无线对讲机发射及接收模块设计 （毕业设计32页、15728字）
摘要：无线对讲机是移动通信中一个重要的分支,应用非常广泛,无线电对讲机和其它无线通信工具(如手机)其市场定位各不相同,难以互相取代,还将长期使用下去。本论文研究设计了一款调频无线对讲机。首先介绍了调频无线对讲机的功能、性能指标和工作原理。从工作原理出发,通过现代电子系统设计方法,深入行业现状寻找到低成本的器件MC3361、LM386等,确立了完整具体的方案。在具体的硬件设计实现上,分成发射和接收两部分,分别对各个功能模块以信号、控制为联系进行设计。在硬件设计上,通过主要芯片将各功能模块有机地组织起来共同完成系统需要的功能。

关键词：无线通信；调频；对讲机

Design of Wireless Interphone
Abstract：The wireless interphone is an important branch in mobile communication, it is very extensive to use. Wireless interphone and other wireless communication tools (such as the mobile phone) their market orientation has nothing in common with each other, it is difficult to replace each other, the interphone will use for a long time. This thesis studies and designs a wireless interphone of frequency modulation. This thesis firstly introduce the function, performance index and operation principle of the wireless interphone of frequency modulation .Proceeding from operation principle, by the design method of the modern electronic system, I have learned  the current market situation and found low-cost device MC3361, LM386, etc., and have established the intact and concrete scheme. In the concrete hardware I regard signal and control as the connection to design each function module separately. At hardware design, I organize organically every function module by main chips and finish function that the system needs.

Key words: Wireless communication， Frequency modulation， Interphone

目    录
第1章  绪    论 1
1.1  课题背景、目的及意义 1
1.1.1  课题的背景 1
1.1.2  课题的目的意义 1
1.2  无线通信终端对讲机 2
1.2.1  对讲机的前景 2
1.2.2  对讲机的性能指标 2
1.2.3  对讲机的功能 3
1.3  论文的主要内容 4
第2章  系统总体方案设计 5
2.1  对讲机的工作原理介绍 5
2.2  可选方案介绍 5
2.2.1  方案一 5
2.2.2  方案二 6
2.3  方案比较及确定 7
第3章  硬件系统设计 8
3.1  接收机设计 8
3.1.1  接收机电路原理分析 8
3.1.2  接收机的主要元件介绍 9
3.2  发射机设计 10
3.2.1  发射机电路原理分析 10
3.2.2  发射机主要元件介绍 11
3.3  电路中主要电路介绍 11
3.3.1  低通滤波电路 11
3.3.2  谐振电路 12
3.3.3  功率放大电路 13
3.3.4  高频小信号放大电路 13
3.3.5  混频电路 14
3.3.6  LM386语音放大电路 15
第4章  PCB的设计 16
4.1  PCB设计流程方框图 16
4.2  PCB设计流程介绍 16
4.3  PCB设计中需要注意的问题 17
4.3.1  布局中需要注意的问题 17
4.3.2  布线中需要注意的问题 18
4.3.3  PCB设计中的抗干扰措施 19
第5章  电路板调试 20
5.1  电路板调试方法介绍 20
5.2  电路板调试遇到的问题及解决方法 20
5.2.1  晶振不工作 20
5.2.2  频率异常 21
5.2.3  发射部分失去电源供应 21
结  论 22
致  谢 23
参考文献 24
附录1：整机电路图 25
附录2：整机PCB图 26
附录3：实物图 27

 
第1章  绪    论
1.1  课题背景、目的及意义
1.1.1  课题的背景
通信是人类社会生活的重要组成部分，凡是在发信者和收信者之间，以任何方式进行消息的传递，都称为通信。通信系统的基本组成包括信息源、发送设备、信道、接收设备、躁声源和受信者。信息源的主要任务是将发信者提供的非电量消息变换为电信号。发送设备主要完成调制和放大。信道是用于传输信号的通道，它是由有线或无线线路为信号传输提供的一条通道。不同的信道有不同的传输特性，相同媒介对不同频率的信号传输特性也是不同的。无线通信系统使用的频率范围很宽阔，从几十KHz到几百GHz。接收设备的任务是将信道传送过来的已调信号进行处理，以恢复出与发送端相一致的基带信号。受信者的作用是将接收设备输出的基带信号变换为原来形式的消息。
无线通信通常指利用无线电波进行通信。无线通信经历从电子管到半导体再到集成电路，从第一代模拟通信到第二代数字通信再到第三代多媒体通信，从短波通信、长波通信到卫星通信、微波通信，从地面通信到航空航天通信，从点对点到点对多，无线通信正以飞快的速度向前发展。 随着社会的发展，人们对通信的需求也日益迫切，对通信的要求也越来越高。理想的目标是能在任何时候、在任何地方、与任何人都能够及时沟通和联系、交流信息。显然，没有无线通信，这种愿望是无法实现的。而在手机非常普及的今天，对讲机没有被取代，是因为对讲机不受网络限制，在网络未覆盖到的地方，对讲机可以让使用者轻松沟通；对讲机提供一对一，一对多的通话方式，也就说，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，这些特点是非常重要的，而且通话成本也低。
1.1.2  课题的目的意义
通过本次毕业设计，达到使自己了解电子产品设计的基本方法，掌握产品设计的基本步骤，利用大学期间所学的有关专业知识完成设计任务，加强理论与实际的结合，强化自己综合运用知识的能力，明确学习的目的：学习是为了更好的应用。我对信息传输的有关专业知识多停留在理论上，并且不能贯通理解，形不成系统。而通信技术的发展日新月异，在我离开学校前，使我对所学专业的基础知识应有一个全面而贯通理解，并且具备较强的设计动手能力。本课题正是基于以上思想所提出的，不但具有信息处理的一般技术，而且给我们提供了深入研究的空间，达到应用所学专业基础知识解决实际问题的能力。
1.2  无线通信终端对讲机
1.2.1  对讲机的前景
短距离无线通信无须执照，无需交纳通信费用，越来越受到人们的青睐。很多国家都有开放的公用频段，无须执照免费使用。美国在1998年开放了民用频段462MHz，摩托罗拉就开始了民用对讲机业务。在美国后不久，欧洲也开放了民用频段446 MHz。我国于2001年12月开放了民用频段409MHz。民用频段开放以后，巨大的市场将拓展出来。有一调查资料分析仅中国在未来5年的销售潜力是15亿人民币。针对对讲机通信的大市场，很多半导体厂商生产的有针对性的微控制器，使得绝大多资源能被充分利用，并且较便宜。
对讲机主要应用在公安、民航、运输、水利、铁路、制造、建筑和服务等行业，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。使用发射功率小于0.5W的民用对讲机，无需交纳通信费用，对广大的用户无疑是一大好处，这将给人民的生活带来方便。对讲机提供一对一和一对多的通话方式，一按就说，在没有手机网络覆盖的地方使用以保持联络。附加功能的开发也给人们带来了新的享受。
1.2.2  对讲机的性能指标
对讲机的性能指标如下：频率误差，即未调制载波频率与指配频率之差；输出载波功率，即在未加调制的情况下，一个射频周期内发射机给传输线的平均功率。杂散射频分量，除了载波及其发射带宽附近处的调制分量外，在离散频率上或在窄频带内有一显著分量的信号，包括谐波和非谐波以及寄生分量；邻道功率，在按信道划分的系统中工作的发射机，在规定的调制条件下总输出功率中落在任何一个相邻信道的规定带宽内的那一部分功率；音频失真，除去其基波分量的失真正弦信号的均方根值与全信号均方根值之比，用百分数表示，这一失真的正弦信号包括谐波分量、电源纹波和非谐波分量；调制限制，发射机音频电路防止调制超过最大允许偏移的能力；额定音频输出功率，当接收机在规定的工作条件下其输出端连接规定负载时可得到的功率；参考灵敏度，又称为最大可用灵敏度，在规定的频率和调制下，使接收输出端产生标准信噪比的输入信号电平；选择性，表征接收机有用输入信号抗拒无用输入信号的能力。
影响对讲机通话距离和效果的因素有以下几个方面：系统参数，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。各国的无线电管理机构对通信设备的发射功率都有明确规定；通信机的接收灵敏度越高，通信距离就越远；天线的增益，在天线与机器匹配时，通常情况，天线高度增加，接收或发射能力增强。手持对讲机所用天线一般为螺旋大线，其带宽和增益比其他种类的天线要小，更容易受人体影响。环境因素主要有路径、树木的密度、环境的电磁干扰、建筑物、大气情况和地形差别等。这些因素和其他一些参数直接影响信号的场强和覆盖范围；其它影响因素:电池电量不足，当电池电量不足时，通话质量会变差。严重时，会有噪音出现，影响正常通话；天线匹配，天线的频段和机器频段不一致，天线阻抗不匹配，都会严重影响通话距离。对于使用者来说，在换用天线时要注意将天线拧紧，另外不能随便使用非厂家提供的天线，也不能使用不符合机器频点的天线。
1.2.3  对讲机的功能
对讲机除基本的通话功能外，可根据需要在MCU支持的情况下做很多其他功能，充分利用MCU的资源实现尽可能多的有意义的功能，体现现代电子系统智能特性。
监听，作为接受弱小信号而采用的一种收听方式。通过按专用键强制接通接收信号通道，操作者用耳朵辨别扬声器中的微弱声音，达到收听的目的；单通道接收模式即通常的待机模式，系统周期性的按一定的占空比开启接收电路，关闭接收电路进入省电状态；双通道接收模式，使接收电路在两个通信信道间切换，这两个信道可以在八个信道中任意选择。一旦某个信道接收到信息，就停在那个信道直到没有信息，继续通道切换；多通道接收模式使接收电路按一定顺序逐个信道接收一段时间，以收听到信道中的信号。声控，当该功能被激活后，不必按收发转换键，可直接通过语音启动发射操作。有五个灵敏度等级，可以根据需要设定。在语音音量达到等级就开启发射电路；连续语音控制静噪系统，俗称亚音频，是一种将低于音频频率的频率附加在音频信号中一起传输的技术。因其频率范围在标准音频以下，故称为亚音频。当对讲机对接收信号进行中频解调后，亚音频信号经过滤波、整形，输入到CPU中或通过专用IC与本机设定的频率进行比较，从而决定是否开启扬声器。使用该功能可以避免与接收不相干的呼叫。静噪级数，接收信号中噪声的强弱与信号的强弱呈对应关系，信号越强噪声越弱。把最大噪声和最小噪声之间分成若干档，每一档称为一级，分成的档数叫静噪级数。用户可根据实际情况进行选择；发射限时功能，该功能用于限制用户在一个信道上超时间发射，同时也避免对讲机因长时间发射而造成损坏；可选择的呼叫音乐，可以根据自己的喜欢选择其一；省电功能，为节约用电，延长待机时间，对讲机在一段时间内无发射接受和按键操作，将以一段时间关机、一段时间开机的方式工作，这种方式叫省电方式。当收到信号或有按键操作时，对讲机立即退出省电状态，进入正常状态；锁键功能：使用该功能可以防止按键的误操作；电量指示，显示电池电量；照明功能，用于在夜间或昏暗的情况下操作，可看清楚按键。
1.3  论文的主要内容
全文的主要内容共分为5章，分别是：
第一章  绪论。综合介绍了无线通信的发展、应用和研究现状，以及课题的目的和意义。
第二章  系统总体方案的设计。介绍了系统设计的总体框图和总体思路。
第三章  硬件系统设计。整个硬件设计分为发射和接收两个部分，其中又各自包含了多个功能模块。
第四章  PCB的设计。首先介绍了PCB设计的流程，然后着重介绍了PCB设计的要求及注意要点，最后根据流程和要点设计出电路PCB板。
第五章  调试报告。主要介绍元器件的检测方法、电路调试方法和在硬件调试过程中出现的问题以及分析问题解决问题的方法和一些心得体会。