近距离无线对讲机试制Word文档格式.docx

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中图分类号：

TG502.34文献标识码：

A文章编号：

1006-4311（2015）18-0078-04

作者简介：

付红涛（1975-），男，河南襄城人，助理工程师，研究方向为电气自动化。

0引言

在经济社会高速发展的今天，人们的通讯方式也在日益改变着。

由最初的电报到后来的“大哥大”、寻呼机再到对讲机、手机，人类的通讯档次也在逐渐提高。

而对讲机因其轻小的外观、低廉的价格、低功耗、适于短距离传输等特点在现代社会中倍受人们的青睐。

在社会经济生活中，很多领域都需要用到对讲机，例如建筑施工、火车站、机场、码头港口、林业管理等，工作人员通过使用对讲机，可以大大提高信息的传递效率，提高管理的快捷性。

传统意义上的无线对讲机就是通常所说的业余对讲机，其功率小，通信距离近。

在研发之初，其外形被称为“砖头”虽然能满足厂区等的大空间通信需求，但在楼房、山区等衰耗大的区域通信质量就大打折扣，并且机型体积大，不便携；

单工通信不能同时收发；

通话不保密；

如果超出1公里有效通信距离，通话质量就更差，无法满足岗位分散的团队的通讯需要。

本文就是结合所在生产岗位分散的特点，运用现代无线通信技术对传统对讲机进行改良，进一步缩小机型体积，同时有效解决岗位分散、单工收发不及时等问题，不仅可以提高岗位作业效率，增加岗位作业指挥、操作的准确性，大大降低误操作以及各类安全事故的发生，同时也节省了一部分通讯费用，并且充分满足了山区、楼房等各种长、短距离场合的通信需求。

1无线电技术

近距离无线对讲机，使用的主要技术就是无线电技术，通过无线电技术，可以实现利用无线电波，传输电子信号以及声音等。

从目前的实际情况来看，无线电的形式越来越多，主要有无线数据网，移动通信和无线电广播等。

2对讲机分类

2.1从通信工作方式上分

2.1.1单工无线对讲机

一般来说，不能同时工作的无线对讲机，就称之为单工机。

单工通信在通信过程中，信息是单方向的传输模式，对于使用者来说，只能是一个人说，而另一个人听。

其原因在于发射机和接收机不可以同时工作。

在实际工作过程中，使用者可以通过使用按键，实现对讲机收发之间的转换。

需要讲话时，就按下发射机的控制按键，这时发射机正常工作，而接收机不工作；

反之亦然。

2.1.2双工无线对讲机

双工无线通信，可以实现信息的双向传输，就像使用电话一样，说话的一方同时也可以听到另一方的声音。

这种对讲机其主要的工作原理在于，发射机和接收机所使用的频率存在差异，即在不同的频率上，因此，双工机又叫做异频双工机。

从发实际情况来看，双工手持机工作的频段多为VHF频段和UHF频段。

2.2从技术设计上分

2.2.1模拟对讲机

模拟对讲机，在设计过程中，主要是模拟相关的通信技术，模拟对讲机还有一种称谓，叫做传统对讲机，它可以把储存的信号，按照一定的技术标准，调制到对讲机相应的传输频率上。

2.2.2数字对讲机

数字对讲机在设计方面，主要采用了数字技术，其主要原理就是将语言信号进行数字化处理，在传播过程中，通过数字编码进行语言信息的传播。

在这种情况下，传输频率上的信息均为数字，在经过数字处理器，将那些数字信号再转化成可以听得见的语言信息。

2.3从使用方式上分

从使用方式上分为手持式无线对讲机、车（船、机）载式无线对讲机和转发式无线对讲机。

2.4从设备等级上分

按照等级划分，可以分为专业无线电对讲机和业余无线电对讲机两类。

对于一般的使用，业余无线电对讲机即可满足需要，一些特殊行业，特殊的信息传输，则需要用到专业无线电对讲机。

2.5从通信业务上分

从通信业务上分为公众对讲机、数传对讲机、警用对讲机、航空对讲机和船用对讲机。

根据上面的区分介绍，结合生产岗位特点和自身喜好实际，本设计近距离无线对讲机属单工调频手持模拟对讲机，从通讯业务上分属于公众对讲机，从设备等级上分属于业余无线对讲机。

下面就结合笔者的设计，从本对讲机的主要技术性能指标谈起，从对讲机原理图、接收部分、发射部分、制作、调试和常见故障维修等方面作一一阐述。

3主要技术性能指标

工作方式：

调频单工；

工作电流：

发射≤lA；

接收：

静噪≤20mA，非静噪≤120mA；

工作电压：

外接电源DC7—13．5V；

或5号充电电池8节；

发射功率：

3～5W；

调制方式：

调频；

最大频偏：

±

5kHz；

接收灵敏度：

0.2uV；

静噪灵敏度：

≤0.2vV；

音频功率：

≥300mW；

天线形式：

1.2m拉杆天线或橡胶天线；

工作频率：

36.100MHz；

外形尺寸：

145×

50×

35mm。

4对讲机电路原理

4.1对讲机的原理框图

对讲机原理框图如图1所示。

4.2对讲机的电路原理图

对讲机的电路原理图如图2所示。

5接收部分电路原理（参见原理图）

接收机通过该机内嵌式拉杆天线接收到同频电磁波，并将电磁波转化为高频电流信号。

由天线接收到的信号经过L10、L11、C30、C31等组成的低通滤波器后，经C35、L12送入场效应管T4的第一栅进行高放，第二栅接固定偏置，D3、D4是输入保护二极管。

放大后的信号由C41送入场效应管T5第一栅。

同时，由T7、JT5、C72等组成第一本振，再由C70、L16三倍频后，经R21送入T5第二栅，由T5将前级信号与本振信号进行混频放大，输出的信号经C42、L14选出10．7MHz第一中频信号，再经陶瓷滤波器JT2进一步选频，之后由R23送人T6进行一次中频放大，再经C47将信号送入IC216脚。

由于高放输入与输出采用了双调谐回路，因此，能够满足通频带宽和选择性的相关要求。

IC2内部由振荡器、混频器、限幅放大器、鉴频器及有源滤波器、静噪触发电路等组成。

第二本振信号由IC21、2脚及外围JT3、C58、R34组成，该本振频率与16脚输入信号经IC2内部混频后，由3脚输出，由陶瓷滤波器JT4选出455kHz的第二中频信号，再进入IC2的5脚做第二中频放大。

6发射部分电路原理（参见原理图）

IC1是摩托罗拉公司开发的窄频带调频发射专用集成电路。

内部包括振荡器、调制器、缓冲器及两只独立的高频三极管。

由驻极话筒输出的信号经R9、C14送入ICl的5脚，在其内部放大器放大后送调制器调制。

由ICl1、16脚及外围元件JTl、C4组成振荡器。

由于振荡器在1脚输出的调制电压作用下，使振荡器的振荡频率在其中心频率附近变动，从而达到了频率调制的目的。

调制后的信号经过缓冲器从14脚输出，再经集成电路内部的Q1进行放大，由11脚输出，再经C10、L2选出三倍频后送入T1进行放大。

由C20送入T2进行推动放大，由T2输出的信号通过C24、L6送人T3作功率放大。

由于T2、T3工作在丙类状态，二次谐波很高，所以要用LC回路选出基波成份。

在推动电路中，由C25、L6、C26选频，在功放电路中，由L9、C28组成串联谐振电路，由L10、L11、C29、C30、C31组成低通虑波器对输出的高频信号进行选频和阻抗变换，最后通过天线TX发射出去。

7元器件的选择

7.1晶振的选取

假设发射频率定为36.100MHz，由于本电路发射机采用的是三倍频的频率，因此，前级振荡电路中的JTl的标称值应为36.100÷

3＝12.0333MHz。

在接收机中，第一本振频率应为所接收到的信号频率再加上第一中频频率，即36.100+10.7＝46.800MHz。

由于第一本振电路也采用三倍频电路，因此，JT5的标称值应为46.800÷

3＝15.600MHz。

接收机第二中频为455kHz，所以，JT3的标称值为10.7-0.455＝10.245MHz。

对于其它频点也可按此法计算。

7.2其它元器件的选择

T4、T5为K122场效应管。

T1、T6、T7可选用C9018，T2为D467，T3选用C2078，各三极管管脚排列顺序不尽相同。

D1、D5均为5V左右的稳压管。

L3、L5、L7为12uH的电感，也可在大于100K／1W的电阻上，用0.1mm漆包线绕100匝代之。

L2、L16可用10LV315线圈代。

L4、L6、L8、L9、L10、L11均用0.51mm漆包线在4mm的圆棒上分别绕8T、9T、8T、12T、7T、8T。

JT2为10．7MHz滤波器。

JT4采用455kHz五端陶瓷滤波器。

D2为红色发光二极管做发射工作指示，D6为绿色发光二极管做接收工作指示；

W2为带开关的电位器，W1为不带开关的电位器。

其余电阻、电容尽量选择小体积的。

元器件的合理选择，是保证设备正常工作的关键，科学合理的元器件配置，可以优化对讲机系统设备的结构，提高其工作效率，降低能耗。

8制作和调试方法

通常情况下，对讲机的使用条件较差，例如空气潮湿、温度较高、信号不稳定等。

在这种情况下，要想更好的保证设备的平稳运行，必须要提高对相关焊接元器件的保护力度。

保证焊接件同模板的焊接密实，根据一般的焊接经验，在焊接之前，可以现在元件引脚上面涂抹上一层锡，并且在实际焊接时，要注意尽可能缩短引脚，避免焊接到杂散分布的电容，降低线路板上出现短路的概率。

焊接技术工人，在焊接作业之前，要对焊接部位的表面进行必要的清洁，因为，一些灰尘、污渍等，会大大降低实际焊接效果，容易引发焊接脱落或者焊接部位不导电等现象。

对于一些线路的连接，要确保其紧固密实，防止出现虚接。

8.1调制

调制，就是指音频信号装载到载波信号的一个过程。

通常所说的调频（FM）就是频率调制，通过调频可以实现，载波的瞬时频率随调制信号的规律而变化。

设调制信号为U?

赘（t）

U?

赘（t）=U?

赘mcos?

赘t

（1）

载波信号为Uc（t）

Uc（t）=Ucmcos?

棕ct

（2）

调频时，载波电压振幅Ucm不变，而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化。

即为：

?

棕（t）=?

棕c+kfU?

赘（t）=wc+?

驻?

棕（t）（3）

式中，?

棕c为载波角频率，又称为调频波中心频率；

kf为比例常数，表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小，其值由调频电路决定，单位是弧度/秒·

伏（rad/s·

v）。

棕（t）=kfU?

赘（t）（4）

为瞬时角频率相对于中心烦率的频率偏移，简称频偏。

调频后载波瞬时相位也会发生变化，其瞬时相位为

渍（t）=?

蘩?

棕（t）dt=?

棕ct+kf?

蘩U?

赘（t）dt=?

棕ct+?

渍（t）（5）

棕ct为未调频时载波相位；

渍（t）=kf?

赘（t）dt（6）

渍（t）为调频后，瞬时相位相对于的相位偏移。

调频波的数学表达式为

UFM（t）=Ucos[?

赘（t）dt]（7）

根据

（1）式可画出调频波的波形图，如图3所示。

从上面从调频波形就可以知道，调频波振幅是保持不变的。

调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。

即当调制信号幅度最大时，调频波最密、频率最大；

而当调制信号负的绝对值最大时，调频波最稀，频率最低。

8.2发射机的调试

由于发射机采用了集成电路，各阻容、电感元件参数选择比较准确，一般无需过多调试即可工作。

调试时，可先将数字频率计接在ICl11脚上，频率应为JTl的标称值，如有误差，可调整C5进行校准，如仍不能校准，可适当增加或减少C4容量，再调C5，直至频率符合要求。

接着，再测T1c极频率，此点频率应为3倍JTl的频率，如不符，可适当调节L2中的磁芯。

之后，可用O.01u高频瓷片电容与一只12V0.3A小灯泡串联接在天线插口上，发射机正常工作时，小灯泡应发出较亮的光，如较暗，可分别细调（拨动）L2、L4，L6、L9、L10、L11，其中L9和C28组成串联谐振电路，拨动L9的匝距对发射机的输出功率有较大影响，应仔细调节。

小灯泡亮度正常之后可将其拆除，然后插上天线，将频率计的探测引线垂直放置，此时，频率计的示值应仍为3倍的JTl的值。

如若不符，则需重新调节L2、L4、L6、L9、L10、L11直至符合要求。

8.3接收机的调试

可利用已调好的发射机做信号源来调整接收机。

此时，可将发射机的电源降至6V左右，不接天线，这样可以减少发射信号强度，便于调整接收机。

先将频率计接在R21与L16的公共端上，此点频率应为JT5的3倍频率，如不符可调整L16中的磁芯。

如略有偏差可调整C74。

再测IC21脚频率应为10.245MHz。

之后将静噪电位器W1旋置最浅位置，即不静噪，此时，喇叭将发出调频接收机固有的“哗哗”声，打开已调好的另一发射机（信号源）并送话，将接收机与发射机拉开约2-3m，不接天线，按照从后往前的顺序，分别调整L15、L14、L13、L12，使喇叭发出宏亮、清晰的声音，再将接收机插上天线，拉大距离微调L15～L12，直至距离最远、声音最清晰为止。

此外，还要对系统的静噪功能进行检测，发现其中存在问题的，要予以及时解决，保证系统整体功能达到标准。

9结论

在传统“砖头”式无线对讲机基础上改良的无线对讲机，无论规格、参数，还是体积，均能达到行业先进水平。

以海能达PD780专业无线对讲机为例，其频率范围达到了UHF1：

400-470MHz；

UHF2：

450-520MHz；

UHF3：

350-400MHz；

VHF：

136-174MHz，频率稳定度±

1.5ppm，信道容量1024，信号质量优良，克服了传统无线对讲机单工通信不及时、通信距离短、在山区等地域通信信号差的缺陷。

此外，其外型尺寸（高×

宽×

深）（带标配电池，不带天线）125×

55×

37mm，重量只有355g，体积小，轻便易携带，充分满足了山区、楼房等各种长、短距离场合的通信需求，值得进一步推广应用到采矿、旅游等行业中。

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