對(duì)講機(jī)原理課件

對(duì)講機(jī)原理、安裝與調(diào)試內(nèi)容簡(jiǎn)要1對(duì)講機(jī)原理相關(guān)知識(shí)無(wú)線通信概述超外差方式原理2F30-5型無(wú)線對(duì)講機(jī)原理調(diào)頻對(duì)講機(jī)原理框圖F30-5型調(diào)頻對(duì)講機(jī)的性能指標(biāo)F30-5型調(diào)頻對(duì)講機(jī)實(shí)際電路工作過(guò)程分析3調(diào)頻對(duì)講機(jī)的安裝與調(diào)試元件測(cè)試與安裝調(diào)試與維修過(guò)程1對(duì)講機(jī)原理相關(guān)知識(shí)1.1無(wú)線通信概述1.1.1聲波聲音是由輻射振動(dòng)物體產(chǎn)生的疏密波。人說(shuō)話時(shí)，聲帶的振動(dòng)引起周圍空氣共振，并以340米／秒的速度向四周傳播，稱為聲波。聲波頻率在20H~20KHz范圍內(nèi)，人能夠聽(tīng)到。話音（300-3400）聲波只有依靠媒質(zhì)傳遞，在不同的媒質(zhì)中傳遞的速度不同。聲波在媒質(zhì)中傳播產(chǎn)生發(fā)射和散射，聲音強(qiáng)度隨距離增大而衰減。因此，遠(yuǎn)距離聲波傳送必須依靠載體來(lái)完成，這個(gè)載體就是電磁波。1.1無(wú)線通信概述1.1.2電磁波電磁波是由電磁振蕩電路產(chǎn)生的，高頻電流的變化在天線周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)的變化產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化又產(chǎn)生電場(chǎng)，如此反復(fù)相互交替產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)而傳向遠(yuǎn)方。電磁波通過(guò)天線傳到天空中去，即為無(wú)線電波。電磁波的傳播速度為光速，當(dāng)無(wú)線電波在地球表面?zhèn)鞑r(shí)，其延時(shí)效應(yīng)微乎其微。因此，選擇電磁波作為載體是非常理想的。1.1無(wú)線通信概述1.1.3波段的劃分1.1無(wú)線通信概述1.1.4調(diào)制音頻信號(hào)裝載到載波信號(hào)上的過(guò)程，稱為調(diào)制。頻率調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻（FM），就是使載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。與調(diào)幅不同，調(diào)頻時(shí)，載波電壓振幅不變。載波信號(hào)的角頻率，又稱為調(diào)頻波中心頻率。瞬時(shí)角頻率相對(duì)于中心頻率的頻率偏移，簡(jiǎn)稱頻偏。1.1無(wú)線通信概述調(diào)頻波的頻率跟隨信號(hào)的變化規(guī)律而改變。即當(dāng)調(diào)制信號(hào)幅度最大時(shí)，調(diào)頻波最密、頻率最大；而當(dāng)調(diào)制信號(hào)負(fù)的絕對(duì)值最大時(shí)，調(diào)頻波最稀，頻率最低。1.1無(wú)線通信概述1.1.4對(duì)講機(jī)的頻率范圍：在日常對(duì)講機(jī)的使用中，根據(jù)中國(guó)無(wú)線電管理委員會(huì)規(guī)定，對(duì)講機(jī)頻率一般做如下劃分：專業(yè)對(duì)講機(jī)：V段136-174MHZ；U段400-470MHZ；武警公安用：350-390MHZ；海岸用：220MHZ；交通信號(hào)燈監(jiān)控、防空警報(bào)器：223.025-235Mhz業(yè)余用：433MHZ；集群用：800MHZ；手機(jī)：900MHZ/180MHZ；1.1無(wú)線通信概述根據(jù)電磁理論，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，電波穿透建筑物的能力越弱，但繞射能力越強(qiáng)；頻率越高，波長(zhǎng)越短，電波穿透建筑物能力越強(qiáng)，但繞射能力越弱。因此，在城市因?yàn)闃欠棵芗雀?，需要電波穿透力?qiáng)，所以頻率越高越適合；而在曠野或海面這種空曠的地域使用對(duì)講機(jī)，則需要繞射能力強(qiáng)的電波，所以選用V段（136-174MHZ）比較合適。1.2超外差方式原理1.2.1定義與發(fā)展歷程利用本地產(chǎn)生的振蕩波與輸入信號(hào)混頻，將輸入信號(hào)頻率變換為某個(gè)預(yù)先確定的頻率的方法。超外差原理最早是由E.H.阿姆斯特朗于1918年提出的。是為了適應(yīng)遠(yuǎn)程通信對(duì)高頻率、弱信號(hào)接收的需要，在外差原理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。外差原理是將輸入信號(hào)頻率變換為音頻，而阿姆斯特朗提出的方法是將輸入信號(hào)變換為超音頻，所以稱之為超外差。1919年利用超外差原理制成超外差接收機(jī)。其性能優(yōu)于高頻（直接）放大式接收，所以至今仍廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程信號(hào)的接收，并且已推廣應(yīng)用到測(cè)量技術(shù)等方面。1.2超外差方式原理1.2.2超外差原理輸入信號(hào)是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號(hào),本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號(hào)，通常f1＞fc。這兩個(gè)信號(hào)在混頻器中變頻,輸出為差頻分量,稱為中頻信號(hào),fi=f1-fc為中頻頻率。超外差原理如下頁(yè)圖1所示。圖2表示輸入為調(diào)幅信號(hào)的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號(hào)除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號(hào)相同。因此，中頻信號(hào)保留了輸入信號(hào)的全部有用信息。（超外差接收機(jī)中有一個(gè)振蕩器叫本機(jī)振蕩器.它產(chǎn)生的高頻電磁波與所接收的高頻信號(hào)混合而產(chǎn)生一個(gè)差頻,這個(gè)差頻就是中頻.如要接收的信號(hào)是900KHZ.本振頻率是1365KHZ.兩頻率混合后就可以產(chǎn)生一個(gè)465KHZ或者2200KHZ的差頻.接收機(jī)中用LC電路選擇465KHZ作為中頻信號(hào).因?yàn)楸菊耦l率比外來(lái)信號(hào)高465KHZ所以叫超外差）；1.2超外差方式原理1.2超外差方式原理1.2.3超外差接收機(jī)從天線接收的信號(hào)經(jīng)高頻放大器（見(jiàn)調(diào)諧放大器）放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)一起加入混頻器變頻，得到中頻信號(hào)，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機(jī)的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)，可以采用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數(shù)值。其原理如圖3所示。調(diào)諧放大器：以電容器和電感器組成的回路為負(fù)載，增益和負(fù)載阻抗隨頻率而變的放大電路。這種回路通常被調(diào)諧到待放大信號(hào)的中心頻率上。由于調(diào)諧回路的并聯(lián)諧振阻抗在諧振頻率附近的數(shù)值很大，放大器可得到很大的電壓增益。而在偏離諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)的頻率上，回路阻抗下降很快，使放大器增益迅速減?。灰蚨{(diào)諧放大器通常是一種增益高和頻率選擇性好的窄帶放大器。調(diào)諧放大器見(jiàn)圖如下：調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于各類無(wú)線電發(fā)射機(jī)的高頻放大級(jí)和接收機(jī)的高頻與中頻放大級(jí)。在接收機(jī)中，它主要用來(lái)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行電壓放大，所以大多工作于甲類放大狀態(tài)。在發(fā)射機(jī)中它主要用來(lái)放大射頻功率，因而大多工作于丙類或乙類狀態(tài)（見(jiàn)功率放大器）。調(diào)諧放大器的調(diào)諧回路可以是單調(diào)諧回路，也可以是由兩個(gè)回路相耦合的雙調(diào)諧回路。它可以通過(guò)互感與下一級(jí)耦合,也可以通過(guò)電容與下一級(jí)耦合（圖1和圖2）。一般說(shuō)，采用雙調(diào)諧回路的放大器，其頻率響應(yīng)在通頻帶內(nèi)可以做得較為平坦，在頻帶邊緣上有更陡峭的截止。超外差接收機(jī)中的中頻放大器常采用雙回路的調(diào)諧放大器。單級(jí)調(diào)諧放大器的增益與帶寬的乘積受到放大器件參數(shù)的限制。在器件已選定時(shí)，放大器的增益越高，帶寬就越窄。為保證有足夠的增益和適當(dāng)?shù)膸?，往往采用幾?jí)調(diào)諧放大器級(jí)聯(lián)。有時(shí)將兩級(jí)（或三級(jí)）放大器的回路分別調(diào)諧到兩個(gè)（或三個(gè)）不同的頻率上，構(gòu)成參差調(diào)諧放大器。這種放大器具有較寬的頻帶，總增益較高，但放大器的調(diào)整較麻煩。雷達(dá)接收機(jī)的中頻放大級(jí)常采用這類放大器。放大器件的雜散參量對(duì)調(diào)諧放大器的性能有影響。例如由于晶體管集電結(jié)電容CC的反饋?zhàn)饔?，可能使放大器工作不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生自激振蕩。通常可用中和的方法加以消除。圖3是帶中和電路的調(diào)諧放大器，CN是中和電容器。輸出信號(hào)由回路電感L經(jīng)CN反饋至放大器的輸入端,以抵消極間電容CC的內(nèi)反饋。

1.2超外差方式原理1.2超外差方式原理接收機(jī)的輸入信號(hào)uc往往十分微弱（一般為幾微伏至幾百微伏），而檢波器需要有足夠大的輸入信號(hào)才能正常工作。因此需要有足夠大的高頻增益把uc放大。早期的接收機(jī)采用多級(jí)高頻放大器來(lái)放大接收信號(hào)，稱為高頻放大式接收機(jī)。后來(lái)廣泛采用的是超外差接收機(jī),主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號(hào)。1.2超外差方式原理超外差接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。具有較高的選擇性和較好的頻率特性。這是因?yàn)橹蓄l頻率fi是固定的，所以中頻放大器的負(fù)載可以采用比較復(fù)雜、但性能較好的有源或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器（見(jiàn)電子陶瓷）、聲表面波濾波器（見(jiàn)聲表面波器件）等。容易調(diào)整。除了混頻器之前的天線回路和高頻放大器的調(diào)諧回路需要與本地振蕩器的諧振回路統(tǒng)一調(diào)諧之外，中頻放大器的負(fù)載回路或?yàn)V波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)不需再調(diào)整。1.2超外差方式原理缺點(diǎn)與解決辦法電路比較復(fù)雜；存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等。解決途徑提高高頻放大器的選擇性，盡量把由天線接收到的像頻干擾信號(hào)濾掉；另一種辦法是采用二次變頻方式。1.2超外差方式原理1.2.4二次變頻超外差接收機(jī)第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾信號(hào)的中心頻率與有用輸入信號(hào)uc的中心頻率差別較大，使像頻信號(hào)在高頻放大器中受到顯著的衰減。第二中頻頻率選得較低，使第二中頻放大器有較高的增益和較好的選擇性。其原理框圖如圖4。特點(diǎn)：對(duì)振蕩頻率的選取有要求;要求振蕩器的振蕩頻率和幅度精度高,穩(wěn)定性好;本振頻率中有鎖相環(huán),數(shù)字分頻、數(shù)字鑒相器等電路，保證極高的穩(wěn)定度,否則會(huì)產(chǎn)生本振頻率漂移;都有鎖相環(huán)電路來(lái)保證本振頻率的穩(wěn)定度;一般采用穩(wěn)定性好的晶體振蕩器振蕩頻率高,易起振,振頻穩(wěn),振幅高,振蕩特性好;本振電路多采用體積小、可靠性高的單片大規(guī)模集成數(shù)字頻率合成器,每一級(jí)電源都應(yīng)有0.1μF或0.01μF的旁路電容接地電源可數(shù)模分開(kāi)供電，接地及屏蔽良好,本振輸出端有帶通濾波器，使本振輸出雜波小。鎖相環(huán)工作原理：鎖相環(huán)路是一種反饋電路，鎖相環(huán)的英文全稱是Phase-LockedLoop,簡(jiǎn)稱PLL。其作用是使得電路上的時(shí)鐘和某一外部時(shí)鐘的相位同步。因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來(lái)。鎖相環(huán)路是一個(gè)相位反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。它由以下三個(gè)基本部件組成：鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）。鎖相環(huán)的工作原理：1.壓控振蕩器的輸出經(jīng)過(guò)采集并分頻；2.和基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入鑒相器；3.鑒相器通過(guò)比較上述兩個(gè)信號(hào)的頻率差，然后輸出一個(gè)直流脈沖電壓；4.控制VCO，使它的頻率改變；5.這樣經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的時(shí)間，VCO的輸出就會(huì)穩(wěn)定于某一期望值。鎖相環(huán)可用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出和輸入兩個(gè)信號(hào)之間的相位同步。當(dāng)沒(méi)有基準(zhǔn)（參考）輸入信號(hào)時(shí)，環(huán)路濾波器的輸出為零（或?yàn)槟骋还潭ㄖ担?。這時(shí)，壓控振蕩器按其固有頻率fv進(jìn)行自由振蕩。當(dāng)有頻率為fR的參考信號(hào)輸入時(shí)，uR和uv同時(shí)加到鑒相器進(jìn)行鑒相。如果fR和fv相差不大，鑒相器對(duì)uR和uv進(jìn)行鑒相的結(jié)果，輸出一個(gè)與uR和uv的相位差成正比的誤差電壓ud，再經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器濾去ud中的高頻成分，輸出一個(gè)控制電壓uc，uc將使壓控振蕩器的頻率fv（和相位）發(fā)生變化，朝著參考輸入信號(hào)的頻率靠攏，最后使fv=fR，環(huán)路鎖定。環(huán)路一旦進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，壓控振蕩器的輸出信號(hào)與環(huán)路的輸入信號(hào)（參考信號(hào)）之間只有一個(gè)固定的穩(wěn)態(tài)相位差，而沒(méi)有頻差存在。這時(shí)我們就稱環(huán)路已被鎖定。環(huán)路的鎖定狀態(tài)是對(duì)輸入信號(hào)的頻率和相位不變而言的，若環(huán)路輸入的是頻率和相位不斷變化的信號(hào)，而且環(huán)路能使壓控振蕩器的頻率和相位不斷地跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位變化，則這時(shí)環(huán)路所處的狀態(tài)稱為跟蹤狀態(tài)。鎖相環(huán)路在鎖定后，不僅能使輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)頻率嚴(yán)格同步，而且還具有頻率跟蹤特性，所以它在電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。

DDS：數(shù)字化的頻率合成器

1.2超外差方式原理1.2超外差方式原理隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，超外差接收機(jī)已經(jīng)可以單片集成。例如，有一種單片式調(diào)幅-調(diào)頻（AM/FM）接收機(jī)，它的AM／FM高頻放大器、本地振蕩器、混頻器、AM/FM中頻放大器、AM/FM檢波器、音頻功率放大器以及自動(dòng)增益控制(AGC)、自動(dòng)頻率控制(AFC)、調(diào)諧指示電路等(共700個(gè)元件)均集成在一個(gè)面積為2.4×3.1毫米2芯片上，它的工作電壓范圍為1.8～9伏，工作于調(diào)幅與調(diào)頻方式的靜態(tài)電流分別為3毫安和5毫安。2F30-5型無(wú)線對(duì)講機(jī)原理2.1調(diào)頻對(duì)講機(jī)原理框圖2.1通用原理框圖2.1調(diào)頻對(duì)講機(jī)原理框圖2.2原理圖2.2F30-5型調(diào)頻對(duì)講機(jī)的性能指標(biāo)2.2.1主要電氣指標(biāo)高頻發(fā)射功率………≥2W(75Ω)發(fā)射工作效率………≤50％接收機(jī)靈敏度………≤lμv限幅靈敏度………≤1.5μv音頻輸出功率………≥50mW最大調(diào)制頻偏………≥±3KHz待機(jī)靜態(tài)電流………≤lOmA頻率穩(wěn)定度………≥10-6信號(hào)選擇性………≥50db(±25KHz)電池供電電壓………9.6V(8節(jié)1.2V)2.2F30-5型調(diào)頻對(duì)講機(jī)的性能指標(biāo)2.2.2指標(biāo)內(nèi)含簡(jiǎn)介靈敏度選擇性限幅靈敏度頻率穩(wěn)定度調(diào)制頻偏靜態(tài)工作電流高頻輸出功率發(fā)射機(jī)工作效率音頻輸出功率2.3F30-5型調(diào)頻對(duì)講機(jī)工作過(guò)程2.3.1基本原理1、發(fā)射部分：鎖相環(huán)和壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生發(fā)射的射頻載波信號(hào)，經(jīng)過(guò)緩沖放大、激勵(lì)放大、功放，產(chǎn)生額定的射頻功率，經(jīng)過(guò)天線低通濾波器，抑制諧波成分，然后通過(guò)天線發(fā)射出去。2、接收部分：接收部分為二次變頻超外差方式，從天線輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路和帶通濾波器后進(jìn)行射頻放大，在經(jīng)過(guò)帶通濾波器，進(jìn)入一混頻，將來(lái)自射頻的放大信號(hào)與來(lái)自鎖相環(huán)頻率合成器電路的第一本振信號(hào)在第一混頻器處混頻并生成第一中頻信號(hào)。第