單工無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)方案

1、單工無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)方案摘要無(wú)線對(duì)講機(jī)不僅是移動(dòng)通信中的專業(yè)無(wú)線通信工具，也是一種能夠滿足人們?nèi)粘Ｐ枨蟮木哂邢M(fèi)產(chǎn)品特征的消費(fèi)工具。顧名思義，移動(dòng)通信就是一方與另一方在移動(dòng)中的通信。包括移動(dòng)用戶到移動(dòng)用戶，移動(dòng)用戶到固定用戶，當(dāng)然也包括固定用戶到固定用戶。無(wú)線對(duì)講機(jī)是移動(dòng)通信的一個(gè)重要分支。本文以無(wú)線單工調(diào)頻對(duì)講機(jī)為例，給出了一個(gè)設(shè)計(jì)和制作無(wú)線對(duì)講機(jī)的完整過(guò)程。包括技術(shù)指標(biāo)的提出、電路原理的分析、測(cè)試和調(diào)整的方法。關(guān)鍵詞:調(diào)頻收音機(jī)單工對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諢o(wú)線電的基本知識(shí)掌握單元模擬電路。掌握制造工藝，重點(diǎn)是調(diào)試方法。測(cè)量和調(diào)整技能設(shè)計(jì)制作單工調(diào)頻對(duì)講機(jī)，實(shí)現(xiàn)A、b兩點(diǎn)間的單工語(yǔ)音傳輸服務(wù)。

2、設(shè)計(jì)制造對(duì)講機(jī)發(fā)射單元，發(fā)射頻率約30MHZ，發(fā)射功率大于1W(在75天線上測(cè)量)，調(diào)制方式為調(diào)頻，最大調(diào)制頻率偏差 3kHz。對(duì)講機(jī)接收單元設(shè)計(jì)制造，接收頻率與發(fā)射頻率相同，接收靈敏度5uV，音頻輸出功率50mw。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?包括技術(shù)指標(biāo))收發(fā)器頻率:30MHz33MHz中頻中心頻率:10.7MHz中頻中心頻率:455KHz調(diào)制模式:調(diào)頻通信方式:同頻單工。音頻輸出功率:50mw接收靈敏度:5uV最大調(diào)制頻率偏移: 3kHz電壓:9v軟硬件設(shè)計(jì)方案對(duì)講系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩個(gè)單元組成，每個(gè)部分又由幾個(gè)小單元電路組成。結(jié)構(gòu)框圖如下:在該方案中，對(duì)講機(jī)的收發(fā)狀態(tài)是通過(guò)切換電源來(lái)實(shí)現(xiàn)的。各部分的功能如下

3、:(一)接收單位1.輸入選頻網(wǎng)絡(luò):該部分主要用于選擇外部信號(hào)的頻率，限制強(qiáng)信號(hào)的幅度。此外，由于天線與第一級(jí)高頻放大器之間的阻抗差異較大，網(wǎng)絡(luò)有阻抗變換的任務(wù)。2.高頻放大器:這部分的頻率選擇性直接關(guān)系到接收機(jī)的選擇性和鏡像抑制的性能參數(shù)。3.混頻電路和本振電路:這部分的主要任務(wù)是將來(lái)自前一級(jí)放大器的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定頻率約為10.7MHz的中頻信號(hào)，以便進(jìn)一步進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。4.雙頻混頻電路和本振電路:該部分的任務(wù)是將前一級(jí)送來(lái)的10.7MHz中頻信號(hào)連續(xù)轉(zhuǎn)換為455KHz中頻信號(hào)。中頻放大電路:放大轉(zhuǎn)換后的中頻信號(hào)。鑒頻電路:實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的解調(diào)。以上三部分可以用一個(gè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，芯片的型號(hào)為M

4、C3361P。5.靜噪電路:由高通有源濾波器和電壓比較器兩級(jí)運(yùn)算放大器組成。任務(wù)是選擇高于音頻(6KHz)的白噪聲信號(hào)，同時(shí)放大交流電壓。5.音頻放大:放大解調(diào)后的音頻信號(hào)，以足夠的功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載(揚(yáng)聲器)。使用LM386芯片。(2)發(fā)射裝置1.麥克風(fēng)放大電路:這部分的主要任務(wù)是通過(guò)聲電轉(zhuǎn)換將人的聲音轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，放大到FM電路要求的電壓值，配合FM電平就能很好的工作。2.晶體倍頻電路:該部分的主要任務(wù)是為發(fā)射機(jī)提供參考頻率信號(hào)源，使語(yǔ)音信號(hào)對(duì)高頻載波信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。3.高頻放大器和激勵(lì)放大電路:這兩部分主要用于功率放大。因?yàn)橹罢{(diào)制產(chǎn)生的載波信號(hào)很弱，功率只有幾毫瓦，有效傳輸距離只有幾米。

5、為了使對(duì)講機(jī)能可靠地進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，需要進(jìn)一步放大載波的功率，使發(fā)射天線的輻射功率達(dá)到1W-2W。4.最后的高頻功放電路:對(duì)激勵(lì)級(jí)發(fā)出的高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，保證有足夠多的高頻信號(hào)送到天線進(jìn)行發(fā)射。5.帶通濾波電路:因?yàn)楦哳l信號(hào)不僅是主頻信號(hào)F.的高次諧波成分。這些諧波信號(hào)一旦與主波信號(hào)一起傳輸，就會(huì)對(duì)其他接收設(shè)備造成嚴(yán)重干擾。因此，在信號(hào)發(fā)送到天線之前，必須進(jìn)行諧波濾波。各電路功能及電路實(shí)現(xiàn)原理分析(一)接收電路1.輸入頻率選擇網(wǎng)絡(luò)輸入頻率選擇網(wǎng)絡(luò)是拉桿天線和接收機(jī)高頻放大器輸入端之間的信號(hào)耦合網(wǎng)絡(luò)。主要完成外部信號(hào)的選頻和強(qiáng)信號(hào)的限幅。由于天線與第一級(jí)高頻放大器之間存在較大的阻抗差，輸入選

6、頻網(wǎng)絡(luò)要完成阻抗變換任務(wù)。輸入頻率選擇網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖如圖1所示。圖一。輸入濾波網(wǎng)絡(luò)電路外部信號(hào)通過(guò)75棒狀天線進(jìn)入電路后，先經(jīng)過(guò)C1、C2、C3、L1、L2組成的帶通濾波網(wǎng)絡(luò)濾波，再送到B1、C28組成的并聯(lián)諧振電路進(jìn)行選頻。并聯(lián)諧振電路的諧振點(diǎn)被選擇在接收信號(hào)的中心頻率f0，并且除f0之外的信號(hào)被衰減。B1抽頭分壓部分耦合接入方式主要用于天線與電路的阻抗匹配，滿足天線輸出網(wǎng)絡(luò)的低輸出阻抗與BG8的高輸入阻抗之間的阻抗轉(zhuǎn)換。為了防止發(fā)射電路工作時(shí)天線上產(chǎn)生的高頻電壓(20Vpp以上)擊穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管BG8的柵極，電路中增加了一個(gè)由二極管D1和D2組成的限壓電路。利用二極管低正向壓降(0.7V

7、)的特性，將輸入電壓限制在0.7V以下，以保證高壓放電晶體管的安全。2.高頻選擇放大器如果接收機(jī)要有高接收靈敏度和高選擇性，高頻放大器的性能就非常重要。高放大器的小信號(hào)電壓增益將直接影響接收靈敏度。而高功放級(jí)的選頻性能會(huì)直接影響接收機(jī)選擇性、鏡像抑制等性能指標(biāo)參數(shù)。高壓放電電路的電路原理如圖2所示。圖二。高頻放大級(jí)電路原理本設(shè)計(jì)中，負(fù)責(zé)高頻放大的放大管為BG8，選用高頻雙柵場(chǎng)效應(yīng)管(3SK122)。由于其雙柵極輸入功能，信號(hào)和DC偏置可以分別施加于兩個(gè)柵極。它們互不影響，有效降低了功率噪聲對(duì)放大器的影響。確保了高頻放大器電路的低噪聲系數(shù)。為了提高放大器的交流增益，電路采用共源放大設(shè)計(jì)。在漏極電

8、路中串聯(lián)一個(gè)由C32和B2組成的并聯(lián)諧振電路，進(jìn)一步提高了電路的選擇性，有效提高了接收機(jī)的靈敏度。3.混頻器電路和本地振蕩器電路。這部分電路的主要作用是將前一級(jí)放大器的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定頻率的中頻信號(hào)?；旌螴F信號(hào)保持原始調(diào)制模式、調(diào)制容量和信號(hào)頻譜不變。由于混頻后的中頻信號(hào)中心頻率相對(duì)較低，頻帶較窄，所以可以很容易地用通用體濾波器進(jìn)行濾波。目前常用的通用過(guò)濾器多為陶瓷過(guò)濾器，具有體積小、運(yùn)行穩(wěn)定、過(guò)濾效果好等優(yōu)點(diǎn)。常用的有10.7MHz和455KHz。在本設(shè)計(jì)中，他們完成第一和第二中頻的頻率選擇和濾波任務(wù)?；祛l器電路的原理圖如圖3所示。圖3?；祛l器電路的電路原理圖要變換高頻信號(hào)的頻率，就要把

9、本振電路、混頻器、選頻電路結(jié)合起來(lái)。以前高頻場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)不成熟的時(shí)候，混頻級(jí)的混頻管大部分由高頻小功率三極管承擔(dān)。由于三極管工作時(shí)的工作噪聲，三極管混合后產(chǎn)生的噪聲一直是困擾人們的難題。隨著場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)的進(jìn)步和完善，場(chǎng)效應(yīng)管被廣泛應(yīng)用于高頻電路中。FET是混頻電路中理想的非線性混頻器，因?yàn)樗哂袆?dòng)態(tài)寬度、低噪聲系數(shù)和高輸入阻抗。在該混頻器電路中，使用高頻雙柵極FET“3sk 122”作為混頻器。由于“3SK122”具有雙門輸入功能，信號(hào)輸入和本振輸入互不干擾，大大提高了混頻電路的指標(biāo)和參數(shù)。從圖中可以看出，高頻信號(hào)通過(guò)C32直接送到混頻管的柵極G1，而本振信號(hào)直接注入柵極G2。從混頻器的注

10、入方式來(lái)看，相當(dāng)于三極管混頻器的共基極注入混頻器電路。這種方法具有本振幅度小、混頻增益高的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中，本振電路采用晶體管三倍頻振蕩器，振蕩管由BG10承擔(dān)，電容C40和C41與晶體JT2組成諧振網(wǎng)絡(luò)，其中C40和C41為分壓電容。調(diào)整它們的比率可以改變振蕩器的電壓反饋系數(shù)。振蕩器的參考頻率f0由晶體決定。在振蕩器BG10的集電極電路中，串聯(lián)了一個(gè)由C39和B5組成的并聯(lián)諧振選頻電路，負(fù)責(zé)從電路中選取振蕩器的三次諧波，完成f0的三次頻率輸出。調(diào)節(jié)時(shí)，諧振電路的固有諧振點(diǎn)應(yīng)略低于f0的三次頻率。因?yàn)檎袷幤鞯闹行念l率是f0，所以由C30和B5組成的環(huán)路的諧振點(diǎn)是3f0，這對(duì)于第三頻率來(lái)說(shuō)相當(dāng)于電

11、阻。然而，對(duì)于基頻信號(hào)頻率f0振蕩電路，并聯(lián)諧振電路是電容性的。由于等效容抗很小，可視為交流短路，因此不會(huì)破壞振蕩器的工作條件，使振蕩器正常工作。為了使晶體精確地以其標(biāo)稱頻率f0振蕩，在振蕩電路中有一個(gè)微調(diào)電容器C37與晶體串聯(lián)。通過(guò)微調(diào)該電容器，可以微調(diào)振蕩器的諧振頻率F0。該振蕩器電路的交流等效電路圖如下圖4所示。從圖中可以看出，振蕩器工作時(shí)，AC實(shí)際上可以等效為一個(gè)改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩器電路。圖4。晶體倍頻振蕩器的交流等效圖混頻后得到的10.7M中頻信號(hào)被B4和C36組成的并聯(lián)諧振電路選擇，通過(guò)B4的次級(jí)線圈送到陶瓷濾波器JT4再次進(jìn)行10.7M選頻處理。JT4是一款0.7米帶通陶瓷濾波

12、器。其電學(xué)特性與晶體相似，但品質(zhì)因數(shù)Q值較低。陶瓷濾波器常用于頻率穩(wěn)定性要求較低的固定頻率濾波電路和振蕩器電路。陶瓷濾波器因其免調(diào)試特性而被廣泛使用。市場(chǎng)上常見(jiàn)的有二端式、三端式、五端式。二端型多用于振蕩電路，三端和五端瓷濾波器常用于濾波電路。4.雙頻混頻、限幅中間放大器和鑒頻電路在超外差接收電路中，混頻電路、中間放大電路和鑒頻電路是必不可少的單元電路，元件多，電路復(fù)雜，調(diào)整不便。在本設(shè)計(jì)中，接收電路采用摩托羅拉的FM接收集成芯片MC3361，包括兩個(gè)混頻單元、兩個(gè)本振、鑒頻器、靜噪電路等功能單元。只需要幾個(gè)外部元件就可以構(gòu)成一個(gè)性能出色的FM接收機(jī)。同時(shí)，該芯片具有接收靈敏度高、靜態(tài)功耗低、

13、工作電壓寬的優(yōu)點(diǎn)。MC3361的原理框圖和引腳名稱如下圖5所示。圖5。5的框圖和引腳名稱。MC3361MC3361有雙列直插式封裝和mini-SMD封裝，兩者的性能指標(biāo)完全一致。主要電氣技術(shù)指標(biāo)如下:工作電源電壓為2v-8v。工作電流為3.6毫伏(Vcc -4V)中等放大器極限靈敏度為2 V。中等放電電壓增益60db(455KHz)極限頻率為60MHz。由MC3361組成的雙頻混頻、中間放大電路和鑒頻電路的原理圖如下圖6所示。接收器所需的大部分電路都被集成電路所取代。但由于大容量的電容、電感、應(yīng)時(shí)晶體等元件不能用PN結(jié)合成，所以被當(dāng)作外接元件處理。圖6。雙頻混頻、中頻放大器、鑒頻和靜噪電路原理

14、圖5.靜噪電路從圖6中可以看出，MC3361的第9腳到第13腳的外部電路比較復(fù)雜，使用的元器件比較多。這是因?yàn)橐话愕膶?duì)講機(jī)必須有靜噪處理電路，靜噪電路的種類很多，所以集成電路只有在部分預(yù)置了兩級(jí)運(yùn)算放大器電路，在應(yīng)用中可以根據(jù)電路要求選擇外部元件。所設(shè)計(jì)的靜噪電路由一個(gè)高通(音頻高端)有源濾波器和一個(gè)帶兩級(jí)運(yùn)算放大器的電壓比較器組成。它的任務(wù)是選擇高于音頻(6KHz)的白噪聲信號(hào)，同時(shí)放大交流電壓。對(duì)放大后的噪聲電壓進(jìn)行倍頻檢測(cè)和濾波。經(jīng)過(guò)上述處理后，我們將得到一個(gè)與噪聲信號(hào)成正比的DC電壓。然后，用DC電壓控制音頻放大器電源的通斷，以保證聽(tīng)筒在沒(méi)有收到通話信號(hào)時(shí)能保持靜音。同時(shí)，由于音頻放大

15、級(jí)的電源斷開(kāi)，節(jié)約了電能。擴(kuò)展靜噪控制的整個(gè)電路圖如下圖7所示。圖7。靜噪控制電路圖在圖中，它指的是MC3366引腳。從圖中可以看出，MC3361鑒頻后的信號(hào)從1號(hào)引腳輸出，經(jīng)過(guò)由C59、R40、C58、R39組成的L型濾波器濾波后，分成兩路輸出。一路通過(guò)R39和C55發(fā)送到音量電位計(jì)W1，另一路通過(guò)C57發(fā)送到靜噪調(diào)節(jié)電位計(jì)W2。由于送到W2的信號(hào)中含有噪聲信號(hào)的高頻成分，這些噪聲被送到由T1組成的帶通放大器進(jìn)行電壓放大，使得放大后的噪聲具有一定的幅度，經(jīng)過(guò)D6和D7倍壓檢測(cè)后得到DC電壓值。然后，該電壓被發(fā)送到后級(jí)中由T2構(gòu)成的電壓比較器，用于電壓比較。一旦反相輸入電壓高于非反相端的電壓值

16、(2.5V)，比較器的輸出電平就會(huì)從0翻轉(zhuǎn)到1，從而控制晶體管BG14和BG13的導(dǎo)通和截止，切斷音頻電路的電源。從而完成信號(hào)采樣、噪聲濾波、噪聲放大、檢測(cè)、電壓比較、功率控制等過(guò)程?？傊?，靜音電路切斷音頻功放級(jí)的電源，實(shí)現(xiàn)靜音。控制靜噪的方法有很多種，可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同的電路形式來(lái)完成靜噪任務(wù)。6.音頻功率放大器電路我們之前已經(jīng)了解了接收機(jī)電路從接收RF信號(hào)到解調(diào)音頻信號(hào)的整個(gè)過(guò)程。但以上信號(hào)都是以電壓信號(hào)處理的方式進(jìn)行處理和傳輸?shù)?。為了得到我們能夠識(shí)別的聲音信號(hào)，我們需要將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電聲信號(hào)。因?yàn)殍b頻器得到的信號(hào)電壓幅度小，信號(hào)弱，不能直接推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。因此，有必要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行功

17、率放大。音頻功放電路可以采用低功率、低電壓的音頻功放電路LM386，它具有靜態(tài)功耗低、工作電壓寬、頻帶寬、體積小等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的低功率音頻功放電路。其主要指標(biāo)參數(shù)如下:工作電源電壓為3V12V。工作電流3mA(Vcc=4V)最大輸出功率為660MW交流電壓增益20200信號(hào)失真0.2LM386的引腳圖和音頻功率放大器應(yīng)用電路如圖8和圖9所示。圖8。LM386引腳圖圖9。9的應(yīng)用電路圖。LM386音頻功率放大器如圖所示，LM386的交流電壓增益可以通過(guò)外部元件調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)引腳在引腳1和引腳8之間。通過(guò)在引腳1和引腳8之間連接一個(gè)10f電容和一個(gè)2.2K電位計(jì)，可以在26 dB至46 dB

18、范圍內(nèi)控制放大器的電壓增益。如果增益要求不高，也可以不連接引腳1和8。此時(shí)，放大器的最小放大值約為26db。LM386的引腳4和引腳6是電源引腳，引腳4接地，引腳6是電源端子。電壓不得高于+12V，否則會(huì)損壞電路。2.引腳3是音頻信號(hào)輸入端，可以選擇同相輸入或反相輸入。使用時(shí)，只需將未使用的輸入接地即可。管腳5是電源輸出端，使用時(shí)必須串聯(lián)一個(gè)DC隔離電容連接揚(yáng)聲器。串聯(lián)電容一般選擇47 f-470 f。電容越大，低音效果越好。可以選擇4-32的小音箱。使用時(shí)一定要防止音箱短路，否則會(huì)因耗電過(guò)大而燒壞電路。7腳為高頻交流濾波端子，可根據(jù)需要選擇100 PF-10 F的濾波電容。7.DC穩(wěn)壓電源電

19、路穩(wěn)壓電路是為了防止電壓波動(dòng)時(shí)電路影響整個(gè)電路而附加的電路。對(duì)于集成電路，由于其電壓范圍較寬，電壓波動(dòng)對(duì)其影響不大，但對(duì)于分立元件，如三極管，對(duì)電源電壓的波動(dòng)比較敏感，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致局部電路無(wú)法正常工作。對(duì)講機(jī)的電源分為發(fā)射和接收兩部分，所以必須分開(kāi)調(diào)節(jié)。圖10是對(duì)講機(jī)的DC穩(wěn)壓電路的示意圖。從圖中可以看出，這個(gè)電路提供的功率并不大，因?yàn)橹挥猩俨糠蛛娐芬蠓€(wěn)壓，大部分電路對(duì)穩(wěn)壓要求不高，可以不穩(wěn)壓直接供電。從圖10-b可以看出，一旦齊納二極管的反向電壓達(dá)到穩(wěn)壓管的額定電壓值，齊納二極管就會(huì)產(chǎn)生崩潰導(dǎo)通效應(yīng)，從而將電壓箝位在額定值。我們可以利用穩(wěn)壓二極管的電壓鉗位特性，只需要增加一個(gè)第一級(jí)電流放

20、大和調(diào)節(jié)三極管，就可以滿足電源的穩(wěn)壓要求。發(fā)射電路的穩(wěn)壓電源由BG4和外圍元件組成。接收電路的穩(wěn)壓電源由BG12和外圍元件組成。它們的穩(wěn)壓輸出值由穩(wěn)壓管的額定電壓值和穩(wěn)壓管的管壓降決定。圖10。DC系列穩(wěn)壓電路和穩(wěn)壓管的AV特性(2)發(fā)射電路1.麥克風(fēng)放大器電路這部分電路的主要任務(wù)是通過(guò)聲電轉(zhuǎn)換將人的聲音轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，放大到調(diào)頻電路要求的電壓值，配合調(diào)頻級(jí)就能很好的工作。麥克風(fēng)一般采用目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的駐極體電容麥克風(fēng)顆粒。這種傳聲器具有體積小、靈敏度高、頻響寬的特點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)、對(duì)講機(jī)、電話機(jī)等領(lǐng)域。駐極體電容麥克風(fēng)的相關(guān)圖示如下圖11所示:圖11。駐極體電容傳聲器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用電路

21、圖下面描述的麥克風(fēng)放大器電路屬于電阻-電容耦合電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器電路。利用負(fù)反饋可以有效提高放大器的帶寬響應(yīng)，對(duì)輸入的強(qiáng)信號(hào)有很好的抑制作用。為了有效提高電壓增益，采用了兩級(jí)放大器，級(jí)間采用阻容耦合。電阻器R19是駐極體傳聲器漏極的負(fù)載電阻。改變?cè)撾娮璧碾娮柚禃?huì)影響麥克風(fēng)輸出信號(hào)的幅度。一般可以在2K到7K之間選擇一個(gè)合適的電阻值接入。圖12是本地麥克風(fēng)的放大器電路的示意圖；圖12。本機(jī)麥克風(fēng)放大器電路示意圖2.晶體調(diào)頻振蕩和三倍頻電路晶體調(diào)頻振蕩倍頻電路的主要任務(wù)是為發(fā)射機(jī)提供參考頻率信號(hào)源，使語(yǔ)音信號(hào)完成對(duì)高頻載波信號(hào)的調(diào)頻。該電路的工作原理與電容三點(diǎn)式正弦波完全相同，不同的是三點(diǎn)式振蕩

22、器的選頻網(wǎng)絡(luò)由LC選頻網(wǎng)絡(luò)改為晶體選頻網(wǎng)絡(luò)。由于應(yīng)時(shí)晶體在諧振電路中的品質(zhì)因數(shù)(Q值)比LC電路高得多，所以由應(yīng)時(shí)晶體構(gòu)成的振蕩器的頻率穩(wěn)定度比其他振蕩電路高得多。一般要求頻率穩(wěn)定性高的電路，如收音機(jī)、對(duì)講機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)等。，都采用應(yīng)時(shí)晶體振蕩作為穩(wěn)頻器件。發(fā)射機(jī)晶體的調(diào)頻振蕩電路如下圖13所示:圖13。晶體調(diào)頻振蕩電路圖從圖中可以看出，應(yīng)時(shí)晶體和電容C19、C18、D4組成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，晶體相當(dāng)于回路中的一個(gè)高Q電感。從電路的形式結(jié)構(gòu)來(lái)看，該振蕩器是一種標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)型三點(diǎn)式振蕩電路。為了滿足調(diào)制要求，在晶體電路中串聯(lián)了一個(gè)由變?nèi)荻O管D4組成的調(diào)頻電路。通過(guò)改變變?nèi)荻O管的容量，可以微調(diào)振蕩器

23、的中心諧振頻率f0。因?yàn)樽內(nèi)荻O管是通過(guò)反向電壓VD來(lái)控制結(jié)電容Co的變化，所以只需要改變控制電壓VD就可以達(dá)到改變電容的目的。從而實(shí)現(xiàn)振蕩器調(diào)頻的要求。振蕩器的第三頻率由C17和L9組成的并聯(lián)諧振電路選擇。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，并聯(lián)諧振電路對(duì)晶體振蕩器是電容性的，因?yàn)樗鼈兊闹C振點(diǎn)略低于第三頻率。不會(huì)影響振蕩電路，但對(duì)于三次諧波，并聯(lián)諧振電路是阻性的，利用三次諧波產(chǎn)生諧振，使并聯(lián)諧振電路兩端的三次諧波電壓幅值達(dá)到最大，這個(gè)電壓通過(guò)電容C16送到下一級(jí)放大器進(jìn)行電壓放大。從而完成電路的振蕩、調(diào)頻、倍頻的全過(guò)程。3.高頻諧振放大器和高頻激勵(lì)放大器麥克風(fēng)放大器和FM晶振電路基本完成了產(chǎn)生高頻信號(hào)和調(diào)制載波

24、的功能。它產(chǎn)生的信號(hào)已經(jīng)具備調(diào)頻小信號(hào)發(fā)射機(jī)所需的全部容量。但由于它們產(chǎn)生的載波信號(hào)非常微弱，功率只有幾毫瓦，有效傳輸距離只有幾米，對(duì)講機(jī)要想遠(yuǎn)距離可靠通信，就必須進(jìn)一步放大載波的功率，使發(fā)射機(jī)的天線輻射功率達(dá)到1W-2W。圖14示出了高頻放大器級(jí)和驅(qū)動(dòng)放大器級(jí)的電路；圖14。高頻放大器和驅(qū)動(dòng)放大器電路從圖中可以看出，高頻放大級(jí)實(shí)際上是典型的甲類高頻諧振放大電路。驅(qū)動(dòng)級(jí)是典型的C類諧振功率放大器電路。因?yàn)閮杉?jí)放大器的輸入電壓幅度不同，所以選擇了兩種不同的工作方式。由于之前的晶振電路發(fā)出的電壓幅度較小，采用A類工作模式更有優(yōu)勢(shì)。在信號(hào)已經(jīng)通過(guò)高頻諧振放大器級(jí)之后，信號(hào)電壓具有大的幅度。因此，驅(qū)動(dòng)

25、放大級(jí)工作在C類狀態(tài)。這樣可以有效提高電路的工作效率，并且專門設(shè)置偏置電阻R3提供激勵(lì)管BG2的基極DC偏置。以便確保足夠的電流被提供給基極。一般R3的阻值較小，否則會(huì)影響驅(qū)動(dòng)放大器的輸出功率。為了在不影響諧振電路選頻特性Q值的情況下提高放大器的輸出負(fù)載能力，一般耦合電路需要采用部分接入方式。該電路的高放大器級(jí)和驅(qū)動(dòng)器級(jí)的輸出通過(guò)電容分壓與下一級(jí)電路耦合。諧振放大級(jí)工作在A類狀態(tài)，可以有效提高放大器的輸入靈敏度。放大級(jí)工作在C類狀態(tài)。由于放大器工作在C類狀態(tài)時(shí)電壓導(dǎo)通角較小，且無(wú)輸入信號(hào)時(shí)IC電流=0，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到一定幅度時(shí)，放大器有較大的功率增益輸出，因此該級(jí)放大電路具有工作效率高、輸出功

26、率大的優(yōu)點(diǎn)。在電路中，BG4和D3構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路，主要用于為發(fā)射電路中一些需要穩(wěn)壓電源的電路提供電源。例如:麥克風(fēng)放大電路、晶振電路、甲類放大電路等。其他對(duì)電源電壓要求不高的電路可以不穩(wěn)壓直接供電。4.末端諧振功率放大器和輸出濾波器網(wǎng)絡(luò)末級(jí)諧振功率放大器和輸出濾波網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是放大激勵(lì)級(jí)發(fā)出的高頻信號(hào)的功率，以保證有足夠多的高頻信號(hào)送到棒狀天線進(jìn)行發(fā)射。由于高頻信號(hào)中不僅含有主頻信號(hào)f0，還含有f0的2-n次諧波成分，一旦這些諧波信號(hào)與主波信號(hào)一起傳輸，就會(huì)對(duì)其他接收設(shè)備造成嚴(yán)重干擾。在信號(hào)發(fā)送到天線之前，必須對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行濾波。因此，低通濾波電路也是最終電路的重要組成部分。目前常用

27、的濾波電路有串聯(lián)濾波和并聯(lián)濾波、L型濾波和型濾波。由于功放級(jí)的輸出阻抗較高，需要進(jìn)行阻抗變換以匹配75的棒狀天線。因此，低通濾波器電路還具有阻抗匹配的功能。圖15是最終功率放大器和濾波器網(wǎng)絡(luò)的電路圖；圖15。末級(jí)功率放大器和濾波器網(wǎng)絡(luò)電路圖從圖中可以看出，末級(jí)管BG1的底部偏置電阻R2的阻值只有51，因?yàn)榧?lì)級(jí)發(fā)出的高頻激勵(lì)信號(hào)的幅度和功率已經(jīng)足夠大了。末級(jí)功率放大器BG1可以在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下可靠地工作。有兩級(jí)放大器工作在C類狀態(tài)，即激勵(lì)管BG2和末級(jí)功放管BG1。為了保證末級(jí)功率放大器BG1具有較強(qiáng)的高頻輸出功率，除了選擇高放大倍數(shù)的高頻功率放大器外，還需要保證末級(jí)功率放大器BG1具有足夠的工作

28、電流IC。為此，我們選擇較小的基極電阻，以確保BG1基極具有足夠的激勵(lì)電流Ib。調(diào)試過(guò)程中，R2上的示波器觀察到的高頻載波幅度應(yīng)不低于8-10Vpp，以保證BG1在切換狀態(tài)下能有效工作。在功率放大器BG1的集電極回路中，在發(fā)射信號(hào)的主頻f0處串聯(lián)一個(gè)由L4和C6組成的并聯(lián)諧振，可以濾除主頻以外的諧波成分。但是，由于LC構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的Q值一般較低，很難用它來(lái)消除高次諧波。因此，在信號(hào)回路中，串聯(lián)一個(gè)由L3和C4組成的串聯(lián)選頻回路，以便更好地濾除諧波分量。對(duì)講機(jī)中使用的發(fā)射天線是標(biāo)準(zhǔn)棒狀天線，交流等效阻抗為75。雖然這種天線的工作效率不算太高，但它具有體積小、成本低、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。目前已被

29、對(duì)講機(jī)、收音機(jī)等便攜式通信設(shè)備廣泛使用。為了進(jìn)一步縮短天線的長(zhǎng)度，便于攜帶，在設(shè)計(jì)中采用了天線電感的方法來(lái)縮短天線的有效長(zhǎng)度。通過(guò)電感，天線的阻抗可以與電路匹配，并且可以縮短天線的實(shí)際尺寸。它是否與天線電路匹配對(duì)發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)非常重要。如果天線能和發(fā)射電路很好的匹配，那么發(fā)射效率會(huì)得到最大程度的提高。反之，如果二者不匹配，發(fā)射機(jī)的效率就會(huì)大大降低。當(dāng)電路失配時(shí)，發(fā)射的功率大部分會(huì)反射回電路，失配嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)燒壞發(fā)射管。相對(duì)于接收機(jī)電路，對(duì)天線匹配的要求相對(duì)寬松。但如果天線與輸入電路不匹配，信號(hào)插入損耗就會(huì)過(guò)大，大大降低接收電路的接收靈敏度。因此，天線匹配網(wǎng)絡(luò)是對(duì)講機(jī)電路的重要組成部分。測(cè)試和調(diào)整(

30、1)接收機(jī)電路的調(diào)試1.輸入環(huán)路高頻放大級(jí)的調(diào)試高電平放大器調(diào)試的主要任務(wù)是盡可能提高高電平放大器電路的高頻電壓增益和靈敏度。精確調(diào)整LC選頻環(huán)路，使f0以外的干擾信號(hào)盡可能衰減，保證接收電路的信號(hào)選擇性。測(cè)試電路如圖16所示:圖16。輸入環(huán)路高頻放大級(jí)調(diào)試圖將掃頻器的輸出連接到D1的兩端，掃頻器的輸入連接到B1和C28電容的選頻輸出，觀察其選頻特性。用無(wú)感螺絲刀調(diào)整B1磁芯，使選頻網(wǎng)絡(luò)的中心頻率在30M左右，在中心頻率處振幅最大，帶寬適中。由B1和C28組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性(無(wú)衰減)波形如下:打開(kāi)電源，保持信號(hào)輸入為掃頻器的輸出。將掃頻器的輸入連接到C32的選頻輸出，觀察B2和C32組成

31、的選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。和上一步一樣，調(diào)整中周磁芯，使選頻網(wǎng)的中心頻率為30M，在中心頻率處振幅最大，帶寬適中。將B2和C32組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的幅值調(diào)整到與B1和C28組成的網(wǎng)絡(luò)的幅值相同，該級(jí)電路的電壓增益可從掃頻儀上讀出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電路的電壓增益約為30dB。由B2和C32組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性(衰減)波形圖如下:2.本地振蕩器和混合頻率的調(diào)整混頻電路的作用是將前一級(jí)的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻后轉(zhuǎn)換成低頻中頻信號(hào)。這臺(tái)機(jī)器是一個(gè)超外差電路與兩個(gè)頻率混合。第一中心頻率是10.7MHz，第二中心頻率是455kHz。混頻器電路主要由兩部分組成。即本地振蕩器電路和三極管混頻器電路。如圖17所示:圖17

32、。本地振蕩器和混合頻率的調(diào)整在有電源的情況下，用示波器觀察JT2處的輸出波形，這是本振信號(hào)波形。微調(diào)C37電容可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)晶體振蕩器的頻率。本地振蕩器信號(hào)波形如下用示波器觀察R29處的波形，即三倍頻后的晶振波形。用頻率計(jì)讀出它的頻率。調(diào)試時(shí)，三倍頻后的輸出波形如下:用示波器觀察R31輸出波形，這里的波形是第一次混頻后的波形，用頻率計(jì)測(cè)得的波形頻率與理論一致?；旌陷敵霾ㄐ稳缦?3.雙頻混頻器、中間放大器和鑒頻電路的調(diào)整第二，混頻、中放、鑒頻電路的大部分功能都是由集成電路“MC3361”完成的，外圍電路中的可調(diào)器件很少。只要焊接正確，元器件正常，就能正常工作。圖18是中間放大器電路的調(diào)節(jié)點(diǎn)的示

33、意圖。這部分的主要調(diào)整點(diǎn)是鑒頻器的正交頻率線圈B3的諧振點(diǎn)。圖18。中間放大電路調(diào)節(jié)點(diǎn)示意圖連接天線，并施加調(diào)制信號(hào)為100KHz的高頻載波信號(hào)。調(diào)整B3磁芯，使9號(hào)針處的波形幅度最大，且無(wú)明顯失真。4.靜噪電路和音頻功放電路的調(diào)整靜噪電路被視為對(duì)講電路的獨(dú)特部分，其主要任務(wù)是在接收機(jī)處于待機(jī)(無(wú)通話)狀態(tài)時(shí)切斷音頻電路，使接收機(jī)保持安靜的待機(jī)狀態(tài)，避免產(chǎn)生噪音。一般來(lái)說(shuō)，只要焊接正確，靜噪電路就能正常工作。連接喇叭后可以接收信號(hào)，觀察接收效果。當(dāng)發(fā)射頻率為接收電路的設(shè)計(jì)頻率時(shí)，喇叭的輸出從電源的噪聲變?yōu)轭愃品澍Q器的信號(hào)音。(2)變送器電路的調(diào)試1.麥克風(fēng)放大電路的調(diào)試麥克風(fēng)的放大電路由電容駐

34、極體和兩級(jí)負(fù)放大器組成。示意圖如下圖19所示:圖19。麥克風(fēng)放大電路調(diào)試圖首先，檢查放大器的DC工作點(diǎn)是否正常。經(jīng)過(guò)調(diào)試，所有三極管放大正常，CE電壓絕對(duì)值在0.6V左右檢查交流工作狀態(tài):先定性檢查，對(duì)著麥克風(fēng)說(shuō)話。示波器可以在C22輸出處觀察到明顯的語(yǔ)音波形信號(hào)，其幅度值不低于1.5Vpp，然后在駐極體處輸入一個(gè)小信號(hào)，其幅度約為5mv。由于實(shí)驗(yàn)儀器的限制，最小輸入幅度為15mv。觀察C22輸出端的輸出波形，并讀取振幅值。波形如下:2.晶體調(diào)頻振蕩電路和高壓放大電路的調(diào)試。晶體調(diào)頻振蕩器是發(fā)射機(jī)的主要頻率信號(hào)產(chǎn)生電路。要求它不僅具有高的頻率穩(wěn)定性，而且能為下一級(jí)放大器提供一定幅度的高頻電壓信

35、號(hào)。調(diào)試步驟是:在無(wú)調(diào)制信號(hào)輸入的狀態(tài)下，用示波器觀察JT1的輸出波形，用頻率計(jì)讀取其頻率，用示波器觀察波形，如下圖所示:測(cè)量C16右端的頻率，看它是否正好等于晶體振蕩器頻率的3倍。否則，應(yīng)通過(guò)調(diào)整微調(diào)電容C21*進(jìn)行校準(zhǔn)。頻率準(zhǔn)確后，可以用示波器和頻率計(jì)同時(shí)測(cè)量，進(jìn)行幅度調(diào)試，用無(wú)感螺絲刀調(diào)整電感，調(diào)整L9的門間距，使示波器的波形幅度達(dá)到最大。同時(shí)，如果頻率計(jì)讀數(shù)正確，可以認(rèn)為諧振點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整。三倍頻后的輸出波形如下:測(cè)量C13右端的波形，按上一步調(diào)整L9的門間距，使其頻率為晶振頻率的3倍，幅度達(dá)到最大。測(cè)得的波形如下:3.激勵(lì)放大器和末級(jí)功放電路的調(diào)試。激勵(lì)功放和末級(jí)諧振功放是發(fā)射機(jī)的主要高

36、頻功放電路。同時(shí)也是發(fā)射電路的主要功耗部分，尤其是最后一個(gè)諧振功放，消耗了總功耗的80%左右。因?yàn)轵?qū)動(dòng)級(jí)和功放級(jí)都處于C類工作狀態(tài)。因此，在調(diào)整之前，要求發(fā)射機(jī)的主振級(jí)BG5和高放級(jí)BG3都調(diào)整好，以保證最佳工作狀態(tài)。只有這樣，才能為驅(qū)動(dòng)級(jí)提供足夠強(qiáng)的高頻電壓，讓后兩級(jí)放大器正常工作。在調(diào)整過(guò)程中，要時(shí)刻觀察最后一級(jí)電流的變化，也就是說(shuō)一旦散熱片發(fā)熱嚴(yán)重，立即斷開(kāi)電源，停止調(diào)試。檢查是否有電路故障。如果檢查過(guò)，電路和部件沒(méi)有故障。可能是放大器的LC諧振電路嚴(yán)重不平衡導(dǎo)致的電流過(guò)大。此時(shí)，用無(wú)感螺絲刀小心調(diào)整諧振線圈。是水流下來(lái)了。當(dāng)LC諧振電路失諧嚴(yán)重，改變電感不能解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)改變諧振電容，

37、使電路諧振。在發(fā)射機(jī)調(diào)試和使用過(guò)程中，要特別注意不要在天線斷開(kāi)的情況下啟動(dòng)發(fā)射機(jī)，以免由于功耗過(guò)大導(dǎo)致末級(jí)功放管燒壞。在實(shí)際調(diào)試中，分別調(diào)整電感L5、L4、L3、L2和L1。直到天線(C1)處的輸出電壓具有最大幅度并且沒(méi)有明顯失真。波形如下:(3)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路的統(tǒng)一調(diào)試使用兩個(gè)對(duì)講機(jī)，A和B，它們已被調(diào)整到相同的頻率共振，一個(gè)作為發(fā)射器，另一個(gè)作為接收器。當(dāng)A機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，B機(jī)的喇叭里應(yīng)該會(huì)聽(tīng)到明顯的干擾噪音，然后當(dāng)A機(jī)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)時(shí)，B機(jī)的干擾噪音會(huì)立刻被抑制。關(guān)掉A機(jī)的發(fā)射，B機(jī)的接收機(jī)會(huì)恢復(fù)干擾噪聲。交換a和b，然后觀察接收狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)我們團(tuán)隊(duì)的全力配合，順利完成了單工電臺(tái)調(diào)頻對(duì)講機(jī)的原理圖繪制、PCB板的制作、元器件的安裝焊接、各單元電路以及整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試。摘要通過(guò)這個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和制作，我們對(duì)單工電臺(tái)的工作原理有了深入的了解。并把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，培養(yǎng)自己動(dòng)手動(dòng)腦的能力。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試和調(diào)試，我們提高了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。此外，我們還熟悉設(shè)計(jì)和制造電路板的基本流程，以便使用相關(guān)的測(cè)試儀器。同時(shí)，在這次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，我們體會(huì)到