调频收音机对讲机

设计报告书

设计题目：

参赛者姓名：

所在班级：

竞赛时间：2010年4月28日一2010年6月20日

校电子设计竞赛组委会制

二O一O年四月

调频收音机对讲机

聂少波 张立山 张腾跃

摘要 (电子与信息工程学院 电气工程及其自动化专业 09电气(l)班)

本文介绍一款采用D1800加和D2822芯片设计的调频收音机对讲机，D1800为收音集成电路，功放选用D2822，对讲的发射部分采用两级放大电路，第一级为振荡兼放大电路；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。它具有灵敏度高、对讲距离远、性能稳定、耗电省、输出功率大等特点，此款调频收音机对讲机克服了电路复杂、故障范围大、对讲距离近的矛盾，通过全新的设计使电路简化，性能大大提高.对讲距离迅速提高。

关往词： 调频 收音 对讲 D1800 D2822

目 录

引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„„„„„„3

1.1对讲机的发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

1.2论文设计的目的和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 调频收音机对讲机的系统设计„„„„„„„„„„„„„ „„„„„„6

2.1.1调频收音机对讲机工作整体说明„„„„„„„„„„„„„„„„6

2.1.2调频收音机对讲机原理及其框图„„„„„„„„„„„„„„„„7

2.2调频收音机对讲机的技术指标„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

2.3调频收音机对讲机主要芯片简介及电路设计„„„„„„„„„„„„8

2.3.1 D1800芯片介绍.„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

2.3.2 D2822芯片简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

2.3.3调频收音机对讲机整体电路设计及其相关说明„„„„„„„„„„10 调频收音机对讲机的安装与调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

3.1调频收音机对讲机的焊接与安装„„„„„„„„„„„„„„„„„11

3.2调频收音机对讲机的调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

3.2.1收音部分的调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

3.2.2调频率覆盖(调收音机的频率范围88MHz一108MHz)„„„„„„„12

3.2.3发射部分的调试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

3.2.4统调(调整频率跟踪〕„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 结语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

引 言

对讲机不受网绍限制，在网络未覆盖到的地方，对讲机可以让使用者轻松沟通：

而且提供一对一，一对多的通话方式，通话成本低、一按就说，操作简单，令沟通更自由，尤其是紧急调度和集体协作工作的情况下，对讲机的优势显得更加突出。尽管现在手机不断普及，然而对讲机的这些优点仍然让它在通信行业大显身手，对讲机现广泛应用在公安、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。目前市场上的对讲机品牌主要有以下几种，现介绍如下(排名不分先后)：

国外品牌：摩托罗拉(美国〕、建伍(日本)、艾可慕、威泰克斯(Vertex)。

国产品牌：好易通、环球通、科立讯、旭辉、北峰、尤利尔、泉盛、欧标、普星、海云通等。

1.1对讲机的发展

对讲机技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于Wsetinghouse的实验室里。一位名叫JohnKormode性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做对讲机标记，对讲机中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此Kormode发明了最早的对讲机标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的对讲机识读设备：一个〔能够发射光并接收反射光）测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。

Kormode利用当时新发明的光电池来收集反射光。“空”反射回来的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。与当今高速度的电子元器件应用不同的是，Kormode利用磁性线圈来测定“条”和“空”。就象一个小孩将电线与电池连接再绕在一颗钉子上来夹纸。Kormode用一个带铁芯的线圈在接收到“空”的信号的时候吸引一个开关，在接收到“条”的信号的时候，释放开关并接通电路。因此，最早的对讲机阅读器噪音很大。开关由一系列的继电器控制，“开”和“关”由打印在信封上“条”的数量决定。通过这种方法，对讲机符号直接对信件进行分检。

此后不久，Kormode的合作者Douglas Young，在Kormode码的基础上作了些改进。

Kormode码所包含的信息量相当的低，并且很难编出十个以上的不同代码。而Young码使用更少的条，但是利用条之间空的尺寸变化，就象今天的UPC对讲机符号使用四个不同的条空尺寸。新的对讲机符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码，而Kormode码只能对十个不同的地区进行编码。

直到1949年的专利文献中才第一次有了Norm Woodland和Bernard Silver发明的全方位对讲机符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有对讲机技术的记录，也没有投入实际应用的先例。Norm Woodland和Bernard Silver的想法是利用Kormode和 Young。垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常象射箭的靶子。这样通过扫描图形的中心，能够对对讲机符号解码，不管对讲机符号方向的朝向。在利用这项专利技术对其进行不断改进的过程中，一位科幻小说作家IsaaC-Azuimov在他的“裸露的太阳”一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。那时人们觉得此书中的对讲机符号看上去象是一个方格子的棋盘，但是今天的对讲机专业人士马上会意识到这是一个二维矩阵对讲机符号。虽然此对讲机符号没有方向、定位和定时，但很显然它表示的是高信息密度的数字编码。

直到1970年IterfaCe MeChanisms公司开发出“二维码”之后，才有了价格适于销售的二维矩阵对讲机的打印和识读设备。那时二维矩阵对讲机用于报社排版过程的自动化。二维矩阵对讲机印在纸带上，由今天的一维CCD扫描识读。CCD发出的光照在纸带上，每个光电池对准纸带的不同区域。每个光电池根据纸带上印刷对讲机与否输出不同的图案，组合产生一个高密度信息图案。用这种方法可在相同大小的空间打印上一个单一的字符，作为早期Kermode码之中的一个单一的条。定时信息也包括在内，所以整个过程是合理的。当第一个系统进入市场后。包括打印和识读设备在内的全套设备大约要5000美元。

此后不久，随着LED(发光二极管)、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学)和其应用的大爆炸，人们称之为“对讲机工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的对讲机技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发。用不了多久对讲机就会象灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。

1.2论文设计的目的和意义

对讲机的一系列优点使它广泛应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。近来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。这就要求开发适用于普通大众口味的对讲机即大众对讲机。大众对讲机不断要求实用还要求适用。这就要求在设计时不但要考虑对讲机的技术指标而且还要考虑其经济指标及其实用性。目前市场上的对讲机针对不同的用户和不同的行业，一般可以分为专业无线电对讲机和业余无线电对讲机。这两种对讲机有不同的性能和参数，各自发挥着不同的功用，适用于不同的场合。专业无线电对讲机的使用者大都是在群体团队的专业业务中使用。因此，专业无线电对讲机的特点是，功能简单实用。在设计是都留有多种通信接口供用户作二次开发。其频率报设置大都是通过计算机编程，使用者无法改变频率，其面板显示的只是信道数，不直接显示频率点，频率的保密性较好，频率的稳定性也较高，不易跑频。在长期工作中，其稳定性、可靠性都较高，工作温度范围较宽，一般都在一30度到+60度。专业机的工作频率在VHP段时一部分V高段（1 48一1 7 4MHZ〕和V低段(136一160MHZ)。另有一部分是全段(136一174MHZ)。但在UHF频段，大部分分U高段(4 50一4 7 0MHZ)和U低段(4 00一4 3 0 MHZ)，极少数是U全段(400一4 7 0MHZ)。专业机的性能、可靠性、稳定性较业余机高，其价格自然比业余机要高，有的甚至高出很多。

业余机的主要特色是，体积要小巧、功能要齐全、可进行频率扫描，可在面板上直接置频，面板上显示频率点。

其技术指标、设备的稳定性、频率稳定性、可靠性以及工作环境也相对专业无线电对讲机要差些。其直接结果是业余机成本也较低些，以适应个人购买的需要。基子以上考虑本教调频收音机对饼机的设计理念和需求就出来了。

调频收音机对讲机的系统设计

2.1.1润绷收音机对讲视的工作说明

无线对讲机工作于超短波频段，频率高，绕射能力差，主要靠直达波，传播距离主要在视线距离以内。由于地球表面是曲面假设在平原的平坦地带有两个人的体高为

1.8m，那么，他们能互相见到对方的头部的视线距离约为，10一12公里，(我们指的是视线距离，并非真正肉眼可见，类似于借助望远镜平视）由于电波的波长很短，30MHz的电波波长为10m。地面上的不大建筑物对于电波都有明显的影响，如高山，树木、建筑物、高压输电线路等介质，电磁波要在其中感应出电流，都要损失能量，加上空中有不同程度的干扰电波，这都会减少通话距离。

在这种情况下，若他们使用30MHz频段的对讲机，配以0.15m的法向模螺旋天线，相距10一12公里，是难于通话成功的，即使在视线距离内，也非都可以清晰通话。

实际情况的通话距离如下：

1.在城市，建筑物林立，电磁环境污染大，电波干扰强，通话距离只能1公里左右，使用拉杆天线，只能约2公里。

2.若登上3—4层楼，使用拉杆天线，或者在上面所说的平坦地带，使用拉杆天线，通话距离可达3一5公里。

3.持对讲机的一方或双方站在10一20m的高处，或使用室外天线，配50Q的同轴馈线，又没有高山阻挡，这样等于增大视线距离，通话距离可达5一10公里。

4.因此，使用者如何选择通话地点，或一方配以室外天线，充分发挥手中器材的效力，增大通话距离，是值得探导的。

5.就对讲机而言，接收机灵敏度的高低对通话距离有着明显的影响，而提高发射功率，对通话距离的增加不大明显，发射功率增大10倍，通话距离有时可能只有1倍。

6.另外，30MHZ频段的电磁波有时也可以被电离层反射，所以，在晚上或春夏之交，可以收到几十甚至几百公里以外的对讲机信号，这不奇怪，但信号不会很稳定。

7.在城市，各种工业电磁干扰相当严重，所以30MHZ频段的对讲机比较适合干扰较少的农村使用。有条件的城市爱好者亦可到郊外试验，效果会更好。

8.对讲机为了携带方便一般都是配各本机天线(即法向模螺旋天线），长度较短，增益较低，通话距离一般都不远，为了实现远距离通信，有条件应配各0 .5m一1.0m的底部加感拉竿天线，0.5m一1.0m的底部加感拉竿天线可自制。

2.1.2调频收音机对讲原理及其框图

1.收音机(或接收）原理：调频信号由TX接收，经C9藕合到ICl的19脚内的混频电路。ICl第1脚内部为本机振荡电路，1脚为本振信号输入端，L4、C、C10、C11等元件构成本振的调谐回路。在ICl内部混频后的信号经低通滤波器后得到10.7MHz的中频信号，中频信号由ICI的7、8、9脚内电路进行中频放大，检波口7、8、9脚外接的电容为高频滤波电容。此时，中频信号频率仍然是变化的，经过静噪的音频信号从14脚输出藕合至12脚内的功放电路，第一次功率放大后的音频信号从11脚输出，经过R10、C25、RP，耦合至IC2进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音

2.对讲发射原理：变化着的声波被驻极体转换为变化着的电信号，经过Rl，R2、C1阻抗均衡后，由VT1l进行调制放大。C2、C3、C4、C5、L1以及VT1集电极与发射极间的结电容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，这样频率就会有变化。就达到了调频的目的。经过LC振荡电路及VT1调制放大的信号经C6耦合至发射管VT2进行高频放大后通过TX、C7向外发射调频信号。VT1为9018是振荡放大三极管。VT1为D40是专用发射管。

2.2调频收音机对讲机的技术参数

1调频波段；88MHz一108MHz

2调制方式：调频

3工作电源电压范围，3V(5号电池2节)

4静态电流13.5mA

5信噪比>80dB

6谐波失真

7输出功率：发射机输出功率越强，发射信号的覆盖范围越大，通信距离也 越远。但发射功率也不能过大，发射功率过大，不仅耗电，影响功放元件寿命，而且干扰性强，影响他人的通话效果，还会产生辐射污染。此款对讲机输出功率≥350mA

8发射机工作电流：18mA

9对讲距离：就对讲机而言，接收机灵敏度的高低对通话距离有着明显的影响.而提高发射功率，对通话距离的增加不大明显，发射功率增大10倍，通话距离有时可能只有1倍，因此通信机的接收灵敏度越高，通信距离就越远。此款对讲机对讲距离50一100米

2.3调频收音机对讲机主要芯片简介及电路设计

2.3.1 D1800芯片介绍

D1800内部方框图及静态电压参考值

2.3.2 D2822芯片介绍

D2822集成功放电路常用在随身听、便携式的DVD等音频放音用；功率不是很大但可以满足一般的听觉要求了，且有电路简单、音质好、电压范围窄等特点，是业余制作小功放的较佳选择

2.3.3调频收音机对讲机整体电路设计及其相关说明

驻极题在此起到传感器的作用，将变化着的声波转化为变化着的电信号。VT1选用9018，他主要对信号进行调制放大，由R1、R2、C1进行阻抗均衡，C2、C3、C4、C5、L1以及VT1构成一个LC振荡电路，其等效电路如图所示：

D1800作为收音接收专用集成电路，调频信号经C9耦合到其I9脚内进行混频，本振信号进入1脚形成本机震荡电路，L4、C、C10、C11等元件构成成本的调谐回路。

D2822作为功放电路的核心芯片，主要是对音频信号进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音。VT2为D40，是专用发射管，可用9018替换。

调频收音机对讲机的安装与调试

3.1调频收音机对讲机的焊接与安装

l)清查元器件，使用万用表对每个器件进行检测，熟习各元器件及其功能，做好好焊接前预备工作，

2)整机电路分析，熟悉元件在印刷板上安装位置，确定元件安装方式

3)将元器件弯曲成形，本电路所有的电阻(除R12外)均采用立式插装，尽量将字特置于易观察的位置，字符应从左到右、从上到下。以便于以后检查，将元件脚上锡，以便于捍接；由于本电路工作频率较高，安装时必须紧贴线路板以避免高频衰减而造成对讲距离缩短。

4)焊接：捍接前应先将双联用螺丝上好。并剪去双联拨盘画周内多余引脚再焊接，各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊、短路，其中耳机插座、三极管等焊接时要快，以免烫坏；

5)焊后剪去多余引脚，检查所有焊点，并对照电路图仔细检查，并确认无误后方可通电。

3.2调频收音机对讲机的调试

3.2.1收音部分的调试

首先用万用表l00mA电流档(其它档也行，只要≥50mA档即可)的正负表笔分

别跨接在地和K的GB之间，这时的读数应在10~15mA左右，这时打开电源开关K，并将音量开至最大，再细调双联，这时应收得到广播电台，若还收不到应检查有没有元件装错，印刷电路板有没有短距或开路，有没有焊接质量不高，而导致短路或开路等，还可以试换一下IC1，本机只要装配无误可实现一装响。排除故障后找一台标准的调频收音机，分别在低端和高端收一个电台，并调整被调收音机L4的松紧度，使被调收音机了能收到这两个电台，那么这台被调收音机的频率覆盖就调好了。如果在低端收不到这个电台，说明应减少M的匝数，在高端收不到这个电台，说明应增加L4的匝数，直至这两个电台都能收到为止，调整时注意用无感起子或牙牙、牙刷柄(处理后)拔动L4的松紧度。当L4拔松时，这时的频率就增高，反之则降低，注意调整前请将频率指示牌贴好，使整个圆弧数值都能在前盖的小孔内看得见(旋转调台拔盘)

3.2.2调频率覆盖阴收音机的频率范围（88MHz一108MHz)

用高频信号发生器输出88MHz调频信号，将收音机调谐至波段低端起点位置，微调本振线圈的电感量(线圈匝间距)，使毫伏表读数最大。用高频信号发生器输出108MHz调频信号，将收音机调谐至波段高端中点位置，微调本振回路补偿电容(半可变电容)，使毫伏表读数最大。

在业余条件下，可用已知频率的电台信进行调整，在波段低端接收一调频电合信号，察调谐指针指示的频率是否与该电台频率相符。若指示的频率偏高，则可将本振线圈的电感量减小；反之，若指示的频率偏低，则应将本振线圈的电感量增大。上述过程重复几次，直到调准为止。在波段高端接收以调频广播信号，观察调谐指针指示的频率是否与该电台频率相符，若若指示的频率偏高，可减小本振回路中的补偿电容；反之，则增大补偿电容，直到调准为止。

3.2.3发射部分的调试

首先将一台标准的调频收音机的频率指示调在100MHZ左右，然后将被调的发射部分和开关Kl按下，并调节Ll的松紧度，使标准收音机有啸叫，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，则可调整标准收音机的调台旋钮，直到消除失真。还可以调整LZ和L3的松紧度，使距离拉得更开，信号更稳定。若要实现对讲，请再装一台本套件并按同样的方法进行调整，对讲频率可以自己定，如88MHz、98MHz、108MHz„„这样可以实现互相保密也不至相互干扰。这样一台自己亲自动手制作的对讲机就实现了

3.2.4统调(调整频率跟踪)

调频收音机的统调方法与调幅的相同。接收波段低端某一频率信号，调整高放调谐回路的电感量(线圈匝间间距)，使声音(或毫伏表读数）最大，发光二极管亮度达到最大，接收波段高端某一频率信号，调整高放调谐回路的补偿电容，使声音(或毫伏表读数)最大。

结束语

本次电信杯的竞赛，我组成员从竞赛开始就积极准备，我们从选题、构思、资料收集到方案的确定、作品焊接完成、论文的写作都积极认真投入，以科学严谨的态度对待其中每一个环节，各组员之间分工明确，互帮互助。尽管在设计当中我们曾经碰到很多问题，但在我组成员的团结协作下均一一得以解决，这一切除了让我们感受到自身能力不足之外，更让我们感受到团队的作用。

本款收音机对讲机在原来的电路基础上进行了优化组合，使其在原来的基础上性能大大提高。在设计过程中。我组成员广泛查阅资料，多次修改设计方案，这让我们深刻的认识到一套好的设计方案的确立是多么的不易，在讨论过程中我们也感到自己的理论水平渐渐有了提高。完成了方案设计，我们立即着手作品焊接。在焊接过程中，我们再次遭遇了困难，首先是元器件的正确识别和引脚判断，其次是PCB布线、电路焊接，最后作品完成后功能测试又成为难题，然而我组成员在广泛查阅资料和指导老师的帮助下迅速扫清了障碍，最终顺利完成作品。

在本次设计过程中，赵东老师对该论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我们对调频接收知识有了深刻的认识，并得以顺利完成设计，在此表示衷心感谢。赵老师严谨的治学态度、丰富渊博的学识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模。同时也要感谢本组成员团结协作及周边同学的无私关怀，他们在本文写作的各个阶段给出了许多宝贵意见。

参考文献

[1l张肃文高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2004.11

[2l樊昌信，曹丽娜.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2007.

[3l康华光.电子技术基础(模拟部分)[M〕.北京：高等教育出版社，2006.

[4l康华光.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5l陈大钦，电子技术基础实验[M].高等教育出版社，2000

[6l陈明松.新型调频接收机的电路原理与性能特点[J].电声技术，2001，11(6)：l3-24

[7l郑彩盛.数字调谐收音机的生产及调试[J].电声技术.2004,11(2):23一35.

[8l江苏，姜笃庆.自制15一870MHz调频接收机[N].电子报，2001一12一6(20).

[9l谢自美.电子线路设计实验测试(第二版)[M].武昌：华中科技大学出版社，2000

[10](日)铃木宪次，王庆，刘涓涓，无线电收音机及无线电路的设计与制作[M].北京：科学出版社，2006

附 录

元件清单：