c3288+无线电调频对讲机的设计与制作

无线电调频对讲机的设计与制作

摘要

随着现代通信技术的快速发展，类似于电话、手机、对讲机等各种通信设备层见迭出。在日常生活中发挥着比较重要作用的当属无线电调频对讲机了。调频式对讲机因其有较好的抗干扰性以及输出功率较大而取代了调幅式对讲机，调频式对讲机能使载波频率随着语音信号的强弱而变化，且在调频对讲机线路里面都设置了限幅电路，这样做的目的是通过限制外界的干扰信号达到保证语音信号的质量的目的。因此本文设计了一个无线电调频对讲机，根据调频发射的相关内容，对高频放大电路、低频放大电路、混频电路、鉴频电路的分析后制作出了实物图。

关键字：对讲机；调频；高频；混频

Abstract

With the development of modern communication technology, various kinds of communication equipment emerge in endlessly,such as telephone, mobile phone, interphone. Radio FM radio is playing an important role in daily life. FM radio replaces the larger amplitude modulation intercom, because of its good anti-jamming and output power. FM radio can make the carrier frequency with the strength of the voice signal changes, and in the FM radio circuit which are set within the limit circuit, that can limit the external interference limit to ensure the quality of the voice signal. Therefore, this paper designed a radio frequency radio, mainly related to the specific content of the FM transmitter, through the analysis of high-frequency amplifier circuit, low-frequency amplifier circuit, mixing circuit, frequency circuit，then the physical map is given. Keywords: interphone; FM; high frequency;mixing

目录

1、前言 (4)

2、无线调频技术 (7)

2.1 无线调频技术的概述 (7)

2.2 无线调频技术的发展状况 (7)

3、无线电调频对讲机设计原理 (9)

4、硬件设计 (10)

4.1 具体电路设计 (10)

4.2 芯片简介 (11)

4.3所需器件 (11)

4.4 设计步骤 (13)

4.5 对讲调试 (13)

5、总结 (14)

致谢 (15)

参考文献 (16)

1、前言

蜂火台、飞鸽传书、驿站等是古时候的通信方式，主要的目地在于传送军事情报，其传输煤介主要是利用人力和物力来达成。直到“电”问世后，才开始找寻通过使用电来通信的可能性。经过科技快速的发展，已经取得阶段性的进展，特别是配合电子元件的进步，实现了复杂的、便利的通信系统，而这些通信系统已经成为了日常生活中不可缺少的一部分。在整个通信技术发展过程中，一些专家学者做出了重要的突破性贡献。例如电磁波理论在1864年被马克斯威尔导出[1]，因此电磁波被证明是存在的，而在1887，赫兹经通过实验也证明了电磁波的存在[2]，这些研究成果使得无线通信成为可能。另外，在1875 年，贝尔(Bell)发明了电话[3]，这让声音可以直接传递，结合1897 年史卓格(Strowger)发明的自动交换机[4]，电话服务得以顺利成长。真空管[5]在1904年的问世间接地促使了1918 年发明的超外差无线电接收机[6]，这首次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。而1930年以后，随着数子通信、电脑及人造卫星等高科技的产生，整体的通信技术也向数子通信方向去发展，这也对人类生活质量产生了深层次的影响[7]。

随着将计算机技术、通信技术与娱乐相结合，人们都希望能够更随心所欲地使用高科技，因此无线通信技术便逐渐获得大家的青睐。透过无线通信技术，使人们不再局限于有线传输设备，进而摆脱掉一些不必要的羁绊。无线通信技术的原理就是利用无线电波代替传统的传输线路(例如:铜线，双绞线、光纤等)，结合使用一些适当的技术，在高频的载波上附加一些低频的信息，这也是调制(Modulation)的原理，而相反地，解调(Demodulation)的原理是从高频的载波中将信息取出的技术，而可以用来发射高频载波的我们称之为射频 (简称RF)。通过改变载波的波长、振幅、频率，将信息利用载波来表示。基本上，无线通信系统[8]的资讯传送过程可以用下图1来代替：

图1 无线通信系统

说到通信不得不提的就是手机通信，但是在手机非常普及的今天，为什么人们还会选择对讲机呢?存在必合理！与手机相比，对讲机不受网络的限制，在网络不能覆盖的地方，对讲机可以让你轻松的沟通；另外对讲机提供了一对一，一对多的通话方式，一按就说，操作十分简单，令沟通更自由，尤其在紧急调度和集体协作工作的情况下，这些特点是非常重要的。与手机相比，对讲机通话成本低。这样的特点，让对讲机广泛应用在很多领域。主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑、服务等行业，用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。随着对讲机进入民用市场，人们外出旅游、购物也开始越来越多地使用对讲机。尤其在网络无法覆盖的地方，无线对讲机成为了人们喜爱的通讯工具。在对讲机技术发展的30多年历史中，模拟技术应用已经非常成熟，关键器件已很可靠，早在20年前，国外就有人将数字技术引入对讲机行业，数字对讲机不仅能实现模拟对讲机基本业务：单呼、组呼等功能，还具有调度台核查呼叫、区域选择、接入优先、优先呼叫、迟后进入、预占优先呼叫、侦听、动态重组、监听等补充业务。也就是说，数字集群对讲机可提供更丰富的业务种类、更好的业务质量、更好的保密特性、更好的连接性和更高的频谱效率。对讲机的主要包括家庭无线服务(FRS)对讲机，HAMradios 对讲机，个人移动无线(PMR)对讲机以及陆基移动无线(LMR)对讲机。目前，各厂家已经很努力地想办法提高产品通讯质量，降低干扰，开发多功能产品，如:防水、防震功能，集成收音机和GPS 功能等等。摩托罗拉公司的GP2000 采用了符合人体工程学原理的设计，具有很高的性能价格比，有可编程键和容易使用的浏

览键，具备降噪增音的功能，99 个信道，平均电池寿命为8 小时，从国内外研究局势看出，对讲机已从单一的通话功能，变成了能和手机媲美的产品，而人们追求个性化的影子已在对讲机上演。

2、无线调频技术

2.1 无线调频技术的概述

调频，就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然爱到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。载波的瞬时频率按调制信号的变化而变，但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。我们习惯上用FM来指一般的调频广播（76-108MHz，在我国为87.5-108MHz、日本为76-90MHz），事实上FM也是一种调制方式，即使在短波范围内的27-30MHz之间，做为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段，也有采用调频（FM）方式的。 FM radio即为调频收音机。

2.2 无线调频技术的发展状况

同频广播[9]可以解决大面积情况的小功率覆盖问题，广播频率专业化情况下分区覆盖、如交通频率应用于道路沿线的交通信息；地形、地理等原因造成的覆盖率低，改善人口密集区域情况下的收听，一般使用小功率同步布点。另一个优点是建网容易、建网费用低、投资回收快、听众无需更换接收机，同时一些发射点、天馈系统、传输链路等设施设备，将来数字化广播实现时可以继续使用，不会重复投资造成浪费；再次是易于规划，提高频谱利用率，消除阴影区，在改善场强不均匀度方面，使用低高度垂直极化天线，极大地减小对空辐射和根部近场辐射，节约能源，满足电磁环境卫生标准，避免对航空频段造成干扰。缺点也是显而易见的，一方面是本身的技术缺陷，相干区的技术处理难度大，并且这种情况不可避免，另外在管理和维护方面不集中，同频广播可以解决大面积情况的小功率覆盖问题，广播频率专业化情况下分区覆盖、如交通频率应用于道路沿线的

交通信息；地形、地理等原因造成的覆盖率低，改善人口密集区域情况下的收听，一般使用小功率同步布点。另一个优点是建网容易、建网费用低、投资回收快、听众无需更换接收机，同时一些发射点、天馈系统、传输链路等设施设备，将来数字化广播实现时可以继续使用，不会重复投资造成浪费；再次是易于规划，提高频谱利用率，消除阴影区，在改善场强不均匀度方面，使用低高度垂直极化天线，极大地减小对空辐射和根部近场辐射，节约能源，满足电磁环境卫生标准，避免对航空频段造成干扰。缺点也是显而易见的，一方面是本身的技术缺陷，相干区的技术处理难度大，并且这种情况不可避免，另外在管理和维护方面不集中，造成设备安全运行保障性不够强。

鉴于调频同步广播的诸多优点，欧美一些国家（如法国、意大利、美国等），早在80年代晚期就开始了FM同步广播技术[10]的研究，已建成若干实用的几百到两千公里的单频网（覆盖高速公路和补点）。广电总局科技司分别布署了杭甬高速公路，北京市城区两个调频同步广播的试点，分别由浙江台、北京台跟众力传播公司、青岛广电所合作实施，并且已于2000年通过验收。在此基础上，进一步扩大覆盖的试验，深圳电台自1998年起也进行了调频同步广播试验，2005年已建成5个发射点的同步广播系统[11]，基本实现了同步广播设定的任务目标，由众力公司设计实施，河南电台3个点系统试验播出，截止到2008年初，我国在建和已经实现的调频同步广播台站有20多家。同频激励和系统方案的主要厂家，国外的有意大利泰可诺公司DEX30数字调频激励器，已有10多年的产品经验；国内的有杭州众传公司、北京吉兆电子有限公司，以及南京同频公司等多家，河南省已有省经济台、信息台、许昌台等多家省市级电台涉足同频广播。

调频技术在全国有广泛的应用空间，无论是在电视电路还是在其它领域内均有涉及，而且在重点省份，超外差接收机还需要进口。2007-2011年超外差接收板行业生产规模有特别在的增速，2012-2016年超外差接收板行业产量产能变化趋势中，行业人员持乐观态度，他们并对相应出现的需求量进行了分析，做出了估计，行业领导者对生产现状及产品策略进行了细致的规划。

3、无线电调频对讲机设计原理

调频无线技术[12-17]的原理和收音机工作原理比较接近，使用的是FM（调频）方式。不过收音机的调频使用的是模拟信号，相对而言失真比较明显，采用调频无线技术的音响多数使用数字方式。简单的说是将模拟音频信号通过AD转换器转换为数字信号，再将信号对载波进行调制并发射，接收端则使用同样频率接收，通过DA转换器转换为模拟信号，然后放大输出到扬声器。载波是无线发射器的中心频率，FM调制就是指用声音信号对载波波形的频率参数进行控制，使载波信号带有声音信息。

本文的设计原理图如图2所示：

图2 设计原理图

发射机由音频(话筒)放大器，调频调制器，高频载波振荡器，高频放大器，高频功率放大器，天线匹配回路，发射天线组成。音频放大器，将话简送来的声音电信号进行放大，以达到一定的幅度，去控制频率调制器，实现频率调制。调频调制器中的变容管，其电容量会随着其变容管两端电压的变化而改变。当变容管两端的电压变化是由音频信号控制时，其变容管的容量也将随着音频信号的变化发生改变。调制器中的变容管是高频载波振荡器组成中的一部分，其电容量发生改变时，高频载波的频率也作相应的变化，从而实现频率调制(载波调频)。

4、硬件设计

4.1 具体电路设计

本设计采用LA1800和D2822这两种芯片，他们的内部结构如图3、4所示，核心芯片为la1800，它作为收音接收专用集成电路，功放部分采用D2822，对讲机的发射部分采用两级放大电路，第一级为震荡兼放大电路，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。它具有造型美观、体积小、外围元件少、灵敏度高，性能稳定、耗电省、输出功率大等优点。只要按要求装配无误，装好后稍加调试即可收到电台，无需统调，是电子技术改进更新的理想套件，它既能收到电台又能互相对讲。

图3 LA1800内部框图

图4 D2822芯片功能方框图

4.2 芯片简介

LA1800是单片的FM/AM收音机电路，FM部分包括本振、混频、低通滤波、IF放大器、正交检波、FM鉴频，静噪等，AM部分还包括高放检波，此外还具有音频驱动级和功放电路，该芯片工作电压范围为 2.5V~5V，采用密间距22脚双列直插封装。主要的特点是外接元件少，功耗低。

D2800集成功放电路常用在随声听、便携式DVD等音频放音中，功率不是很大，但是可以满足一般的需求，且电路相对简单，电压的工作范围窄，是业余制作小功放的最佳选择。它的特点就是在电压降到1.8V时仍能正常的工作，交越失真小，静态的电流小，可以作为桥式或者立体声式功放应用，外围元件少，通道分离度高，开机关机没有冲击噪声。

4.3所需器件

原件清单：

4.4 设计步骤

（1）清查元器件，使用万能表对每一个器件进行检测，熟悉各元器件的功能，做好焊接前的预备工作；

（2）整机电路分析，熟悉原件在印刷板上的安装位置，确定原件的安装方式；（3）将元器件弯曲成型，本电路电阻均采用立式插装，尽量将字留在易观察的位置，字符从左到右，从上到下，以便后期检查,将原件脚上锡便与焊接。（4）插装，应对照电路图对号插装，有极性的元件要注意极性，例如集成电路的脚位等。

（5）焊接，各焊接点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊、短路等。其中耳机插座、三极管等焊接时要快，以免烫坏。

（6）焊接后减去多余引脚，检查所有焊点，并对照电路图仔细检查确认后才可通电。

（7）在制作过程中的要注意的是在焊接前应先将双联电容用螺丝上好，并剪去双联拨盘圆周内多于高出的引脚再焊接，发光二极管应焊在印制板反面，对比好高度在焊接，在安装时由于电路的工作频率较高，应尽量紧贴线路板，一面高频衰减造成对讲距离衰减，在焊接电阻时要注意的是让电阻和电路板之间留有一定的间距，以保持电阻有一定的散热空间。

4.5 对讲调试

调试分为单机调试和双机调试：

单机调试：机器装好并检查接线无误后，接上电源，插入天线和送受话器塞子，把开关K1闭合后，受话器里可听到咝咝声。将小型空气可变分列式电容器动片旋出一半，调整小型空气可变电容器至某一点时，咝咝声最大。如果咝咝声随增加而增大，到容量最大时仍然不出现一最响点，可增加空心线圈的圈数；反之，就需要减少的圈数。直到调整可变电容器至某点时咝咝声最响，再增减可变电容器的容量，咝咝声均随之减小为止。这时天线已经和调谐回路谐振。

收信部分调整好后，把K1打开，机器就从收话转换成发话。用氖管（霓虹

笔）放在另一个空心线圈上，氖管即发光，对送话器说话时，氖管光度随话音闪动，机器工作正常，不必再进行调整了。

双机调试即对讲功能调试：将二台焊接好的对讲机进行调频，对讲频率可以根据自己喜好设定好频率，试验时，两机相距10公尺以外，距离过近会使作收话用的机件损坏，甲机先开，然后将被调的发射部分和开关K1按下，并调节L1的松紧度，使标准对讲机有啸叫，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，若有失真则可调整标准对讲机的调台旋钮，直到消除失真。还可以调节L2、L3的松紧度，使得距离拉得更开，信号更稳定。然后通知乙机开机，乙机可变电容器放在中间位置，K1打开，暂时不要对送话器说话，此时调节甲机的可变电容器到某一点时，受话器内的咝咝声突然低落，这时两机的频率已一致，双方可以通话了。由于机器收发合用同一电路，因此只能作单工通信，即甲方说话时，乙方只能收听，要等甲方说话完毕。

5、总结

通过对调频对讲机的安装与调试，对所学过的高频电路电路原理知识及各单元电路的电路形式，各电路间的耦合方式及信号传送波形和结果有了更深入的了解。同时，也对各类型模拟单元电路的工作原理、电路形式、调试方式、测量技

术、整机电路统调技巧等方面知识得到全面的、系统的训练。为今后从事本专业工作奠定了坚实的技术基础。在模块实验的基础上掌握调频接收机组成原理和调频发射机整机组成原理，培养了解决实际问题的能力。通过这次课程设计让我更好的掌握了常用元器件的识别和测试。

在实验过程中也遇到很多的问题，例如由于第一次使用LA1800这个芯片，在焊接过程中把芯片焊接反了，不过在后期焊接时及时发现了错误。还有在焊接电容的时候不知道怎么正确的插装在电路板上，最后通过仔细的对电路图的分析才判断出正负极，避免了一些不必要的错误。

在焊接完成后进行调试时，遇到一些问题，在调节对讲功能的时候，调节双联一直收不到对讲信号，通过检查整个电路线路后发现是因为调节双联速度过快，后来就细条，突然听到“哨声”后就微调了一下之后就接收到了信号。在进行对讲调试时出现过信号不好，声音不清晰还伴有杂音，在换过电池后这些问题都没有再出现过。

致谢

岁月如歌，光阴似箭，一转眼，我的本科生涯即将结束，在这百感交集的时刻，我的脑海里闪现了这两年多时间里美好的一幕幕。回首过去，我收获了荣誉，

经历了挫折，也曾在低谷处彷徨过，然而在老师、同学和亲人朋友的陪伴下，我走过了一段最为宝贵的奋斗旅程，成功从一名普通的大学生蜕变为一名拥有实践经验和创新思维的毕业生，交付了学生生涯最后一份满意的答卷。在此谨向所有在学习生活工作上给予我帮助的人表示最诚挚的感谢。

首先要感谢的就是我最敬爱的老师XX。我在学习上的每一个突破都离不开XX老师的悉心指导。每当我遇到瓶颈时，XX老师总能在关键时刻用他那渊博的知识给我指点迷津，为我指明方向。每当我取得成绩时，XX老师在我高兴的时候也不忘告诫我要戒骄戒躁，保持谦逊的态度。XX老师不仅在学业上教导我，更在我人生道路上为我指明前进的方向。他总是告诉我，作为一名优秀的人才，不仅要在工作上拥有杰出的能力，更要在生活中保持积极向上的心态，敢于迎接各种挑战。此外，XX老师常常以自己的过往的例子给予我最直接的建议，让我受益匪浅。我很庆幸在我大学阶段能遇到这样一位优秀的老师，在这里我只想说，XX老师，您辛苦了，学生让您费心了。

另外，感谢我的同学以及给予我帮助的朋友，感谢每一位奋斗在科研岗位的老师，你们给了我莫大的鼓舞。

特别要感谢我的家人，不管我做什么事，你们都鼓励我，这么多年来，在你们的呵护下我才能走到今天这个阶段，谢谢你们一路陪伴我走过这么多精彩的瞬间，希望明天我能牵着你们迎接更美好的生活。

参考文献

[1] Maxwell J C. A dynamical theory of the electromagnetic field[J]. Philosophical

transactions of the Royal Society of London, 1865, 155: 459-512.

[2] Hertz H. Ueber einen Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung[J]. Annalen Der Physik, 2010, 267(8):983-1000.

[3] Grosvenor E S. 1875: The Pluck Heard 'Round the World: After Watson Tweaked

a Transmitter Reed, Bell Invented the Telephone[M]. 2010.

[4] Strowger W S. Automatic telephone switch: US, US1884910[P]. 1932.

[5]Machlett R. Spiral vacuum-tube for therapeutic purposes.: US 1904.

[6] Roberts W V B. Superheterodyne receiver[D]. US.

[7] 崔亮, 杨明. 现代通信技术的未来发展方向[J]. 中国科技信息, 2005(24):36-36.

[8] Também publicado como CN1266977C , DE60126888D1 , DE60126888T2 , EP1203506A2 , EP1203506B1 , US6785548 , US7164918 , US20010027105 , US20050014508 , WO2001073970A2 , WO2001073970A3.

[9] 胡伯乐. 数字音频广播HD Radio技术介绍[J]. 广播电视信息, 2014(6):97-100.

[10] 李为丰, 范荣美, 李琚门,等. FM和AM同步广播的异同[J]. 广播与电视技术, 2001, 28(9):49-57.

[11] 芮华, 徐大专, 朱秋明,等. 基于OFDM技术的数字AM广播系统时间同步算法研究[J]. 应用科学学报, 2005, 23(2):149-154.

[12] 王保华, 周志畅. 调频无线电技术[M]. 上海科学技术出版社, 1978.

[13] 张新玲. 调频广播无线覆盖技术的应用体会[J]. 科技传播, 2016, 8(4).

[14] 高建国. 谈谈调频无线对讲机的工作原理[J]. 数字化用户, 2013(31).

[15] 闫保民. 关于无线调频发射机设计分析[J]. 数字通信世界, 2016(8).

[16] 韩银福. 无线电调频定高引信技术研究[D]. 西安电子科技大学, 2009.

[17] 田志军. 调频无线系统[D]. 国防科学技术大学, 1992.