无线对讲和调频收音机的设计

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1、毕业设计说明书 课题名称： 无线对讲和调频收音机的设计系 别： 电子信息工程系 专 业： 应用电子技术 班 级： 二一一年六月三日指导教师评语 指导教师(签字)： 年 月 日目 录摘 要3第一章 引言41.1 概述41.2 本课题设计的意义5第二章 系统总体设计62.1设计要求62.2无线通信系统的基本工作原理和框图62.3发射设备的基本原理和组成72.4接收设备的基本原理和组成72.5调频方式8第三章 无线对讲和调频收音机系统电路设计113.1方案比较和确定113.2电路模块设计与分析113.2.1 无线对讲电路113.2.2 调频收音机电路123.3 芯片介绍123.4 总体原理图15第四

2、章 电路安装和调试174.1 焊接与安装174.2 测试与调整18第五章 总结19参考文献20致 谢21附录：22摘 要本设计的核心芯片为D1800，即收音接收专用集成电路，功放部分选用芯片D2822。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，采用专用的发射管，使发射效率和对讲距离大大提高。本设计的调频波段为30MHZ-90MHZ，工作电源电压范围2.5-5V，静态电流13.5mA，信噪比80dB，谐波失真0.8%，输出功率350mA，发射机工作电流18mA，对讲距离50-100米。系统既能收到电台又能相互对讲，具有造型美观、体积小、外围元件少、灵敏度极高、性能稳定、

3、耗电省、输出功率大等优点。关键词：发射模块，放大，振荡，接收模块，芯片D1800第一章 引言1.1 概述无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，能在无通讯网络情况下确保信号畅通，同时可24小时无限制通话。人们通过无线电广播和收音机了解天下大事，增长各方面的知识，欣赏悠扬的音乐，丰富自己的业余生活。可以说，无线电广播和收音机为无数家庭带来了欢乐和愉悦。调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、网址、股市信息等。民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。晶体管收音机以其耗电少，不需交

4、流电源，小巧玲珑，使用方便而赢得人民的喜爱，并逐渐在市场上占据了主导地位，并成为最普及和廉价的电子产品。后来随着科技的进步，逐渐出现了数字广播、卫星广播和网络广播，晶体管收音机也由分立元件，发展出集成电路收音机、数字显示、数字调谐收音机和最新最时髦的无线网络收音机。对讲机和收音机都是操作简单，使用方便的产品，也给人们的生活处事带来很大的帮助。调频广播可以比调幅广播更高的保真度传播音乐和声音。对频率调制而言，话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高。调频广播工作于甚高频段（Very High Frequency，VHF）。频段越高，其所拥有的频率带宽也越大，因而可以容纳更多的电台。对讲机广泛用

5、于宾馆物业、工程施工、救援抢险、旅游景点，物流运输、工厂仓库，能极大减少联络时间，提高联络效率，无线对讲机它具有造型美观、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。在科技日新月异的今天，市场有太多的电子产品。传统调频收音机设计由于体积大、成本高以及生产困难，使得许多高产量的小型便携式应用无法提供调幅收音机功能，例如时钟与便携式收音机、家庭音响、MP3播放机、多功能底座和移动电话。本次设计的无线对讲和收音两用机具有体积小、整合度高、高效能、低耗电和精巧体积的特点。对讲距离在50-100米的范围内，为使电路更简化，设计收音接收专用集成电路芯片D1800，功放选用D2800

6、。系统在应用时不需要网络的覆盖，只需双方发送和接受信号即可对话。1906年，美国的费森登教授在一次无线电通信实验时，在世界上首次用调无线电波发送音乐和讲话，附近的许多无线电通信电台接收到了费森登教授的信号。但是，普通公众是不可能都拥有无线电。要真正实现无线电广播，就要有一种普通公众都能拥有的、专门用于收听声音信号的无线电接收机，即收音机。1910年，随着无线电广播事业的兴起，邓伍迪和皮卡尔德开始研究无线电接收机，他们利用某些矿石晶体进行试验，发现方铅矿石具有检波作用，如果将其与几种简单的元件相连接，就可以以接收到无线电台放送的广播节目。上世纪初，无线电传播技术的研究取得了很大的进展，各种无线电

7、元件，如具有检波作用的二极管和具有放大稳压作用的三极管等相继发明，使无线电远距离发射、接收方面存在的一些难题一一获得了解决，这就为家用收音机的发展提供了技术和物质条件。最早时期的收音机由于使用的是电子管，大多都体积大、耗电多和笨重。直到1948年，美国工程师约翰巴丁等人发明了晶体管，收音机的小型化才得以实现。1955年，首批晶体管收音机几乎同时在美国和日本问世。对讲机技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于Westinghouse的实验室里。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

8、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 本课题设计的意义本课题设计的无线对讲和调频收音机机具有功率小、耗电量小，节约成本。体积小，携带方便，使用方便，在没有网络信号的条件下仍能使用。调频收音机的调频波段为88MHz-108MHz，工作电源电压范围2.5V-5V，静态电流10-20mA，输出功率350mA。本设计把无线对讲机和调频收音机的电路及芯片整合到一起，实现一机两用的功能，使对讲机不再功能单一。本系统有频率选择性

9、、接收灵敏度以及可调式电台搜寻功能，在变化万千的调频广播环境下发挥更高效能。集成度和传统的相比，有了一个更大的提高，系统传送语音信号时的清晰度有了一个更好的提高，在沟通效率上，系统采用更先进的技术，使其更快、更强、更实用。第二章 系统总体设计2.1设计要求设计并制作一个无线对讲和调频收音机，基本要求有：（1）系统传送一路语音信号，其发射频率在20MHz40MHz之间自行选择，发射功率自行选择，射频信号带宽及调制方式自定，收发通信距离不小于20米；（2）发射机的输入采用话筒方式，接收机用耳机收听语音信号，采用电池供电；（3）调频收音机的调频波段为88MHz-108MHz，工作电源电压范围2.5V

10、-5V，静态电流10-20mA，输出功率350mA。2.2无线通信系统的基本工作原理和框图 图2-1无线通信系统组成框图无线通信系统由发射设备、传输媒质和接收设备构成，其中发送设备包括变换器、发射机和发射天线三部分；接收设备包括接收天线、接收机和变换器三部。信息源发出需要传送的信息，由变换器将这些要传送的声音或图像信息变换成相应的电信号，然后由发射机把这些电信号转换成高频振荡信号，发射天线再将高频振荡信号转换成无线电波，向空间发射无线电波经过自由空间到达接收端，接收天线将接收到的无线电波转换成高频振荡信号，接收机把高频振荡信号转换成原始电信号，再由变换器还原成原来传递的信息（声音或图像等），送

11、给受信者，从而完成信息的传递过程，如图2-1所示。2.3发射设备的基本原理和组成在无线对讲部分，待传送的音频信息由变换器转换成相应的电信号。一般来说，这些电信号的频率较低，频带较宽，若把这些信号直接以电磁波形式从天线辐射出去，则会出现以下问题：（1）无法制造合适尺寸的天线。（2）无法选择所要接收的信号。因而，要实现无线通信，首先必须让各电台发射频率不同的高频振荡信号，再把要传送的信号装载到这些频率不同的高频振荡信号上，经天线发射出去，这样既缩短了天线尺寸，又避免了相互干扰。调制的作用就是把待传送的信号装载到高频振荡信号上。在无线通信接收设备中，必须把空间传来的电磁波接收下来，选出所需的已调波信

12、号，并把它还原为原来的调制信号，以推动输出变换器，获得所需的信息，这个过程需要解调来完成，解调的作用就是从高频已调波中取出原调制信号。高频载波通常是一个正弦波振荡信号，有振幅、频率和相位三个参数可以改变，因此，用调制信号对载波进行调制就有调幅、调频和调相三种方式。（1）调幅。载波的频率和相位不变，载波的振幅按调制信号的变化规律而变化。调幅获得的已调波成为调幅波。（2）调频。载波的振幅不变，载波的瞬时频率按调制信号的变化规律而变化。调频获得的已调波成为调频波。（3）调相。载波的振幅不变，载波的瞬时相位按调制信号的变化规律而变化。调相获得的已调波成为调相波。调频和调相统称为调角。发射原理部分工作系

13、统框图如图2-2所示。图2-2 发射部分框图2.4接收设备的基本原理和组成无线通信接收设备的工作过程与发射设备相反，它的任务是把空间传来的电磁波接收下来，选出所需的已调波信号，并把它还原为原来的调制信号，以推动输出变换器，获得所需的信息。从高频已调波中取出调制信号的过程成为解调。由于已调波的调制方式有三种，因此解调也有三种方式，即检波（调频波的解调）、鉴频（调频波的解调）和鉴相（调相波解调）。接收系统由接收天线接收从空间传来的电磁波并感生出微小的高频信号，高频放大器从中选择出所需的信号并进行放大。接收原理部分工作系统框图如图2-3所示。图2-3 接收部分框图2.5调频方式 为了有效地传输信号，

14、必须使传输系统不产生对信号的失真，并能防止外来的干扰。在调幅制中，调幅接收机容易受到各种以幅度出现的干扰，如天电干扰、工业干扰等，由于它们的频带很宽，干扰容易进入接收机，这样就会掩盖了正常信号的接收。但对调频制来说，信号的传输是以频率的变化而出现的，幅度干扰对它的作用大大减小了，可以的大大地提高传输信号的抗干扰的性能。 实现调频的方法有直接调频法和间接调频法两种。直接调频法是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率而实现的调频方法。常用的直接调频电路有变容二极管（或电抗管）调频电路、晶振调频电路和集成调频电路等，变容二极管的符号如图2-4所示。图2-4 变容二极管符号图2-5 变容二极管直接调频电

15、路变容二极管直接调频电路如图2-5所示。目前常用的载波振荡器为LC振荡器。如果将变容二极管的可控电容参与回路电容，并用调制信号u去控制变容二极管的电容量，就可直接改变LC振荡器的振荡频率，构成变容管直接调频电路，如图2-6所示，图中C2、C3、C4对载频视为短路；L1对载频视为开路；C1对u视为短路；变容二极管的电容Cj与L2构成振荡回路，图2-6为可变电容器的调频电路。图2-6 可变电容器调频电路间接调频是利用调相电路间接的产生调频波。间接调频的最大优点是频率稳定度高，因此，它广泛的用于广播发射机和电视伴音发射机中，间接调频的原理框图如图2-7所示。图2-7 间接调频原理框图第三章 无线对讲

16、和调频收音机系统电路设计3.1方案比较和确定方案一：发射试用调频无线送话器，接收采用集成电路KC538，具有中频放大、鉴频和音频功率放大等功能。KC538中频放大器采用三级差分放大器，故有增益高和调频抑制比好的特点。方案二：采用集成电路D1800，它作为收音机接收专用集成电路，功放部分则用D2800。电路具有体积小、外围元件少灵敏度极高、性能稳定等优点。综上电路，接收频率和工作电流都在要求范围之内，具有良好的抗干扰能力，经过相对比较，方案二更具有简洁性，电路不复杂。因此，本系统采用方案二设计。3.2电路模块设计与分析3.2.1 无线对讲电路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

17、；第二级为发射部分，采用专用的发射管使发射效率得到提高。发射机原理：驻极话筒将声音信号转换为变化着的电信号，经过Rl，R2、Cl阻抗均衡后，由VT1进行调制放大。C2、C3、C4、C5、Ll以及VTl集电极与发射极间的结电容Cce构成一个LC振荡电路，在调频电路中，很小的电容变化也会引起很大的频率变化。当电信号变化时，相应的Cce也会有变化，这样频率就会有变化，就达到了调频的目的。经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2，通过TX、C7向外发射调频信号，如图3-1。 图3-1 LC振荡电路3.2.2 调频收音机电路接收机部分原理：调频信号由TX接收，经C9耦合到IC1的19脚内的混频电

18、路。IC1第1脚为本振信号输入端，内部为本机振荡电路，L4、C、C10、C11等元件构成本振的调谐回路。在IC1内部混频后的信号经低通滤波器后得到10.7MHz的中频信号,中频信号由IC1的7、8、9脚内电路进行中频放大、检波。7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容。10脚外接电容为鉴频电路的滤波电容。此时，中频信号频率仍然是变化的，经过鉴频后变成变化的电压，这个变化的电压就是音频信号，经过静噪的音频信号从14脚输出耦合至12脚内的功放电路，第一次功率放大后的音频信号从ll脚输出，经过R10、C25、RP，耦合至IC2进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音，如图3-2。图3-2 本振的调谐回路3

19、.3 芯片介绍本设计的核心芯片选用D1800，它作为收音接收专用集成电路，功放部分选用D2822。D1800 为单片FM/AM收音机电路，FM部分包含混频，FM本振中放，FN鉴频，静噪，低通滤波器等；AM 部分包括高放检波，此外还有音频驱动级和功放电路，用一块D1800 电路和少数外围元件，可制作完整的收音机。该芯片工作电源电压范围为2.5V5V。该芯片采用密间距的22脚双列直插封装，图3-3为D1800内部结构图。 图3-3 D1800内部结构图D1800引脚端功能如表3-1。表3-1 D1800引脚端功能D2822是一块功放芯片，第一次功率放大后的音频信号从D1800芯片输出，经过R10、

20、C25、RP耦合至D2822芯片进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音，该芯片包含两个放大二极管，工作电源电压范围为2.5V5V。采用密间距的8 脚双列直插封装，图3-4为D2822内部结构图。图3-4 D2822内部结构图从图上我们可以看出该芯片的各个引脚的功能：1号脚为左输出，2号脚为电源正极，3号脚为右输出，4号脚为电源负极，5号脚为右输入（负），6号脚为右输入（正），7号脚为左输入（负），8号脚为左输入 3.4 总体原理图图3-5 总体原理图图3-5中，驻极话筒将声音信号转换为变化着的电信号，经过Rl，R2、Cl阻抗均衡后，由VT1进行调制放大。C2、C3、C4、C5、Ll以及VTl集

21、电极与发射极间的结电容。Cce构成一个LC振荡电路，在调频电路中，很小的电容变化也会引起很大的频率变化。当电信号变化时，相应的Cce也会有变化，这样频率就会有变化，就达到了调频的目的。经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2，通过TX、C7向外发射调频信号。调频信号由TX接收，经C9耦合到IC1的19脚内的混频电路。IC1第1脚为本振信号输入端，内部为本机振荡电路，L4、C、C10、C11等元件构成本振的调谐回路。在IC1内部混频后的信号经低通滤波器后得到10.7MHz的中频信号,中频信号由IC1的7、8、9脚内电路进行中频放大、检波。7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容。10脚外接电

22、容为鉴频电路的滤波电容。此时，中频信号频率仍然是变化的，经过鉴频后变成变化的电压，这个变化的电压就是音频信号，经过静噪的音频信号从14脚输出耦合至12脚内的功放电路，第一次功率放大后的音频信号从ll脚输出，经过R10、C25、RP，耦合至IC2进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音。第四章 电路安装和调试4.1 焊接与安装焊接和元器件装配是电子、电气产品生产及其维修的重要技术和工艺。它在电子、电气产品生产过程中应用十分广泛。焊接和装配质量的好坏，直接影响产品质量。装接电路的主要工作是在电路板上焊接电子元器件，焊接质量的好坏直接影响电路板的性能，因此，掌握焊接工艺对于保证焊接质量有重要意义。在焊

23、接过程中，一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路，按如下步骤进行焊接：（1）清查元器件的质量，并及时更换不合格的元件；（2）确定元件的安装方式，由孔距决定，并对照总体原理图；（3）将元器件弯曲成形，可用立式插装，尽量将字符置于易观察的位置，符应从左到右，从上到下。以便于以后检查，将元件脚上锡，以便于焊接；（4）插装。应对照原理图对号插装，有极性的元件要主意极性，如集成电路的脚位等；（5）焊接。各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊、短路。有些元件焊接速度要么快，以免烫坏；（6）焊接后剪去多余引脚，检查素有焊点，并对照电路图仔细检查，确保焊接无误。对焊点的基本要求：（1） 焊点要有足够的

24、机械强度。（2） 焊点可靠，具有良好的导电性。（3） 焊点表面要光滑、清洁。安装注意事项：（1）由于本电路工作频率较高，安装时请尽量紧贴线路板，以免高频衰减而造成对讲距离缩短；（2）焊接前应将双联用一定的方式固定在电路板上，并剪去双联拨盘圆周内多余的引脚再焊接；（3）插装集成电路时一定要主意方向，保证焊接时方便其他元器件的摆放；4.2 测试与调整电路板插焊完成后经查确认无误就可将显示联接上进行通电试验，经过认真仔细检查后即可通电调试，正常情况下应该是喇叭有声音，然后进行接收频率范围的调整：（1）收音部分的调整首先用万用表100mA电流档（只要小于50mA档即可）的正负表笔分别跨接在地和K的GB

25、-之间，这时的读数应在10-15mA左右，这时打开电源开关K，并将音量开至最大，再细调双联，这时应收得到广播电台，若还收不到应检查有没有元件装错，焊接时接线有没有短路或开路，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。排除故障后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率就调好了。如果在低端收不到这个电台，说明应增加L4的匝数，在高端收不到这个电台，说明应减少L4的匝数，直至这两个电台都能收到为止。调整时应注意请用无感起子或牙签拨动L4的松紧度。当L4拨松时，这时的频率就增高，

26、反之则降低。（2）发射（或对讲）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，直到有啸叫声为止，然后再拉开距离对着驻极体讲话，若有失真，则可以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，使距离拉得更开，信号更稳定。若要实现对讲，按同样的方法进行调整，这样可以实现互相保密也不至于相互干扰，这样一台无线对讲和调频收音机就实现了。第五章 总结大学，在这美好的时间里学到的东西有太多，现在就是要表现出来，应用到实际中去，所以毕业设计是每

27、个大学生必须要做的事。在多次选题之后，我所选的设计课题是“无线对讲和调频收音机”。在科技飞速发展的今天，市场有不少对讲和调频收音机的产品，但是希望用最简单的设计来完善所要求的功能。本设计体积小，元件少，灵敏度高，性能稳定等的优点。在课题开始的时候，最主要的是搜集资料，在老师的指导下，通过各种渠道来开展准备工作。通过网络、图书馆搜集相关学术论文、名师著作，书籍等。通过几个星期的深入学习，搜集了和毕业设计有关的资料，把这些资料都保存起来，以防以后会用到之处。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，在刚开始的两个星期先要做开题报告，经过几次更改，终于完成了开题报告。开题报告完成之后随即进入紧

28、张而有序的论文写作。在设计开始后的每个星期都要交一份周报表，记录着一个星期的进度和所做的事情。我撰写了初稿，并加入了自己新颖的见解，我多次与老师电话或短信以及利用E-mail进行沟通，听取老师好的建议，积极采纳。在毕业论文的初稿中，也在考虑硬件的进度，希望在论文完成之前硬件也应该做出来并调试好。第一次老师将我的论文修改后及时反馈给我，看了之后才发现论文中的问题很多，特别是论文的格式。至此，我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，只要自己认真对待，什么事都不是问题。优秀的论文不是写出来的，而是修改出来的，这需要的是耐心，还要用心，在经过反复的修改，反复的确认，每当无法继续的时候，不知道再

29、写什么时，我就会出现浮躁的情绪，但是我没有放弃，而是适时地调节自己的心态，在同学老师的帮助下，完成了初次的设计。越是不懂的东西才要去学，在学习的过程中收获了很多，其中一点就是互相学习是最好的学习途径，所以老师也给了几个模板让我们参考格式是怎么安排的，包括很多细节，自己一定要注意。在论文写的差不多的时候，该焊接电路板了，所以自己通过各种方式也采购了所需元器件，自己进行焊接，根据原理图的排布来完成硬件的设计。在经过多次焊接和测试之后发现电路没什么太大的反映，自己深深的体会到了真的想做好一件事真的不是那么容易的。在整个毕业论文设计的过程中我学到了做任何事情所要有的态度和心态。在工作中要学会与人合作的

30、态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。毕业设计结束了，我的大学生活也结束，但我的学习生涯还在继续！参考文献1 孙崇德，何学淡，何锡年等.无线电电子学M.北京：人民教育出版社，1978: 18-22.2 孙指乐，郁景祉.精选无线电小制作24例M.北京：人民邮电出版社，2001: 45-47.3 陈有卿，谢刚.新颖电子模块应用手册M.北京：机械工业出版社，2004: 121-122. 4 张殿阁.业余电子制作电路技术手册M.北京：科学出版社，2003: 38-42.5 林春芳.高频电子线路M.北京：电子工业出版社，2007: 46-47.6 张存礼，韩爱娟.电子技术综合实训M.北

31、京：北京师范大学出版社，2005: 77-79.致 谢大学生活即将结束，毕业设计是对我大学里所学的知识进行一次综合性的应用，也就显的特别的有意义也特别重要。在这三年的时间里，不是很长，但也不是太短，不过有太多的回忆。对于各位老师，你们在学习的道路上给了我太多的帮助，我都会记在心上的，你们对我的期望，我会努力去实现的。对于各位同学，你们在生活的细节中给了我太多的关心。因为你们，我度过了难忘的三年时光，因为你们，我的生活多了很多微笑。本设计的顺利完成离不开老师和同学，感谢各位为我提供过方便以及帮助的老师和同学，要特别感谢我的指导老师的关怀和教导！附录：元器件清单序号名称信号与规格位号数量1集成块U

32、CT1800(D1800)IC112D2822IC213高频三极管9018VT1、VT224发光二极管红LED15驻极体话筒50dBBM16扬声器8BL17电感线圈5TL1、L3、L4386TL219电位器5KRP110 电阻器120R11114.7KR211236KR3113100R411410KR51151KR61165.1KR7、R8217560R91182.2KR1011947R1112015R12121330R13122双联电容CBM-223FC123 瓷片电容102C212439PC3、C7、C8、C1142568PC41266PC5、C622715PC912810PC10129223C12、C13230 瓷片电容221C1413118PC1513275PC16133101C17134103C18、C21、C22C28、C29、C316353633PC19137153C20、C26238104C23、C25239电解电容220uC24、C302400.47uC114110uC27142按钮开关K1143耳机插座J1