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毕业设计

摘要

无线电对讲机是一种无线的可在移动中使用的一点对多点进行通信的终端设备，可使许多人同时彼此交流，使许多人能同时听到同一个人说话，但是在同一时刻只能有一个人讲话。

这种通信方式和其它通信方式有不同的特点：

即时沟通、一呼百应、经济实用、运营成本低、不耗费通话费用、节约使用方便，同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。

由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就能进行有效的移动通信，因此深受人们欢迎。

本次设计采用了一款半双工调频无线对讲机，半双工调频对讲机系统具有通信效率高，所需硬件少，使用方便等优点，是实用性强的通信设备，在某些场合完全可以代替电话，相当实惠，无线电对讲机和其它无线通信工具（如手机）其市场定位各不相同，难以互相取代。

无线电对讲机决不是过时的产品。

它还将长期使用下去。

随着经济的发展，社会的进步，人们更关注自身的安全、工作效率和生活质量的提高，对无线电对讲机的需求也将日益增长。

公众对讲机的大量使用，更促进了无线电对讲机和有线电话机一样成为人们喜爱和依赖的通信工具。

关键字：

　无线对讲机调频通信

ABSTRACT

Radiosisakindofwirelesscanbeusedinmobilecommunicationpoint-to-multipointtheterminalequipment,canmakemanypeopleateachother,sothatmanypeoplecanalsohearthesamepersontotalk,butatthesametimetherecanonlybeapersontospeak.Thissortofcommunicationandothermeansofcommunicationhavedifferentcharacteristics:

instantcommunication,shoutshould,economicalandpractical,operatingcostslow,donotspendcallcharges,savetheeasytouse,butalsohasgroupcalledthesowing,systemcall,andconfidentialcallsetc.Function.Becauseitdoesnotneedtostationandthegroundswitchstandsupport,caneffectivelymobilecommunications,sowelcomebypeople.

Thedesignhasadoptedahalf-duplexFMradiointerphone,half-duplexFMradiocommunicationsystemhashighefficiency,thelesshardware,easytouseandotheradvantages,ispracticalandcommunicationsequipmentincertainsituationscancompletelyreplacetelephone,quiteaffordable,radiosandotherwirelesscommunicationtools（suchasmobilephone）itsmarketpositioningeacharenotidentical,difficulttoreplaceeachother.Radioswillnotbeoutoftheproduct.Itwillalsouseforalongtimedown.Withthedevelopmentofeconomy,theprogressofthesociety,peoplepaymoreattentiontotheirownsecurity,workefficiencyandimprovethequalityoflife,totheneedsoftheradioswillalsogrow.Thewideuseofpublicradio,morepromotedtheradiosandcableasatelephonebecomepopularandrelyoncommunicationtools.

Keyword:

wirelessFMradiocommunications

目录

摘要2

目录5

第一章绪论6

1.1对讲机的发展历史6

1.2论文的设计思路来源8

1.3论文的设计的目的和意义9

第二章对讲机的类型11

2.1专业对讲机11

2.2民用对讲机11

2.3商用对讲机11

2.4业余对讲机12

2.5防爆对讲机12

2.6铁路对讲机13

2.7警用对讲机13

2.8车载对讲机13

第三章设计的整体思路14

3.1设计总体框图14

3.2电路设计总体思路14

3.3设计电路图15

第四章电路板的制作、安装及调试16

4.1电路原理图16

4.2工作原理16

4.3PCB板的制作18

4.4PCB图到PCB板过程:

20

4.5安装22

4.6调试22

4.7常见问题23

致谢24

结束语25

参考文献26

附录127

附录229

附录330

附录431

第一章绪论

1.1对讲机的发展历史

对讲机技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于Wsetinghouse的实验室里。

一位名叫JohnKormode性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。

他的想法是在信封上做对讲机标记，对讲机中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。

为此Kormode发明了最早的对讲机标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。

然后，他又发明了由基本的元件组成的对讲机识读设备：

一个〔能够发射光并接收反射光）测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。

Kormode利用当时新发明的光电池来收集反射光。

“空”反射回来的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。

与当今高速度的电子元器件应用不同的是，Kormode利用磁性线圈来测定“条”和“空”。

就象一个小孩将电线与电池连接再绕在一颗钉子上来夹纸。

Kormode用一个带铁芯的线圈在接收到“空”的信号的时候吸引一个开关，在接收到“条”的信号的时候，释放开关并接通电路。

因此，最早的对讲机阅读器噪音很大。

开关由一系列的继电器控制，“开”和“关”由打印在信封上“条”的数量决定。

通过这种方法，对讲机符号直接对信件进行分检。

此后不久，Kormode的合作者DouglasYoung，在Kormode码的基础上作了些改进。

Kormode码所包含的信息量相当的低，并且很难编出十个以上的不同代码。

而Young码使用更少的条，但是利用条之间空的尺寸变化，就象今天的UPC对讲机符号使用四个不同的条空尺寸。

新的对讲机符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码，而Kormode码只能对十个不同的地区进行编码。

直到1949年的专利文献中才第一次有了NormWoodland和BernardSilver发明的全方位对讲机符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有对讲机技术的记录，也没有投入实际应用的先例。

NormWoodland和BernardSilver的想法是利用Kormode和Young。

垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常象射箭的靶子。

这样通过扫描图形的中心，能够对对讲机符号解码，不管对讲机符号方向的朝向。

在利用这项专利技术对其进行不断改进的过程中，一位科幻小说作家IsaaC-Azuimov在他的“裸露的太阳”一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。

那时人们觉得此书中的对讲机符号看上去象是一个方格子的棋盘，但是今天的对讲机专业人士马上会意识到这是一个二维矩阵对讲机符号。

虽然此对讲机符号没有方向、定位和定时，但很显然它表示的是高信息密度的数字编码。

直到1970年IterfaCeMeChanisms公司开发出“二维码”之后，才有了价格适于销售的二维矩阵对讲机的打印和识读设备。

那时二维矩阵对讲机用于报社排版过程的自动化。

二维矩阵对讲机印在纸带上，由今天的一维CCD扫描识读。

CCD发出的光照在纸带上，每个光电池对准纸带的不同区域。

每个光电池根据纸带上印刷对讲机与否输出不同的图案，组合产生一个高密度信息图案。

用这种方法可在相同大小的空间打印上一个单一的字符，作为早期Kermode码之中的一个单一的条。

定时信息也包括在内，所以整个过程是合理的。

当第一个系统进入市场后。

包括打印和识读设备在内的全套设备大约要5000美元。

此后不久，随着LED（发光二极管）、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学）和其应用的大爆炸，人们称之为“对讲机工业”。

今天很少能找到没有直接接触过即快又准的对讲机技术的公司或个人。

由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发。

用不了多久对讲机就会象灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。

1.2论文的设计思路来源

现代通信多采用手机、电话、网络、视频会议等方式进行。

这些通讯方式具有通信质量高、交互性强、应用普及等优点。

但是，它们的使用条件是必须具备相应的技术网络支持，并需支付一定的费用。

在网络覆盖的地方，如矿山、登山等野外场所，以上通讯方式将受到极大的限制。

另外在突发事件的处理，如自然灾害、交通事故等，往往使传统的通讯方式被破坏。

在宾馆、会议组织、小型群体活动都需要大量的通信联系，为了保证通讯畅通或节约成本，无线对讲机则满足了这些情况的需要。

它具有无网络限制、无电网限制、无通讯费用、使用方便等一系列优点。

以上优点使得对讲机广泛用于公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业，用于团体成员的联络和指挥调度，以提高沟通效率和快速处理突发事件的反应能力。

从上可以看出，对对讲机的研究就显得格外重要了。

怎样设计出体积小、重量轻、抗干扰强、灵敏度高、通信质量好、使用方便的对讲机就是问题的关键了。

1.3论文的设计的目的和意义

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，一般都在一30度到+60度。

专业机的工作频率在VHP段时一部分V高段（148一174MHZ〕和V低段（136一160MHZ）。

另有一部分是全段（136一174MHZ）。

但在UHF频段，大部分分U高段（450一470MHZ）和U低段（400一430MHZ），极少数是U全段（400一470MHZ）。

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，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。

基本上考虑到调频收音对讲机的设计理念和需求就出来了。

第二章对讲机的类型

2.1专业对讲机

专业对讲机是指发射功率为4-5W，频率范围在136-174MHz或400-480MHz的对讲机，这类对讲机通话距离较远一般在2至6公里之间（视具体环境的不同而有所改变）。

操作起来相对简单（大多数专业对讲机都没有数字键盘只有两个旋钮来控制信道数及电源与音量开关）。

专业对讲机的不足之处就是体积较大也相对较重，但是它在防进水、抗振、抗摔、防老化方面较突出而且对讲机的性能也相对比较稳定。

一般在建筑工程、物业管理、工厂车间、群体活动应用得比较多。

2.2民用对讲机

民用对讲机是指发射功率为0.5W不大于1W，频率范围在409MHz之间的对讲机，民用对讲机一般的通话距离较短，（空旷地3公里）是国家批准无须执照就可以使用的无线通讯设备。

民用对讲机体积小巧、色彩多样，价格较低，比较适合个人出差、旅游，酒楼使用。

2.3商用对讲机

商用对讲机是指发射功率为0.5-4W，频率范围在400-480MHz的对讲机，这类对讲机通话距离在800米至8公里之间（视对讲机的发射功率大小和具体环境的不同而有所改变）。

商用对讲机外型轻巧、美观，通过对讲机的皮带夹将对讲机系在腰间，戴上耳机就可以解放双手提高工作效率。

商用对讲机的价格同专业对讲机一样相对较高，一般用于商场、超级市场、零售业、工厂、制造业。

2.4业余对讲机

业余对讲机专为满足业余无线电爱好者使用而设计、生产的无线对讲机。

这类对讲机批发又可称为“玩机”。

针对这种业余的个人无线电业务，各个国家都开辟了专用频段分配给业余无线电运动爱好者使用。

我国开辟的频段为144~146MHZ和430~440MHZ，世界各国一般也都是这一频段。

业余爱好者只需购得自己喜欢的机型，申请地方电台入网许证，就可以和其他人无话不聊了。

世界各国一般也都是这一频段。

2.5防爆对讲机

防爆对讲机并非指自身能抵抗爆炸的对讲机，而是指可以在爆炸性气体环境下工作的对讲机（如军火库、煤气站、加油站、煤矿等）。

由于对讲机是通过电磁波来传递信号，而电磁波的传递是通过电场与磁场的不断转换，转换过程中就很容易产生电火花，对讲机带电火花会导致油库军火库等发生爆炸的可能，所以防爆对讲机都贴有FMRC标签认证，籍此表明该产品已经过该协会的认证，可用于特定的危险气体或场合中。

同时，该标签还会清楚标明危险级别/分支机构/集团以及必须使用的电池的配件号。

2.6铁路对讲机

铁路对讲机好无疑问就是对讲机厂家根据铁路、铁道部门的实际工作需求而为其量身定做的专用对讲设备。

发射功率一般为4-5W，频率范围在440--470MHz内可选。

铁路对讲机的面壳正面一般有2-4个功能按钮，可适用于平原、遂道、高原等不同环境通讯的选择。

由于列车行驶噪声很大，所以对铁路对讲机的音频输出要求很高，这种对讲机都通过语音压扩，才能使得通话音质更加清晰清脆。

2.7警用对讲机

警用对讲机是公安系统专用设备，警用对讲机的频率范围为350-370MHz、370-390MHz。

任何人不得以任何方式窃取、盗用公安系统专用对讲机的频率资源。

警用对讲机的功能较多，一般外型于键盘型居多。

我们在选购无线对讲机时候应注意,专业对讲机的发射频率范围大多为（400-420MHz、450-470MHz）以免引来不必要麻烦。

2.8车载对讲机

车载对讲机的工作电压为12.5V，现在的汽车电压分为12V与24V，当车载对讲机要在电压为24V的汽车上工作时，需要在汽车与对讲机之间安装一台变压器。

车载对讲机的发射功率为25-50W，功率较大，信号发射较远。

车载对讲机只能固定在一个地方，使用起来不像手持对讲机那样方便。

车载对讲机一般在车队中使用。

第三章设计的整体思路

3.1设计总体框图

本设计的总体步骤如下图（图3-1）所示

图3-1

3.2电路设计总体思路

电路设计的总体思路如图3-2所示

图3-2

3.3设计电路图

由于单工式对讲机，它造价低，体积小，耗电低等优点，所以本次设计选择单工式对讲机。

其工作原理框图如下图（图3-3）所示。

从图中所以看出，对讲机的收、发状态，是靠切换供电电源的方式，来实现收、发转换的。

虽然电路中含有接收和发射电路，由于在同一时间内，只能工作在一种状态下，所以将这种工作方式称为单工方式。

图3—3

第四章电路板的制作、安装及调试

4.1电路原理图

原理图如附录二

电路仿真图如图4-1

图4-1

4.2工作原理

工作原理

Q1高频管的集电集到发射极接有C4正反馈电容，这个正反馈信号会使用电路产生高频振荡，同时，由于天线会接收到空中的电磁波，并通过L加到T1，使得Q1能根据空间电磁破的变化而振荡也发生变化，起到灵敏度极高的超再生检波作用。

超再生检波出来的音频信号通过R4C9传输到Q2进行前置放大，经过前置放大后的信号就可以再经Q3推动、Q4、Q5功率放大去推动SP扬声器发出声音了，这就是对讲机的接收过程。

通过调节T1的磁芯、C1、C3、C4还可以改变接收信号的频率，当接收频率刚好等于当地广播电台的频率时，还可以当收音机用。

当需要讲话时，请接下“收”开关，这时，SP喇叭原本是接在输出发声的，现在变成了当作话筒来拾取音频信号了，SP的音圈随着声音的振动感应出微弱的电信号经过Q2放大，再经过经Q3推动、Q4、Q5功率放大后加到了Q1的集电集，Q1的集电极电压会随着声音的变化而变化，经过，导致了Q1的高频振荡信号幅射到空音的强弱也在随声音变化而变化，这时本机就相当于是一个小小的无线发射台了。

发射状态：

当按住K2不松开时，处于发射状态，讲话时必须按住K2。

声音振动信号经SP喇叭线圈拾取变成微弱的电信号，再经K2—3、C8、Q2、R8、R9进行一级前置放大，再通过C11耦合到Q3、Q4、Q5等元件组成的OTL功率放大器将声音信号放大，经过功率放大后的音频信号经R6→K2—1直接做为Q1等元件组成的发射电路供电，使发射电路发射的高频振荡信号随声音信号的改变而改变，实现调幅调制，经过音频调制后的高频信号，最后会通过暴露再空中的发射天线向四周辐射电磁波。

对于振荡回路的选择而言，振荡回路元件则主要根据所需振荡频率而定，应满足频率计算公式，所以由

接收状态：

K2平时处于接收状态。

高频信号经天线接收，经加感线圈L进入由C1和T1组成的选频回路选频，耦合给由T1、C3、C4、C5、C6、Q1、R1、R2、R3、C2组成超再生解调电路解调出音频信号，经K2—1、R4、C9送入Q2进行音频电压缓冲放大，再经C11耦合给Q3、Q4、Q5组成的功率放大电路放大，后经C14和转换开关推动喇叭发声；

因为本对讲机为单工对讲机所以要保证发射的频率和接收的频率是一样，才能完成对讲，所以他的接收频率f=35MHz

4.3PCB板的制作

4.3.1电路原理图的绘制：

根据设计要求设计电路原理图，并绘制原理图，然后由该原理图文件生成相应的PCB文件。

对于相当简单的电路图，也可以直接进行印制电路板设计。

4.3.2规划印制电路板：

在设计电路板之前，要对电路板有个初步的规划，主要包括电路板的选择，采用几层电路板、板材的物理尺寸、各元件的封装形式等，这是一项相当重要的工作，是电路板设计的框架。

4.3.3设置参数：

设置参数包括设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。

大多数情况下，可以直接使用系统的默认值，参数设置是一次性完成的，在后续的设计工作中很少需要修改。

4.3.4加载网络表和元件封装：

网络表是自动布线的基础，是连接原理图和印制电路板的纽带。

只有加载了网络表和元件封装后，电路板的自动布线才能完成。

4.3.5元件布局：

规划电路板并导入网络表后，通过执行命令，系统将自动装入元件并将元件布置在电路板边框内。

元件布局可以由系统自动完成，然后进行手工调整布局，布局合理后才能进行下一步的布线工作。

元件布局是印制电路板设计中比较花费精力的一个步骤，需要设计者有足够的耐心。

4.3.6自动布线：

ProtelDXP2004中自动布线的功能相当强大，只要把有关参数设置得适当，元件布局合理，系统就会根据设置的规则选择最佳的布线策略进行自动布线，成功率几乎100%。

4.3.7手工调整：

自动布线虽然成功率很高，但往往存在不满意的地方，这时就需要进行手工调整，以满足设计要求。

4.3.8DRC检查：

布线完成后，为了确保PCB板符合设计规则、所有的网络连接正确，必须对电路板进行设计规则检查（DRC）。

4.3.9保存及打印输出：

完成布线后，可以将完成的印制电路板文件保存到磁盘，利用输出设备如打印机等，输出电路板的布线图。

4.4PCB图到PCB板过程:

首先，做板之前需要编辑好PCB源文件，如果是双层板要检查top和bottom层是否完好，元件封装要统一为DIP或SMT，尽量手动布线，避免出现直角走线，如果敷铜尽量双面都敷，线宽大概8mil，不要忘了将铜接地，同时要分模块布局，缩小板子的面积。

这些做好之后就可以导出gerber和drill文件了，文件包含了板子的各种属性，比如钻孔和走线信息。

导出后用cam350做进一步改进，主要是修改钻头直径，添加定位孔，改完后导出钻孔文件（后缀为.DRL）。

这些都做好后就可以开始拼图做曝光底片了，拼图软件随所用仪器而不同。

曝光底片出来后前期的准备工作也就做完了。

接着，正式开始做板。

1）裁板。

按照底片大小，边缘多留2cm裁板。

（预留部分镀锡时要用到）；

2）打孔。

将cam350生成的钻孔文件导入钻孔机，设置好原点后就可以开始打孔，打孔过程中注意更换钻头；

3）抛光。

主要是除去板子表面的污渍；

4）金属过孔。

目的是在过孔中镀上一层铜，连接顶层和底层的走线；

5）热固化（烘干）。

6）刷感光线路油墨（蓝色）。

未曝光线路将通过这层油墨留在板子上；

7）曝光。

将曝光底片和板子对孔，注意双面都要曝光，紫外线曝光40秒；最好在板子边缘也盖一条不透光的底片，显影后露出一部分铜有利于增大镀锡的电流；

8）显影。

用显影液洗掉未曝光的油墨，板子上就出现了裸露的线路，其他部分依然被油墨覆盖；

9）水洗。

洗掉显影液；

10）镀锡。

在刚才显影后的线路上镀上一层锡，防止后续腐蚀铜的时候把线路也腐蚀掉；

11）腐蚀。

将除了线路以外的铜用强碱腐蚀掉，留下所需线路。

这一步完成后，一块裸板诞生了。

12）刷阻焊油墨（绿色）。

这层油墨主要是阻焊层，也有保护板子防腐蚀的作用；

13）曝光。

与7处不同的是，底片用的是钻孔文件的底片，曝光时间更长为60秒，这次曝光是为了让焊盘裸露出来。

显影后即可出现裸露的焊盘；

14）印字符。

刷感光油墨（白色），贴字符底片（注意正反面），曝光（40秒），由于字符的感光油墨用水就可以显影，就不用显影液了，显影后即可印出字符；

15）烘干。

4.5安装

A．准备好电烙