无线对讲和调频收音机的设计

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1、 毕业设计说明书毕业设计说明书毕业设计说明书毕业设计说明书 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 1 ? ? ? ? 2 目 录 摘 要 3 第一章 引言 4 1.1 概述 . 4 1.2 本课题设计的意义 . 5 第二章 系统总体设计 6 2.1 设计要求 6 2.2 无线通信系统的基本工作原理和框图 6 2.3 发射设备的基本原理和组成 7 2.4 接收设备的基本原理和组成 7 2.5 调频方式 8 第三章 无线对讲和调频收音机系统电路设计 . 11 3.1 方案比较和确定 11 3.2 电路模块

2、设计与分析 11 3.2.1 无线对讲电路 . 11 3.2.2 调频收音机电路 . 12 3.3 芯片介绍 . 12 3.4 总体原理图 . 15 第四章 电路安装和调试 . 17 4.1 焊接与安装 . 17 4.2 测试与调整 . 18 第五章 总结 . 19 参考文献 20 致 谢 . 21 附录： 22 3 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

3、-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、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 4 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

4、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

5、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

6、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。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

7、种普通公 5 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 194

8、8 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

9、.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、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

10、技术，使其更快、更强、更实用。 6 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-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

11、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） ，送给受信者，从而完成 信息的传递过程，如图 2-1 所示。 7 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

12、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

13、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统框图如图 2-2 所示。 图 2-2 发射部分框图

14、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 8 （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，必须使

15、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 9 Cj L

16、2 L1 C? Cap C4 Cap c C2 Cap C3 Cap Re Res2 Q uVDQ VCC 图 2-5 变容二极管直接调频电路 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。 C L MK1 Mic2 Q1 Re Res2 C1 Cap Rb1 Res2 Rb2 Res2 C2 Cap VCC 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