一種小型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、一種小型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)        摘要：介紹了一種小型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及其工作原理。系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)單元采用調(diào)頻方式實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的調(diào)制而接收機(jī)單元對(duì)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出原始的音頻信號(hào)。         對(duì)于開(kāi)設(shè)通信原理或高頻電子線路課程的高等院校，相應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)室中最好設(shè)有小型通信系統(tǒng)。這樣既可以幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，又能進(jìn)一步激發(fā)他們對(duì)本專業(yè)的熱愛(ài)與興趣。本文所設(shè)計(jì)的小型通信系統(tǒng)可以很好地滿足這一需求。該通信系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單

2、元組成。一人在發(fā)射機(jī)單元對(duì)著話筒講話，另一人在接收機(jī)單元通過(guò)耳機(jī)便可聽(tīng)到較清楚的話音。1發(fā)射機(jī)單元的設(shè)計(jì)本文中，發(fā)射機(jī)單元采用調(diào)頻方式實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的調(diào)制，并完成調(diào)頻波的發(fā)射。結(jié)構(gòu)上由信號(hào)輸入電路、載波產(chǎn)生電路、調(diào)頻電路、高頻放大電路和調(diào)頻波發(fā)射電路五部分組成。具體電路圖如圖1所示。1.1信號(hào)輸入電路話筒J1將話音轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)后輸入電路。電容C1和電感L1組成隔離支路。電容C1對(duì)音頻信號(hào)中的直流量進(jìn)行隔離。電感L1對(duì)高頻開(kāi)路，從而防止高頻信號(hào)進(jìn)入低頻電路部分；但他可以讓音頻信號(hào)通過(guò)。1.2載波產(chǎn)生電路    三極管T1、電感L2、電容C4，C5、電阻R4，R5，R

3、6，R7構(gòu)成共基組態(tài)的考華茲振蕩電路即電容三點(diǎn)式高頻振蕩電路，產(chǎn)生10.7 MHz的高頻振蕩信號(hào)(載波)。載波的振蕩頻率由L2，C4，C5決定。1.3調(diào)頻電路本電路采用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨反向電壓變化而變化，是一種電壓控制可變電抗元件。電路圖1中，音頻信號(hào)加到變?nèi)荻O管Cx上，而變?nèi)荻O管Cx通過(guò)耦合電容接到載波振蕩器的振蕩回路。當(dāng)受到音頻信號(hào)電壓控制的變?nèi)荻O管接入載波振蕩回路兩端后，便形成振蕩回路總電容的一部分。此時(shí)，振蕩電路的振蕩頻率由C4，C5，Cx，L2共同決定。適當(dāng)選擇變?nèi)荻O管的特性和工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化近似與音頻調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。通過(guò)調(diào)制信號(hào)

4、來(lái)控制變?nèi)荻O管的結(jié)電容，使得振蕩器的輸出頻率隨著音頻調(diào)制信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻，產(chǎn)生等幅的調(diào)頻波。C3是變?nèi)荻O管與振蕩回路之間的耦合電容，同時(shí)起到隔直流的作用。直流偏置電壓通過(guò)R1，R2，R3加到變?nèi)荻O管的負(fù)端，形成變?nèi)荻O管的直流通路。L3對(duì)高頻信號(hào)開(kāi)路，對(duì)低頻信號(hào)短路。這樣，既可以為T1提供直流電壓，同時(shí)又防止高頻信號(hào)通過(guò)電源。C7對(duì)高頻短路，是T1的交流接地點(diǎn)。1.4高頻放大電路T2，R8，R9，R10，R11，L4，C8，C9組成高頻功率放大電路，對(duì)調(diào)頻波進(jìn)行放大。通過(guò)電位器W2，可控制調(diào)頻波的幅度。L5的作用同L3，C10的作用同C7。1.5信號(hào)輸出電路T3，R12

5、，R13，R14組成射極跟隨器，用來(lái)減少負(fù)載對(duì)調(diào)頻電路的影響。輸出信號(hào)通過(guò)耦合電容傳送至天線TP01，向周圍發(fā)射調(diào)頻電磁波。在發(fā)射機(jī)的調(diào)試階段，輸出端可接示波器看輸出調(diào)頻波的波形，還可用頻率計(jì)測(cè)輸出調(diào)頻波的頻率。2接收機(jī)單元的設(shè)計(jì)接收機(jī)單元將天線接收到的高頻小信號(hào)進(jìn)行放大，并從各種信號(hào)和干擾中選出所需信號(hào)，通過(guò)一些裝置恢復(fù)出原始的音頻信號(hào)。通過(guò)耳機(jī)，便可清楚地聽(tīng)到話音。接收機(jī)單元在結(jié)構(gòu)上主要由選頻放大電路、鑒頻電路、低頻功放、接聽(tīng)話音電路組成。具體電路圖如圖2所示。    電路中各元件參數(shù)為：      2.1選頻放大電路天

6、線TP02接收到信號(hào)后，不僅需要對(duì)感應(yīng)得到的高頻小信號(hào)進(jìn)行放大，還需要將有用信號(hào)挑選出來(lái)。選頻放大電路能完成此項(xiàng)任務(wù)。選頻放大電路由放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)組成，且選頻網(wǎng)絡(luò)是放大電路的負(fù)載。用于調(diào)諧的選頻網(wǎng)絡(luò)一般采用LC并聯(lián)諧振回路。具有一個(gè)LC回路的調(diào)諧回路稱為單調(diào)諧回路。為了改善調(diào)諧電路的頻率特性，本文采用雙調(diào)諧回路。雙調(diào)諧回路由2個(gè)彼此耦合的單調(diào)諧回路組成，他們的諧振頻率調(diào)在同一中心頻率上。電路圖2中，三極管T4充當(dāng)放大器的角色，L6，C22，CT1，C23，L7，C24，CT2組成電容耦合雙調(diào)諧回路。L6，C22，CT1為初級(jí)調(diào)諧回路，L7，C24，CT2為次級(jí)調(diào)諧回路，初級(jí)、次級(jí)調(diào)諧回路通過(guò)

7、電容C23進(jìn)行耦合。初級(jí)、次級(jí)調(diào)諧回路都調(diào)諧在輸入調(diào)頻信號(hào)的中心頻率上，從而選取出中心頻率為10.7MHz的有用信號(hào)，并對(duì)有用的高頻小信號(hào)進(jìn)行放大。2.2鑒頻電路    本文采用相位鑒頻器對(duì)調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。    相位鑒頻器由線性移相網(wǎng)絡(luò)和相位檢波器組成。線性移相網(wǎng)絡(luò)就是調(diào)頻調(diào)相變換網(wǎng)絡(luò)，他將輸入的調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率變化轉(zhuǎn)換為相位變化。而相位檢波器能檢出反應(yīng)頻率變化的相位關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了鑒頻。在本電路中，電容耦合雙調(diào)諧回路振蕩放大器就是一個(gè)線性移相網(wǎng)絡(luò)，而相位檢波器由2個(gè)包絡(luò)檢波器組成。    在電容耦合

8、雙調(diào)諧回路振蕩放大器中，次級(jí)調(diào)諧回路與初級(jí)調(diào)諧回路之間存在一定的相位差，而相位差的具體值取決于信號(hào)瞬時(shí)頻率與中心頻率之差即頻偏f的大小。正是由于這種相位關(guān)系與信號(hào)頻率有關(guān)，雙調(diào)諧回路便能完成波形轉(zhuǎn)換，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時(shí)頻率變化的調(diào)頻波，產(chǎn)生了調(diào)幅調(diào)頻波。電路圖2中，二極管D1，D2，電阻R26，R27分別構(gòu)成上下2個(gè)對(duì)稱且特性完全相同的包絡(luò)檢波器，可以將振幅的變化檢測(cè)出來(lái)。雙調(diào)諧回路將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為調(diào)幅調(diào)頻波，使得2個(gè)包絡(luò)檢波器的輸入電壓(二極管兩端電壓)的大小產(chǎn)生了差別。鑒頻器的輸出電壓等于2個(gè)檢波器輸出電壓之差，而每個(gè)檢波器的輸出電壓與其輸入電壓的振幅成正比。因此，鑒頻器的輸出電壓反映了高頻小信號(hào)瞬時(shí)頻偏f的大小，而瞬時(shí)頻偏f與原調(diào)制信號(hào)成正比，這樣就實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻波的解調(diào)，恢復(fù)出原始音頻信號(hào)。2.3低頻功放    解調(diào)出的低頻信號(hào)經(jīng)T5，R28，R29，R30，C28組成的低頻放大電路放大后，通過(guò)耦合電容C27送到耳機(jī)E1，便可轉(zhuǎn)換為較清楚的語(yǔ)音信號(hào)。3結(jié)語(yǔ)在本文基礎(chǔ)上制作出的小型通信系統(tǒng)體積小，重量輕，可在室外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、測(cè)試。該系統(tǒng)單工通信效果較好，若要進(jìn)行雙工通信，應(yīng)事先對(duì)雙方通信