单工无线发射接收系统的制作说课材料

单工无线发射接收系统的制作

1 总体设计方案

设计要求为：设计一个单工无线发射接收系统,实现无线发射机至接收机间的单工语音传输业务。

具体设计要求：

⑴设计发射频率在32MHz左右，无线发射机传送信号的输入采用线路输入方式，

采用分立元件构成音频无线发射电路。

⑵设计一个与发射机相对应的频率的无线接收机，接收机采用第三代立体声接

收机要求采用立体声播放，音质好。放收音机电路CXA1238组成的单片收音机，用扬声器收听语音信号。

⑶传送信号为正弦波，在300Hz～3400Hz时，系统发射功率20mW左右。

⑷要求无线收发室内通信距离不小于5米。

⑸要求无线天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。

⑹系统可实现无明显失真的语音传输。

2 方案论证与比较

2.1 音频无线发射电路设计方案论证与选择

方案1：采用集成芯片MC2833及相关电路构成。它可构成发射高频率信号的功率放大器。电路主要由音频放大器、可变电抗器、射频振荡器、输出缓冲器以及放大电路构成。本方案调频发射机的工作原理：先将语音通过话筒变成音频电压信号送给音频放大器进行音频电压放大，此音频电压信号经耦合电容送给可变电抗改变电抗值，而由可变电抗以及电感、晶体与高频振荡器组成调频振荡电路，产生调频波经缓冲送给两级二倍频放大器。电路基本框图如图1所示。但由于该方案涉及到的谐振回路较多，不易统调，因而频率不易控制，导致信号不稳定，容易跑台，实现较为困难。

图1 MC2833电路基本框图

方案2：采用集成芯片BA1404及相关电路构成。它主要由前置音频放大器，立体声调制器，FM调制器及射频放大器组成。利用内部参考电压改变变容二极管的电容值，可实现发射频率的调整，电路框图如图2所示。本方案可实现立体声调频发射，典型调频频段为75-108MHz，不足是振荡频率不易调整，尤其是低端频率实现困难，难以实现要求频段的调整。

图2 BA1404电路基本框图

方案3：采用分立元件构成音频无线发射电路。图3所示为分立元件调频电路框图。利用三极管构成高频振荡器，调节相应的电感和电容的大小，可产生稳定的中心频率，在音频信号的作用下，可产生相应的调频波，再经过缓冲放大和末级功率放大，得到需要的调频信号。相对前两种方案，本方案不仅电路简单，而且调试控制非常灵活，可靠性好，抗干扰能力强，容易实现调频的要求。

图3 分立元件调频电路框图

综上所述，本设计选择方案3，即利用分立元件构成音频无线发射电路。

2.2 音频无线接收电路设计方案论证与比较

方案1：采用芯片MC3362 。该芯片是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯和数据传输的无线接收机。调频接收电路框图如图4所示。MC3362片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、场强指示驱动及载频检波电路等电路。具有低供电电压、低功耗、灵敏度高等特点，主要应用于语音和数字通讯的接收设备。但是该电路较多用于调频广播接收，在要求的频段内进行调试相对困难。

图4 MC3362调频接收电路框图

方案2：采用集成芯片CXA1019S。该芯片内部电路包括了AM/FM收音机从天线输入经调频高放、本振、混频在由中放、检波、直至调频功放的整个环节。调频接收电路，将调幅输入端IC对变频信号公共端短路，拉杆天线经耦合电容到带通滤波器，该滤波器的作用是抑制调频波段以外的信号的干扰。CXA1019S虽然把调频头电路集成进去，提高了集成度，但是相对CXA1238S增益较低，因而接收灵敏度较低。调频接收电路框图如图5所示。

图5 CXA1019S调频接收电路框图

方案3：采用集成芯片CXA1238S。在片内集成了混频、中放、鉴频及立体声解码等功能，该芯片内部包含FM前置放大、立体声解调放大、FM中频放大及鉴频等环节，尤其是芯片内采用了锁相技术，由于芯片高度的集成化，因而接收机电路外围元件极少、中心稳定，调谐简单、抗干扰性强、电路稳定，调整方便等优点。

综上所述，本设计选择方案3，即采用CXA1238S构成的FM解调电路。

3 单元电路设计

3.1 音频无线发射电路的设计

本设计中的声音调频发射部分采用常用分立元件构成电路。如图6所示。射频电路由高频振荡器、缓冲放大器、末级功率放大器及天线组成。高频振荡器用来产生载频信号，频点落在32MHz内，通过改变电感量即可改变发射频率。在音频信号的作用下，通过改变晶体管极间电容实现调频，产生相应的调频波，射频信号由三极管Q1的发射极输出，送到三极管Q2、电感L2、电容C8、电阻R5等组成的缓冲放大器进行功率提升，并可减轻末级放大电路对振荡器的影响。末级为高频丙类窄带放大，通过后级功率放大器对功率再进一步放大，经电容C13耦合到发射天线向周围空间辐射。

调频电路是通过改变晶体管极间电容实现调频的，由于任何PN结在加反向电压时，反向电压的变化将会引起结电容的变化，即所谓变容效应。在晶体三极管电路中，集电结就是一个加有反向电压的PN结。利用集电结的变容效应也可实现调频。

图6中，三极管Q1、电感L1、电容C3、C5、C7和C b’c构成电容三点式振荡电路，其工作原理如下：

对高频而言，Q1基极是接地的，所以是共基极电路。集电极-基极间的PN结处于反

向偏压状态，结电容C bc 相当于并联L1 C3谐振回路两端，能影响振荡频率。调制电压加于Q1基极，以改变Q1的基极电位，使集电极与基极间的反向偏压发生了变化，从而使极间电容C bc 跟随调制电压而变，这就实现了调频。此电路的中心频率可通过回路可变电容C3来进行调整，工作在32MHz 。

图6 调频无线发射电路图

取中心频率为32MHz ，经查三极管9018的静态结电容C b’c 为2pF ，取C 3、C 5、C 7的值分别为：3.3pF 、10pF 、39pF,根据以下频率的计算公式计算电感值。电路的中心频率计算公式如下：

∑

=

C L f 1021π

（4.8）

式中，pF C C C C C C C c b 1137

57

5=+++='∑ （4.9）

得： ()

H C f L μπ2.221

2

01==

∑

（4.10）

在实际调试中，电感L 1和电容C 3需要微调以满足中心频率的要求。

3.2 音频无线接收电路的设计

图7 音频无线接收电路

电路设计如图7所示，工作原理如下：

天线接收到的FM信号。经过30～40MHz带通滤波器（BPF），加到IC的18脚，送至内部FM前置放大电路，经高放、混频后解调出10.7MHz的中频信号，并由16脚输出。20脚外接FM高放调谐回路，22脚为FM本振调谐回路。FM中频信号经10.7MHz 陶瓷滤波器B

，馈入13脚FM中放和鉴频电路。26脚外接FM陶瓷鉴频器B3，它的中

2

心频率为10.7MHz，这样可以省去鉴频S曲线的调整，但其色标（表示频率偏差）必须与B2一致。15脚外接波段选择开关，通过IC内部FM/AM直流电路的作用，来选择工作状态。当S1断开时为FM波段，S1接地时为AM波段。12脚为调谐指示驱动电路的输出端，使得接收信号最大时，外接发光二极管LED1指示最亮。

经检波后的立体声复合信号（或单声道信号），由IC内直流放大器放大、滤波后变换成AGC/AFC控制电压，由10脚输出，通过R1反馈至23脚，用于控制内接变

容管的等效电容，以达到修正本振频率的作用。改变外接电容C7的容量，可以调整AFC的引入范围。

立体声复合信号经放大后，分别送至立体声解调器、鉴相器1和鉴相器2。

鉴相器1、压控振荡器（VCO）和分频器组成锁相环。VCO产生76kHz的振荡信号，经二分频变成38kHz立体声解调开关信号，送至解调放大器。再经过二分频，移相90°后的19kHz信号与复合信号中的19kHz导频信号在鉴相器1中进行相位比较，输出一个误差电压。由外接滤波器（29脚和1脚之间）滤除高频成分后，用于控制VCO的振荡频率和相位，直至环路锁定。VCO的自由振荡频率可以通过27脚外接电阻来微调，从而调整跟踪导频信号的捕捉范围。

鉴相器2的作用是鉴出立体声/单声道开关控制信号。当分频后的19kHz信号和输入导频信号的频率相同，相位差为零时，输出正电压最大，经低通滤波器滤波（2、3脚外接电容）和直流放大后，打开“立体声/单声道”开关，并驱动点亮4脚外接立体声指示发光二极管LED2。另外，4脚还可用来检测VCO振荡频率。

解调放大输出的左、右声道信号，分别从6脚和5脚输出，送给TDA2822双功放电路的输入端6脚和7脚。TDA2822采用8脚双列直插封装，体积小，外围元件少，工作电源电压范围2～9V，在VCC=6V时，输出功率为430mW/8Ω和240mW/16Ω；在VCC=4.5V时，输出功率为220mW/8Ω和125mW/16Ω。RP2为立体声双联电位器，控制左、右声道的音量，XS为立体声插座，可用于外接立体声耳机或一对小型音箱。（说明：本电路尽管提供了双声道信号的解码、放大输出，但该系统只使用了一个声道）。

3.3 芯片详细资料

⑴ TDA2822芯片的管脚说明：

TDA2822各引脚的功能

1、放大器1输出；

2、供电正电源输入，支持1.8～15V

3、放大器2输出

4、地

5、放大器2输入负端

6、放大器2输入正端

7、放大器1输入正端

8、放大器1输入负端

图8 TDA2822芯片的管脚图

( L )

( R)

IN IN 图9 TDA2822立体声放电路

⑵ CXA1238的详细资料

CXA1238是性能优良的收音集成电路，内部有AM 、FM 的高放、混频、中放、检波、鉴频以及FM 立体声解码、自动频率控制电路等功能， CXA1238和其他公司的同类收音IC 相比，听觉效果也更理想。

集成电路CXA1238S 芯片内部框图如图10所示。

TDA2822