目录
第一章 概述 .................................................................................................................... 2
1.1 课题的目的 ......................................................................................................... 2 1.2 课题的意义 ......................................................................................................... 2 1.3课题的要求 .......................................................................................................... 3 第二章 986A型对讲机的工作原理 ................................................................................... 4
2.1 对讲机的原理 ..................................................................................................... 4
2.1.1传声器 ....................................................................................................... 4 2.1.2发射部分.................................................................................................... 5 2.1.3接收部分.................................................................................................... 5 2.1.4 工作过程 ................................................................................................... 5 2.2 对讲机的工作框图 .............................................................................................. 6 第三章 986型对讲机的组装与调试 .................................................................................. 8
3.1 对讲机的焊接 ..................................................................................................... 8
3.1.1 准备与焊接 ............................................................................................... 8 3.1.2 注意事项 ................................................................................................... 8 3.1.3 焊接操作步骤 ............................................................................................ 8 3.2 对讲机的制作与调试 ........................................................................................... 9 3.3 安装与调试 ....................................................................................................... 10 第四章 总结 .................................................................................................................. 12 参考文献........................................................................................................................ 13 附图:印刷电路及原理图,元器件清单 .......................................................................... 14
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第一章 概述
1.1 课题的目的
对讲机主要应用在、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。另外还有一些特定场合使用的对讲机,如防爆对讲机、防水对讲机、警用对讲机等。车载台也可以纳入对讲机的使用范畴。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。
现代通信中,通信的保密性已经成为—项基本的要求。通信系统的加密技术主要分为数字加密和模拟加密两种。其中模拟加密技术因其加密的原理相对简单、加密的实现相对容易,在通信系统的话音加密方面一直得到广泛应用。对话音的模拟加密可采用固定分割频带的倒频加密方式,这种加密方式虽然简单实用但因其频带分割点单一,因而易于被破解,无法满足对加密功能要求较高的应用场合。可变分割频带加密技术的应用,使得频带的分割点可以不断变化,加密的密钥可以程序控制,因而更加难以破解,从而可大大增强通信的安全性。本设计结合实际应用,提出通过可变分割频带话音加密芯片FX224实现频带分割点变化,从而实现话音加密的一种实用方案。
1.2 课题的意义
无线对讲机座位一种简单的通讯工具,由于它不需要中转和地面交换机站的支持,就可以进行移动通信,所以深受人们欢迎。目前广泛用于生产、保安、野外工程等领域的小范围的通信工程中。无线对讲机技术是很多无线通信技术的基础,目前应用比较广泛的蜂窝式移动电话技术,就是在无线双工对讲机的基础上发展起来的新兴现代技术。
对讲机的电路形式很多,从调制方式可分为调试和调频式;从收发功能上,可以分为单工式和双工式。单工式对讲机同一时间内,只能工作在一种状态下,即:接受或发射状态,而不能同时处于收发状态。单工式对讲机工作时,要不停的切换开关开控制收发状态,所以使用起来不太方便,但单工式对讲机,则由于它造价低,体积小,耗电低等优点,所以被大量使用。
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对讲机由发射部分和接受部分构成,发射部分由锁相环和压控振荡器(VCO)产生发射的射频载波信号,经过缓冲放大、功放,产生额定的射频功率,经过天线低通滤波器,抑制谐波成分,然后通过天线发射出去。接受部分为二次变频超外差方式,接受到的信号经带通滤波器后进行选频放大,然后进入混频电路再进入中放电路,经过解调电路得到我们想要的信号,然后经过放大就可以进入扬声器我们就可以听到我们想要的声音。
1.3课题的要求
此课程设计的课题为半双工调频无线对讲机,要求利用模拟电路和高频电子线路的相关知识,用所提供的元件来完成对输入的语音信号的进行调频,然后通过耳机接收该语音信号。使学生在模块实验的基础上掌握调频发射机,接收机,整机组成原理,建立调频系统概念。掌握系统联调的方法,培养解决实际问题的能力。
要求学生通过对调试对讲机安装与调试,对所学的高频电子线路中各单元的电路形式、各电路间的耦合方式及信号传送波形和结果有更深的了解。同时,也对以前所学过的各类型模拟单元电路的工作原理、电路形式、调试方法、测试方法、测量技术、整机电路统调技巧等方面得到了全面的、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。
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第二章 986A型对讲机的工作原理
2.1 对讲机的原理 2.1.1传声器
一种将声信号转变为相应的电信号的电声换能器,俗称话筒,又称微声器、麦克风。在语言通信(如电话)中使用的传声器,一般叫做传话器。 电容传声器,一种靠电容量变化而起换能作用的传声器。接收信号的振膜(金属膜或镀金属塑料膜)和后极板组成一个电容器(极头),这个电容器又串接到有直流极化电源和负载电阻的电路中。振膜受声波振动,引起电容容量变化,电路中的电流也相应变化,负载电阻上也就有相应的电压输出。因为极头的电容量非常小,阻抗很高,不能用电缆线直接引出,需要一个前置放大器紧接在极头后面作阻抗变换。所以,电容传声器一般由极头、前置放大器和极化电源三部分组成。电容传声器灵敏度较高,频率响应平坦,瞬态特性好,音质较好,一般用于高质量的广播、录音中,也用于测试传声器。
驻极体传声器,一种利用驻极体材料做成的电容传声器。主要结构形式有两种:一种是用驻极体高分子薄膜材料作振膜;另一种是用驻极体材料做后极板。因为驻极体本身带电,所以这种传声器无须外部笨重的极化电源,简化了电容传声器的结构。驻极体传声器电声性能较好,抗振能力强,价格低,容易小型化,因此被广泛用于一般录音机,特别是盒式录音机中。
驻极体传声器基本原理是通过振动,使由膜片构成的电容不断产生变化,并转变成电压的变化,通过场效应管放大并将阻抗变低,将音频电流提供给电子放大器。
驻极体传声器友有两块金属极板,其中一块表面涂有驻极体薄膜(多数为聚全氟乙丙烯)并将其接地,另一极板接在场效应晶体管的栅极上,栅极与源极之间接有一个二极管,当驻极体膜片受到振动或受到气流地摩擦时,膜片上会出现表面电荷,表面电荷地电量为Q,板极间地电容量为C,则在极头上产生地电压U=Q/C,由于两极板地距离不变,电容量C不边,那么极头上地电量Q地变化,就会引起电压地变化,电压变化地大小,反映了外界声音气流地强弱,这种电压变化频率反映了外界声音地频率,这就是驻极体传声器地工作原理。
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2.1.2发射部分
电路工作在接收状态时,将收、发转换开关置于接收位置(默认状态为接收),从天线ANT接收到的信号经天线匹配电感L1,在经可调耦合电感线圈T1,电容器C4,C2,高频三极管Q1及T1次线圈等组成的检波电路进行检波。检波后的音频信号,经T1次级线圈中心抽头耦合到低频放大器的输入端,经放大后由电容器C17耦合推动扬声器SP发声。 2.1.3
接收部分
电路工作在发信号状态时,S2是收,发转换开关(复位开关),按下置于“发信”状态,由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2,Q3,Q4,Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路放大后,经耦合可调电感的中心抽头将信号加到震荡管Q1进行信号调制,使该管的bc结电容随着语音信号的变化而变化,实现了调制功能,并将已调波经T1及L1从天线发射出去。
2.1.4 工作过程
三极管Q1和耦合可调电感圈T1、电容器C4、C2等组成振荡电路,产生频率约为49.8MHZ的载频信号。Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路。扬声器SP兼做话筒使用。电路工作在接受状态时,将收发转换置于“接收”位置,从天线ANT1接收到的信号经天线匹配电感L1、再经可调耦合电感线圈T1、电容器C2、C4、高频三极管Q1、及T1次级线圈等组成的检波电路进行检波。检波后的音频信号,经T1次级线圈中心轴头耦合到低频放大器的输入端,经放大后有电容器C17耦合推动扬声器SP发声。
电路工作在发信状态时,S2是收发转换开关,按下置于“发信”状态,由扬声器将话音变成电信号后由电容器C17耦合到Q2、Q3、Q4、Q5和相关电阻电容等组成低频放大电路后,经耦合可调电感的中心轴头将信号加到振荡器管Q1进行信号调制,使该管的BC结电容随着话音信号的变化,实现了调制的功能,并将已调波经T1及L1从天线发射出去。如图2-1所示:
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图2-1 986A型对讲机的原理图
2.2 对讲机的工作框图
对讲机的电路形式很多,从调制方式可分为调幅式和调频式;从收发功能上,可以分为单工式和双工式。单工式对讲机同一时间内,只能工作在一种状态下,即:接收或发射状态,而不能同时处于收发状态。单工式对讲机工作时,要不停的切换开关来控制收发状态,所以使用起来不太方便。但单工式对讲机,则由于它造价低,体积小,耗电低等优点,所以被大量使用。而双工式对讲机,可以收发电路同时工作,使用起来如同普通电话机一样,应用起来也比较方便,但是由于双工对讲机电路复杂,造价高,耗电大等缺点,所以应用较少。
工作框图对讲机声音的传播要依靠电磁波来完成。电磁波是由电磁震荡产生的。发射功率的大小直接影响到对讲机发射信号的强弱,同时对讲机之间的功率是否匹配将直接影响传输距离的远近。发射功率越大,发射信号覆盖的范围越大,在功率匹配的情况下通话的距离也就越远。但是,在实际中发射功率也不能太大,大的发射功率不仅影响原件的寿命,而且由于干扰噪声的存在则会引起很强的干扰。天线用于发射和接收电磁波,发射天线将高频电流转换为电磁波,向空中发射传播信息,并将电磁波转换为高频电流。天线的增益越大,驻波比越小,发射
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或接受的能力越强。如图2-2所示:
音频 放大 调制 电路 高频 放大 收 发 振荡器 发射 电 源 接收 带 通 滤 波 本 振 器 音 频 放 大 解 调 电 路 中 放 电 路 混 频 电 路 选频 放大
图2-2 对讲机的工作框图
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第三章 986型对讲机的组装与调试
3.1 对讲机的焊接 3.1.1 准备与焊接
安装前,对照元件清单仔细检查了所给的元件,而且测试了三极管的好坏。 检查无误后,先安装低矮、耐热的元件,最后装集成电路。按如下步骤进行安装: 1、确定元件的安装方式,由孔距决定,并对照电路核对电路板;
2、将原件弯曲成形,本电路所有的电阻尽量采用立式安装,并将字符置于易观察的位置,以便以后检查;
3、插装 应对照电路图对号插装,有极性的元件应注意极性,如集成电路的引脚等;
4、焊接 各焊点加热时间及锡用量要适当,防止虚焊、错焊、短路。其中耳机插座、三极管焊接时要快,以免烫坏;
5、 焊后剪去多余的引脚,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。
3.1.2 注意事项
1、焊接时间不宜过久,但要完全熔着,以免造成冷焊; 2、焊点的表面要平滑、有光泽; 3、焊点完全冷却前,不可移动;
4、电烙铁不用时要放置于电烙铁架上,并随时保持烙铁头的清洁; 5、焊接完毕,要在烙铁头镀上薄层焊锡,避免氧化,并等冷却后再收存。
3.1.3 焊接操作步骤
1、从烙铁架上拿出电烙铁,以45度靠紧焊接面进行预热;
2、然后将焊锡丝同时伸向被焊的元件脚及焊盘,一起接触被焊处; 3、焊锡丝熔化,向焊接处推入焊锡丝,使焊锡润湿焊盘与元件脚,当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝(应控制焊锡丝的熔化量不能过多,以免造成浪费;
4、在焊锡完全熔化后,移去烙铁头。如焊锡过多,可把烙铁头上的焊锡甩干
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净,然后不用焊锡丝或极少量的焊锡丝重焊一遍,移去时正好吸去多余的焊锡; 5、如果焊点有连焊,也应将焊锡线(其中有助焊剂)与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间,待焊锡丝与助焊剂一起熔化后,移去焊锡丝,再将烙铁头侧放着向下移走,吸去多余的焊锡;
6、如果要用电烙铁去除焊盘孔中的锡( 即挑孔),应该将印制板拿高,把烙铁头置于比印制板低的位置,将烙铁头在焊盘孔上擦几下,可以将焊盘孔中的焊锡吸流到烙铁头上去。如果印制板较小,可以用烙铁将焊盘上的锡熔化, 然后迅速开烙铁,将印制板在工作台上轻敲一下,使焊盘上的熔锡振落; 7、将烙铁头上的多余焊锡甩在废锡盒中,再将电烙铁插入烙铁筒中; 8、正常焊接时,电烙铁与平面应保持角度是45度; 9、手拿锡线时,锡线头长度应留出3- 5CM;
10、焊点的标准是:焊点呈锥形,焊锡要适量,表面有光泽,光滑,清洁等。 11、常见的不良焊点有:虚焊,假焊,漏焊,锡球,锡尖等;
12、烙铁尖上有锡渣时在焊锡棉上擦掉,焊锡棉要清洗干净,使用时要保持湿润;
13、烙铁使用后必须放在烙铁架上,不充许传递,防止意外烫伤; 14、元件脚突出线路板太短会导致锡球; 15、排焊时,要把握用锡量,速度要快,拖到最后点应还有助焊剂; 16、防止不良焊点的发生除要正确有焊接技术外,还应注意待焊接面必须是清洁的,如发现待焊接面不洁净,必须先处理光亮后,方可重焊。
3.2 对讲机的制作与调试
安装前,对照安装清单仔细检查所有元器件,测试三极管的好坏,认真阅读说明书及其工作原理图。对照印刷电路图,利用电烙铁及焊锡丝将元器件逐一焊在电路板上,由于引脚过长在焊接过程中焊一个剪掉一个器件的引脚。注意所有的器件立式插装,紧贴电路板,不要掉的过高。电解电容器、三极管插装时要注意其极性,焊接好的器件不要这段了,就立式放置。电路板上(S1)处连接起来。套装中6条导线,分别按如下连接方式接入电路中:
120mm长的导线:电池负极到电路板(GND-)处; 100mm长的导线:电池正极到电路板(VDD+)处; 2根80mm长的导线:扬声器的两端到电路板(SPK2)处;
2根50mm长的导线:一根是天线连接线耳道L1的一端;一根是波动开关中间端到电路板(S2)处;
把天线黑色套管旋转装到弹簧天线上,用螺丝将接线耳与弹簧天线固定在塑
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斜前壳中,并焊接导线与电路板上L4处。
3.3 安装与调试
由于对讲机的工作条件相对较差,为确保机器可靠工作,在焊接元件之前,元件引脚均应先上锡,焊接时,引脚也要尽可能的短,避免不必要的耦合。 元器件以及连接导线全部焊接完后,经过仔细检查后即可通电调试。(注意最好不要用充电电池,因为电压太低使发射距离缩短)
两套件焊完,认真检查无误后,可接入9V叠层电池,旋转拨动开关按钮。可以使电路通电工作,不按到复位按钮,电路处于“接收”状态,扬声器起到“电”转化到“声”的作用,可以听到“丝丝”的声响,同时将另外一个对讲机的复位按钮按下,使其工作在“发信”状态下,这时,扬声器起到“声”转化为“电”的作用将两个对讲机的天线平行靠近,用无感起子轻轻微调可调电感T1的磁芯,使接收机的“嘟嘟”叫声最大,即两者的发射、接受频率一致。然后,两套互换,按同样的方式微调可调电感T1的磁芯,保证两者的发射、接受频率一致。这样的过程需要相互微调几次(包括拉开距离调试),保证两套之间对讲距离最远,声音最清晰。
调试成功后,装好“拨动开关塑料旋钮”和“复位开关塑料旋钮”,用两颗螺丝固定电路板与前一壳中,清理好导线,用五颗螺丝将前后、盖固定。
使用时,打开电池盒盖,装上9V电池,旋转拨动开关按钮,可以让电路通电工作,平时电路是处于“接收”状态,按下复位按钮,电路处于“发信”状态。
如果安装后,通电没有“丝丝”的声音,请认真检查电源线,扬声线,元器件等有没有错焊,短路等故障,检查一定要细心。
1、接收部分的调整
首先用万用表100mA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并将音量开到最大,再细调双联,这时应收得到广播电台,若还收不到电台应检查有没有元件插错,印刷电路板有没有短路或开路,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。排除故障以后找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,使被调收音机也能收到这两个电台,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,说明应增加L4的匝数,在高端收不到这个台,说明应减少L4的匝数,直至这两个电台都收到为止。调整时注意用无感起子或牙签、牙刷柄(处理后)拨动L4的松紧度。当L4拨松
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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到。
2、发射部分的调整
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的开关K1按下,并调节L1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,直到有啸叫为止,然后再拉开距离对这驻极体讲话,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L2和L3的松紧度,使距离拉得更远,信号更稳定。若要实现对讲,请在装一台本套件并按同样的方法进行调试,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于相互干扰。这样一台自己亲自动手制作的对讲机就实现了。
在调试和使用对讲机过程中,如出现故障,不能正常工作,则应先检查电源电压是否正常,元件有无焊错或损坏,各跳线是否联接可靠,如无问题,可先用万用表对各三极管、集成电路的电压进行检测,看有无异常。如有异常,则应检查故障原因,寻找故障元件。如各点电压正常,则可按已述调试方法,重新调试。
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第四章 总结
本次课程设计,我们两个人一组,一个负责测电阻,分析电路图;一个负责连接电路板,焊接,在焊接的过程中总会不小心把相邻的焊锡连在一起,手法还不是很熟练。最后在调试的时候,老师帮助我们调试可调电阻,使两组的对讲机频率相同,最后,我们的对讲机终于可以互相接收了。
在设计“对讲机”的过程中,我终于知道了在做这样的一个课程设计的时候,应该从什么地方着手,应该怎样构造自己的思路,怎样利用已学知识来实现自己的设计方案,并通过不断地查找资料来实现它的功能。在这个中,不但让我体会到设计的困难,焊的辛苦,同时也让我更好地巩固了以前所学的知识。
以前我一直认为只要学好课本的专业知识就行,但我们并不一定要知道如何利用利用课本知识来完成某些设计,并实现它的功能。而通过这次的课程设计让我大大改变了自己以前错误的想法。虽然这段时间临近期末考试,让我感到时间非常的紧迫,人也很疲惫,但当我通过自己的努力,去图书馆找资料,上网参考其他人的设计程序和同学共同来完成设计的时候,紧张、疲惫都忘记了。
当拿着焊好的电路板,心情特别好,一个个焊点都是我们一起努力的结果。虽然元器件开始有点问题让我们略有失望,但是后来的成功我们很开心。在设计过程中,我也遇到了一些困难和迷惑。但是通过不断努力,在老师的帮助下,和翻阅资料及上网搜索,和同学克服了一个又一个的问题,保证了设计作业的顺利进行。
通过这次课程设计我相信这对于我在以后的发展中具有深远的影响。最后再次感谢老师的指导,同学的帮助!
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参考文献
1.张肃文 高频电子线路 北京:高等教育出版社 2008年5月
2.康华光 电子技术基础(模拟部分) 北京:高等教育出版社 2006年8月 3.樊昌信 曹丽娜 通信原理 北京:国防工业出版社 2007年8月 4.胡宴如 耿苏燕 高频电子线路 北京:高等教育出版社 2009年1月
5.操长茂 胡小波 电工电子技术基础实验 武汉: 华中科技大学出版社 2009年11月
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附图:印刷电路及原理图,元器件清单
序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电位 电阻 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 电解电容 电解电容 可调电感 色码电感 三极管 三极管 三极管 复位开关 拨动开关 导线 导线 导线 导线 扬声器 天线接线耳 弹簧天线 电池弹片 跳线 986主体塑料盖 电池盖 复位开关塑钮 拨动开关塑钮 装饰按钮胶件 符号 R1 R9 R12 R8 R13 R2 R3 R4 R5 R6 R11 R7 C8 C4 C1 C2 C3 C5 C6 C9 C10 C11 C13 C14 C17 C15 C16 T1 L1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q1 S2 S1 J1 规格 10Ω 220Ω 1K 5.6K 10K 330K 560K 15P 35P 50P 82P 502P 403P 104P 47uF 100Uf 7KB 1.5uF 9014 9015 9018 PS42D02 SS-12F15 φ0.8*100mn φ0.8*50mn φ0.8 *120mn φ0.8*80mn 29mn 含黑色套管 9V正负共用 用剪下的零件脚替 数量 2只 1只 2只 2只 3只 1只 1只 1只 1只 2只 1只 2只 4只 1只 1只 2只 1只 1只 2只 2只 1只 1个 1个 1根 2根 1根 2根 1个 1个 1套 1套 1根 1套 1个 1个 1个 1个
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不干胶粘片 螺丝 螺丝 PA2.3*7mn PWA2.3*5mn 各1张 7颗 1颗
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