，通话质量也会变差，严重的会有噪声初相，影响正常通话。

六、心得体会

通过此次试验，巩固了理论知识，在实践中了解了具体实验电路的用法，将所学到的高频知识应用于具体电路的过程，增强了我的动手操作的能力。

使我们熟悉电子元件及电路安装，培养我们的实际动手能力，亲身体会实际操作中遇到的问题，并通过思考来加深对原理的深刻认识，使我们的理论知识与实践充分地结合。

本以为简单的实习制作应该没有难度，可是当自己亲自动手弄的时候，问题就开始一个接着出现，通过自己所查的资料，一个个解决了遇到的问题。

由于电路板较小两个焊点的距离较近，很容易在焊接的过程中将两点焊在一起导致部分电路短路。

所以焊接时一定要小心。

在此课程设计期间我们翻阅了很多资料并进行了仔细探讨，经过我们的商议确定方案，最终完成了对讲机的焊接与安装。

在调试过程中，有可能出现不能发送和接收的情况，也可能出现只能发送不能接收或者只能接收不能发送的情况，要根据实际情况分析应该是哪部分电路出现了问题，再细心的检查排错,使电路完整工作。

这次的课程设计也让我看到了个人力量的渺小，我认为一个人工作是很艰难的工作，自己犯了错误是很难发现的，只有等到做完在同学们检查以后才知道还有许多不足之处。

总之，这次的课程设计学到了很多知识，再一次认识到理论与实践联系的重要性。

最后，感谢我的同学，感谢我的老师，感谢你们的帮助。

七、参考文献

[1]张肃文，高频电子线路，北京：

高等教育出版社，2008年

[2]康华光，电子技术基础（模拟部分）,北京：

高等教育出版社，2006年

[3]樊昌信曹丽娜，通信原理,北京：

国防工业出版社，2007年

[4]谢嘉奎主编.电子线路.第四版.高等教育出版社，2000年

[5]孙蓓、忠义.电子工艺实训基础.化学工业出版社，2007年.

[6]李民乐等.数字通信传输系统.人民邮电出版社，1986年

[7]陈端雅译注.通信电子电路.徐氏基金会，1991年

[8]懂在望，肖华庭.通信电路原理.高等教育出版社，1989年

[9]樊昌信，曹丽娜编著.通信原理.第六版.国防工业出版社

附录一实体照片

附录二元器件清单

序号

名称

符号

规格

数量

11

电阻

R1R9

10Ω

2只

12

电阻

R12

220Ω

1只

13

电阻

R8R13

1K

2只

14

电阻

R2R3

5.6K

2只

15

电阻

R4R5R6

10K

3只

16

电位

R11

330K

1只

17

电阻

R7

560K

1只

18

瓷片电容

C8

15P

1只

19

瓷片电容

C4

35P

1只

20

瓷片电容

C1C2

50P

2只

21

瓷片电容

C3

82P

1只

22

瓷片电容

C5C6

502P

2只

23

瓷片电容

C9C10C11C13

403P

4只

24

瓷片电容

C14

104P

1只

25

电解电容

C17

47uF

1只

26

电解电容

C15C16

100Uf

2只

27

可调电感

T1

7KB

1只

28

色码电感

L1

1.5uF

1只

29

三极管

Q2Q3

9014

2只

30

三极管

Q4Q5

9015

2只

31

三极管

Q1

9018

1只

32

复位开关

S2

PS42D02

1个

33

拨动开关

S1

SS-12F15

1个

34

导线

φ0.8*100mn

1根

35

导线

φ0.8*50mn

2根

36

导线

φ0.8*120mn

1根

37

导线

φ0.8*80mn

2根

38

扬声器

29mn

1个

39

天线接线耳

1个

40

弹簧天线

含黑色套管

1套

41

电池弹片

9V正负共用

1套

42

跳线

J1

用剪下的零件脚替

1根

43

986主体塑料盖

1套

44

电池盖

1个

45

复位开关塑钮

1个

46

拨动开关塑钮

1个

47

装饰按钮胶件

1个

48

不干胶粘片

各1张

49

螺丝

PA2.3*7mn

7颗

50

螺丝

PWA2.3*5mn

1颗