对讲机毕业设计

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1、摘要IAbstractII刖 言1第一章对讲机原理概述21工作原理21. 1原理框图21. 2工作原理22设计方案3第二章芯片介绍42.1单片窄带调频接收电路MC336141. 混频82. 鉴频82.2调频发射电路MC2833 102.3调频接收前置电路 TA7358P142.4音频功率放大芯片LM386 16第三章对讲机电路设计18第一节电路原理框图181发信电路182收信电路18第二节 电路原理图201 发信电路212 收信电路213天线及双工滤波电路224参数选择22结束语23参考文献24致谢25附录：整机电路图刖 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

2、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

3、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 品体、集成电路(Integrated Circuit，IC)及超大型集成电路(Very Large Scale Integrated Circuit，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

4、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

5、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1-1所示.本振本振图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：

6、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

7、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MC2833MC2833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

8、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MC3361MC3361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采用双列直插16脚塑料封装（DI

9、P16）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。Crystal J IOSC. L Mixer output Vcc Limiter input Decoupling Limiter output L Quad input L123456 7 86 5 4 3 2 1 0 9 1 1 1 1 1 1 1RF inputGNDAudio MuteScan controlSquelch inputFilter

10、 outputFilter inputDemodlator outMC3361窄带调频接收电路图2-1 MC3361封装电路图mu RataCFU455D20.1壬h岫PFk o 2 15图2-2 MC3361内部电路结构框图Audio MuteScan ControlFilter Amp OutFilter Amp InQ AF OutputMixer Input10.7 MHzFL1 -muRata Erie North America CFU455D2 or equivalent Quadrature Coil - Toko America Type 7MC-8120Z or equiv

11、alentr16Jr153144135rz611741039C -jiF. unless noted图2-3 MC3361典型应用电路MC3361的极限参教（T定25名称引脚位置标识符极限值单位电源电压4Vcc(max)10过(IX)工作电压范围4V匚匚48V(DC)检波输入电压S1.0Vp-p输入电压16%1.0VRMS静噪功能14%-0.55.0Vpk焊接温度七150工作周围温度范围战-30F70C储藏温度膈-65F150C2-4 MC3361 极限参数(Ta=25C)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1Crystal晶体9Demodulator

12、 output解调输出2OSC.振荡器10Filter input滤波输入3Mixer output混频输出11Filter output滤波输出4VCC电源12Squelch input静噪输入5Limiter input限幅输入13Scan control扫描控制6decoupling退耦14Audio mute消声7Limiter output限幅输出15GND接地8Quad input检波回路16RF input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Limiter Amp限幅放大器/中频放大器Demodulator检

13、波器AF Amp音频放大器Filter Amp滤波放大器Squelch trigger & 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pinl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

14、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：s(t)=s +) = s + KU (t)(2-1)未受调制的载波角频率Aw (

15、t)调制后角频率的变化量七调频比例系数u q调频信号当(1 )式中用单音信号U UgCosQ(t)调制时，则单音调制的调频波电压为：U = Ucos。(t) = Ucos t + fQm sin Q(t)(2-2)S SMSMtQ.=Ucos t + q sin Q(t)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f的已调信号V (t)不失真地变换为载频为f的已调 信号匕(t)。通常将匕(t)称为中频信号，相应的f称为中频频率(Intermediate Frequency,I

16、F)，简称中频。匕(t)=匕cosWt是由本地振荡器产生的本振电 压，巧乙二2兀七称为本振角频率，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f搬移到cf 的位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(FM Detector,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

17、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5 - 3 25 柬积型相位蛰频电路图2-5乘积型相位鉴频器图中，T3T9和D6组成双差分对相乘器，D1D5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

18、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

19、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%，即为输入限幅电平一3dB值。我们测试 结果为7uF。2.2调频发射电路MC2833MC2833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：-2.89.0V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

20、器件-60MHz频率具有-30dB直接功率输出使用片内放大品体管输出功率可达+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。PIN CONNECTIONSGrdTriMe Amp lpu:Me AmpCutpi:Modularlpj：EnableReactanceCutferaled above 55C in the proportion cxf 4rtiW/C.EXPLANATION OF TERMINAL (Twmin

21、ed voltage 眸 &C voliage 白t Ta =5 V立and no 点gn新图2-11 TA7358P接脚功能说明图2-12 TA7358P最大额定值ELECTRICAL CHARACTERISTICS 比仁$阳值, fm = 1kHz. Af* + JZSkHz. Tm 以5弋CHARACTER 店 TlSYMBOLTESTCIRCUITTEST CONDITIONMIN.TYP.MAX.UNITSupply CurrentCC2& =Q5.28.0mA-3dB Limiting Sensitivityvin(hm)23.D7.DdlBVEMFQuiescent Sensit

22、ivityQs2n.odB.nVEMFConversion Gain3c31dBLowl OSC VoltageVQS圮5匚=15。的口350mVrmsPin !lm ped anteParallel Input Resistancerip13f = 83MH257QPin lirpedariceParallel OutputResi$lance就3325knParallel Output。叩况itanwQjp32.0pFPin ImpedanceParallel InputResistance2.7knParallel Input33PFPin暮 ImpedanceParallel Outp

23、utResistancerop63f= 10.7MHz100knParallel Output Capacitance4.8pFLocalStep VoltageVstop10-91.3V图2-13 TA7358P电特性2.4音频功率放大芯片LM386LM386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。L

24、M386的封装形式有塑封8引线 双列直插式和贴片式。18213645图2-14 LM386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，4-12V or 5-18V外围元件少电压增益可调，20-200低失真度可提供几百mW的功率。它的典型输入阻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 抗为50K。LM386典型应用电路图 2-15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

25、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。 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

26、频信号，第一中频信号 经过陶瓷滤波器后输入到MC3361。 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。 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

27、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1

28、3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

29、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

30、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的中频讯号经 陶瓷滤波器交给455KHz第二中频放大，放大后交给调频检波，经过音频放大再 由第9脚输出，并分两支路，一支路经R4, C18滤除中频455KHz信号并取出音 频讯号交连给VR2音量控制，交给音频功率放大驱动扬声器。另一支路经VR1 静噪位准控制交给静噪滤波放大器再交给

31、静噪控制并由第13脚输出控制Q1及 LM386IC 静音。(3) 音频功率放大电路音频功率放大以LM386, VR2及周边元件构成，此IC提供50倍的放大及0.3W 的输出功率推动喇叭。R9, C26为负反馈网路，改变R9的阻值可调整放大倍数。3天线及双工滤波电路这部分电路由天线、C47、C48、L4组成。由MC2833传来的发射信号，通过 由C47、C48、L4组成的双工滤波器选出本机的发射频率由天线发射出去。4参数选择双向异频，即发话时用一频率，收话时用另一频率。发话、收话互不影响， 收发两部分电路可同时工作。MC283典型电路发射频率的选取是由下表中的数值 决定的，考虑到接受频率51MH

32、z，我们选用一个靠近51MHz的频率，既49.7MHz , 对应这一频率的参数值参照下表：表3-1发射频率的参数选择参照表:OutputRFX1LtL1L2Re1Rb1Cc1Cc2C1C2C3C4C549.7MHZ16.56670.220.22330390333333470334722076MHZ12.65.10.220.221503006810684701220120144.6MHZ12.055.60.150.101502204710681K181233单位:MHZMHZOMohmpFpFpFpFpFpFpF结束语本次毕业设计，不但使我巩固了自己的专业知识，扩展了自己的视野及知识 范围，提高

33、了自己的动手能力，而且对高频电子线路有了更加深刻的理解，尤其 对此次设计涉及到的知识点认识更加深刻，例如调制、解调、混频、放大等等。 同时也熟悉了一些相关的集成芯片，对各个芯片的工作原理、电路结构、以及典 型应用电路有了一定的了解。相信这次设计，会对我以后从事模拟电子线路方面 的工作打下很好的基础。对讲机通信是无线电通信技术的一个应用，其应用范围非常地广泛，如监控 系统、远端控制系统、航空、军事、医疗、大众运输、工厂应用等，远观未 来，我们深信无线通信将是以后重要领域的一个趋势。在无线通信所遭遇到的瓶 颈，莫过于传播时的干扰，还有传播距离的限制，非常容易受到外界地理环境以 及天候等许多因素的干

34、扰影响，而使通话品质大大降低，所以最主要与无线电波 的传输距离、传播环境的反射物与障碍物、以及在通话时的移动速率有关，这些 诸多原因都会衰减无线电波的信号品质。如何解决频率资源缺乏、有效提升系统 容量、提高资讯传输速率和确保通信品质等，将成为我们研究的方向。参考文献1 李哲英等.实用电子电路设计M.北京：电于工业出版杜，1997.2 陈永甫，谭秀华.理代通信系统和信息网M.北京：电子工业出版社，1996.3 陈永等.集群移动通信机和对讲机原理、使用及维修手册M.北京：电子 工业出版社，1997.4 蓝贤芳.新型电话机的使用、原理与维修M.广东科技出版社，1995.5 谢嘉奎，宣月清,冯军.电子线路M.北京：高等教育出版社，2000.致谢关于本课题的设计，首先我们要先感谢我们的指导老师-卢金平老师。在本 文的完成过程中，卢老师注入了极大的精力，给与了很大的帮助。在设计期间卢 老师帮助我理清设计思路，提出有效的改进方案。导师丰富的知识面、严谨的学 风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我受益终生。另外，要感谢母校南昌大学信工学院所有老师与同学四年来对我的关心与支 持，感谢各位老师在学习期间对我的严格要求和敦敦教诲。在我的设计过程中， 老师不厌其烦地为我解答疑难，使我在迷茫中看到了希望的曙光。同时也要感谢 身边同学的热心帮助，没有你们的支持与关心，就没有我今天成功的毕业设计！