對講機原理介紹

對講機原理介紹第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日2內容簡要1對講機原理相關知識無線通信概述超外差方式原理2F30-5型無線對講機原理調頻對講機原理框圖F30-5型調頻對講機的性能指標F30-5型調頻對講機實際電路工作過程分析3調頻對講機的安裝與調試元件測試與安裝調試與維修過程第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/331對講機原理相關知識第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/341.1無線通信概述1.1.1聲波聲音是由輻射振動物體產生的疏密波。人說話時，聲帶的振動引起周圍空氣共振，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，人能夠聽到。聲波只有依靠媒質傳遞，在不同的媒質中傳遞的速度不同。聲波在媒質中傳播產生發(fā)射和散射，聲音強度隨距離增大而衰減。因此，遠距離聲波傳送必須依靠載體來完成，這個載體就是電磁波。第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/351.1無線通信概述1.1.2電磁波電磁波是由電磁振蕩電路產生的，高頻電流的變化在天線周圍產生電場，電場的變化產生磁場，磁場的變化又產生電場，如此反復相互交替產生交變電磁場而傳向遠方。電磁波通過天線傳到天空中去，即為無線電波。電磁波的傳播速度為光速，當無線電波在地球表面?zhèn)鞑r，其延時效應微乎其微。因此，選擇電磁波作為載體是非常理想的。第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/361.1無線通信概述1.1.3波段的劃分第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/371.1無線通信概述1.1.4調制音頻信號裝載到載波信號上的過程，稱為調制。頻率調制，簡稱調頻（FM），就是使載波的瞬時頻率隨調制信號的規(guī)律而變化。與調幅不同，調頻時，載波電壓振幅不變。載波信號的角頻率，又稱為調頻波中心頻率。瞬時角頻率相對于中心頻率的頻率偏移，簡稱頻偏。第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/381.1無線通信概述調頻波的頻率跟隨信號的變化規(guī)律而改變。即當調制信號幅度最大時，調頻波最密、頻率最大；而當調制信號負的絕對值最大時，調頻波最稀，頻率最低。第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/391.1無線通信概述1.1.4對講機的頻率范圍：在日常對講機的使用中，根據中國無線電管理委員會規(guī)定，對講機頻率一般做如下劃分：專業(yè)對講機：V段136-174MHZ；U段400-470MHZ；武警公安用：350-390MHZ；海岸用：220MHZ；交通信號燈監(jiān)控、防空警報器：223.025-235Mhz業(yè)余用：433MHZ；集群用：800MHZ；手機：900MHZ/180MHZ；第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3101.1無線通信概述根據電磁理論，頻率越低，波長越長，電波穿透建筑物的能力越弱，但繞射能力越強；頻率越高，波長越短，電波穿透建筑物能力越強，但繞射能力越弱。因此，在城市因為樓房密集度高，需要電波穿透力強，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講機，則需要繞射能力強的電波，所以選用V段（136-174MHZ）比較合適。第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3111.2超外差方式原理1.2.1定義與發(fā)展歷程利用本地產生的振蕩波與輸入信號混頻，將輸入信號頻率變換為某個預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。是為了適應遠程通信對高頻率、弱信號接收的需要，在外差原理的基礎上發(fā)展而來的。外差原理是將輸入信號頻率變換為音頻，而阿姆斯特朗提出的方法是將輸入信號變換為超音頻，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。其性能優(yōu)于高頻（直接）放大式接收，所以至今仍廣泛應用于遠程信號的接收，并且已推廣應用到測量技術等方面。第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3121.2超外差方式原理1.2.2超外差原理輸入信號是一中心頻率為fc的已調制頻帶有限信號,本地振蕩器產生頻率為f1的等幅正弦信號，通常f1＞fc。這兩個信號在混頻器中變頻,輸出為差頻分量,稱為中頻信號,fi=f1-fc為中頻頻率。超外差原理如下頁圖1所示。圖2表示輸入為調幅信號的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結構與輸入信號相同。因此，中頻信號保留了輸入信號的全部有用信息。第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3131.2超外差方式原理第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/314第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3151.2超外差方式原理1.2.3超外差接收機從天線接收的信號經高頻放大器（見調諧放大器）放大，與本地振蕩器產生的信號一起加入混頻器變頻，得到中頻信號，再經中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號時，可以采用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數值。其原理如圖3所示。第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3161.2超外差方式原理第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3171.2超外差方式原理接收機的輸入信號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。早期的接收機采用多級高頻放大器來放大接收信號，稱為高頻放大式接收機。后來廣泛采用的是超外差接收機,主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號。第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3181.2超外差方式原理超外差接收機的優(yōu)點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。這是因為中頻頻率fi是固定的，所以中頻放大器的負載可以采用比較復雜、但性能較好的有源或無源網絡，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器（見電子陶瓷）、聲表面波濾波器（見聲表面波器件）等。容易調整。除了混頻器之前的天線回路和高頻放大器的調諧回路需要與本地振蕩器的諧振回路統(tǒng)一調諧之外，中頻放大器的負載回路或濾波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號時不需再調整。第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3191.2超外差方式原理缺點與解決辦法電路比較復雜；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濾掉；另一種辦法是采用二次變頻方式。第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3201.2超外差方式原理1.2.4二次變頻超外差接收機第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾信號的中心頻率與有用輸入信號uc的中心頻率差別較大，使像頻信號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。第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3211.2超外差方式原理第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3221.2超外差方式原理隨著集成電路技術的發(fā)展，超外差接收機已經可以單片集成。例如，有一種單片式調幅-調頻（AM/FM）接收機，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增益控制(AGC)、自動頻率控制(AFC)、調諧指示電路等(共700個元件)均集成在一個面積為2.4×3.1毫米2芯片上，它的工作電壓范圍為1.8～9伏，工作于調幅與調頻方式的靜態(tài)電流分別為3毫安和5毫安。第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3232F30-5型無線對講機原理第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3242.1調頻對講機原理框圖2.1通用原理框圖第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3252.1調頻對講機原理框圖2.2本次實習所用套件的原理圖第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3262.2F30-5型調頻對講機的性能指標2.2.1主要電氣指標高頻發(fā)射功率………≥2W(75Ω)發(fā)射工作效率………≤50％接收機靈敏度………≤lμv限幅靈敏度………≤1.5μv音頻輸出功率………≥50mW最大調制頻偏………≥±3KHz待機靜態(tài)電流………≤lOmA頻率穩(wěn)定度………≥10-6信號選擇性………≥50db(±25KHz)電池供電電壓………9.6V(8節(jié)1.2V)第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3272.2F30-5型調頻對講機的性能指標2.2.2指標內含簡介靈敏度選擇性限幅靈敏度頻率穩(wěn)定度調制頻偏靜態(tài)工作電流高頻輸出功率發(fā)射機工作效率音頻輸出功率第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3282.3F30-5型調頻對講機工作過程2.3.1基本原理1、發(fā)射部分：鎖相環(huán)和壓控振蕩器（VCO）產生發(fā)射的射頻載波信號，經過緩沖放大、激勵放大、功放，產生額定的射頻功率，經過天線低通濾波器，抑制諧波成分，然后通過天線發(fā)射出去。第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3292、接收部分：接收部分為二次變頻超外差方式，從天線輸入的信號經過收發(fā)轉換電路和帶通濾波器后進行射頻放大，在經過帶通濾波器，進入一混頻，將來自射頻的放大信號與來自鎖相環(huán)頻率合成器電路的第一本振信號在第一混頻器處混頻并生成第一中頻信號。第一中頻信號通過晶體濾波器進一步消除鄰道的雜波信號。濾波后的第一中頻信號進入中頻處理芯片，與第二本振信號再次混頻生成第二中頻信號，第二中頻信號通過一個陶瓷濾波器濾除無用雜散信號后，被放大和鑒頻，產生音頻信號。音頻信號通過放大、帶通濾波器、去加重等電路，進入音量控制電路和功率放大器放大，驅動揚聲器，得到人們所需的信息。第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2023/2/3303、調制信號及調制電路人的話音通過麥克風轉換成音頻的電信號，音頻信號通過放大電路、預加重電路及帶通濾波器進入壓控振蕩器直接進行調制。4、信令處理CPU產生CTCSS/DTCSS（連續(xù)語音控制靜噪系統(tǒng)）信號經過放大調整，進入壓控振蕩器進行調制。接收鑒頻后得到的低頻信號，一部