五、无线双工对讲机制作报告

无线双工对讲机

作者：郑冰环赵晨陈兵

辅导教师：张倩査长军

摘要

设计基于无线通信原理制作无线双工对讲机，采用高频管9018两级放大拾音信号，电容三点式振荡产生谐振高频载波，通过天线发射进空中；接收部分采用直接接收方式，采用LC振荡网络检波，检波后的的源信号再由集成功放LM386两级放大推动扬声器发声。整个系统结构简单、易行，无线对讲机在生活中应用广泛，具有很好的应用前景。

关键字：无线通信振荡网络检波功放

一、引言

无线双工对讲机在生活中具有重要作用，它广泛应用于保卫系统等实现短距离通信，其中的无线通信原理在科技领域的应用更加侧重，广泛应用于航空航天及其他科研领域。本次设计完成的无线双工对讲机要满足如下要求：（1）采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现半双工通话（话筒和扬声器分开，且开机后处于守听状态），电源电压+9V,工作可靠，效果良好。

（2）实现无线传输，方式任选，音量连续可调；通信距离>10米，在保持通信距离和通信质量的情况下，让发射功率尽量小。

系统分为两个部分：发射部分和接收部分，设计框图如下图1所示。

图1 无线双工对讲机系统框架图

声音信号经MIC拾入，经过调制放大器，即低频放大器放大，经过振荡器及放大电路，将输入的低频调制信号和振荡产生的高频载波信号变换为高频已调信号（调制），并以足够大的功率输送到天线，辐射到空间；再由天线接收到空

间的游离信号，先经过选频网络选出发射频率，再经高频放大器对其接受到的需要频率信号进行初步的选择和放大，以便抑制其他频率的无用信号，再经过声音接收专用集成电路，解调出原发射信号，最后通过低频功率放大器输出。

二、方案设计

1.设计思路

为达到设计要求，采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现半双工通话。设计的难点在于选频网络的预置和检波电路的设计。

2.方案论证与选择

通过以上分析，拟定以下两种方案：

方案一：整个系统电路全部采用集成运放，接收部分采用超外差接收方式。用专用收音接收芯片D1800和集成功放D2822以及外围阻容元件组成。D1800作为收音接收专用芯片，内部集成了FM混频、本振，低通滤波，FM中放、鉴频和静噪、一级功放于一体，具有高稳定性。集成功放D2822作为第二级功率放大，进一步放大功率推动扬声器发出声音。系统原理框图如下图2所示：

图2 方案一原理框图

方案二：系统以集成运放为主，部分采用分立元件搭成，接收部分采用直接接受方式。发射部分采用高频三极管和阻容元件搭成，接收部分采用电容电感自制选频网络和检波器，用集成功放LM386作为功率放大级，推动扬声器发出声音。系统原理框图如下图3所示：

图3 方案二原理框图

方案一系统主要部分采用专用集成芯片，接收范围广，信号强度好且清晰，但是采购成本高，在本设计中没有使用的必要。相比之下，方案二接收部分采用

分立元件搭成，理论上能够满足设计要求，它的缺点在于稳定度不高，杂音较重。综合比较，考虑到成本和设计需要，采用方案二。

3.系统硬件电路设计

（1）振荡及放大电路

变化着的声波被驻极体MIC 转化为变化着的电信号，经过R1、R2、C1阻抗均衡后，由VT1（振荡放大三极管9018）进行调制放大。C2、C3、C4、C5、L1以及VT1集电极与发射级之间的结电容Cce 构成一个LC 振荡电路，在调频电路中，很小的电容变化也会引起很大的频率变化。当电信号变化时，相应的Cce 也会有变化，引起频率变化，这样就达到了调频的目的。C3、C5和L1组成三点式振荡网络，产生谐振频率 LC 21

π H f ，适当确定电容电感值，使谐振频率约

为H f ≈50MHz 。电容三点式网络及振荡放大原理图如图4所示。

（2）发射驱动电路

经过VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2（高频发射三极管9018）通过TX 、C7向外发射调频信号，电路如下图4所示。C8和L3组成并联谐振网络，C7为耦合电容，电路提供足够的功率将信号从天线以电磁波的形式辐射出去。电路原理图如图5所示。

（3）检波电路

狭义的说，检波是指从调幅波的包络提取调

制信号的过程。检波电路的功能是从调制信号中不

失真的解调出原调制信号。从天线TX 接收到的信

号经三极管Q 、电感线圈L1、电容器C1、C2及高

频阻流圈L2等组成的超再生检波电路进行检波，电

路原理图如图6所示。电容电感组成三点式振荡网

络，结合高频三极管9018组成超再生检波电路，

解调出原调制信号。

（4）功放电路

检波出来的源信号非常弱，经C19电容耦合进入集成功放LM386，放大200dB ，C22为增益调节电容，放大信号经C24耦合推动扬声器发声。C20、C21为电源耦合电容，降低电源噪声对待放大信号的影响。R25、C23防止运放产生自激。电路原理图如下图7所示：

图7 功放电路原理图

（5）电源模块

设计要求电源供给所有模块+9V电压。电源电路原理图如附录1所示，三

端稳压芯片LM317起稳压作用，2200uf电解电容、100uf和0.33uf瓷片电容起

滤除纹波作用，输出+9V提供给各单元电路。

三、设计实现

1．LC振荡网络匹配

为了尽可能减小调试时间，我们把发送和接收LC振荡网络参数设置一致，

产生相同的谐振频率。

2．音频功率输出

为达到有效功率输出，我们在发射部分添加高频放大模块，使得发送信号强

度增大，在空中传输过程中衰减后信号强度比原来大，但是仍然很小。因此我们

在末级采用LM386典型放大电路放大200dB，电路原理如附录2所示。

四、系统测试

1．测试条件和测试仪器设备

系统容易受到强磁场的干扰，测试时必须在室温且无强磁场干扰的条件下进行，并要确保供电电源的稳定性，测试仪器设备如下表1所示。

表1 测试使用的仪器设备

序号名称、型号、规格数量备注出厂编号

1 Tektronix 1 Tektronix C039070

2 函数信号发生器 EE16428 1 南京新联电子设备有限公司001398

3 数字万用表 UT58E 1 UNI-T 3050030633

2．测试方法和测试结果

调节电位器调整音量，通过示波器观察电压变化，说明音量可以调整。

调整发射模块和接受模块的距离，来测试对讲机的通信距离。测试结果如下

表2所示：

表2 通信距离测试结果