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求大佬分享一种小型通信系统的设计方案

求大佬分享一种小型通信系统的设计方案

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路云芳

2021-5-28 11:41:25
  该通信系统由发射机单元和接收机单元组成。一人在发射机单元对着话筒讲话,另一人在接收机单元通过耳机便可听到较清楚的话音。
  1 发射机单元的设计
  本文中,发射机单元采用调频方式实现音频信号的调制,并完成调频波的发射。结构上由信号输入威廉希尔官方网站 、载波产生威廉希尔官方网站 、调频威廉希尔官方网站 、高频放大威廉希尔官方网站 和调频波发射威廉希尔官方网站 五部分组成。具体威廉希尔官方网站 图如图1所示。
  
  
  1.1 信号输入威廉希尔官方网站
  话筒J1将话音转换成音频信号后输入威廉希尔官方网站 。电容C1和电感L1组成隔离支路。电容C1对音频信号中的直流量进行隔离。电感L1对高频开路,从而防止高频信号进入低频威廉希尔官方网站 部分;但他可以让音频信号通过。
  1.2 载波产生威廉希尔官方网站
  三极管T1、电感L2、电容C4,C5、电阻R4,R5,R6,R7构成共基组态的考华兹振荡威廉希尔官方网站 即电容三点式高频振荡威廉希尔官方网站 ,产生10.7 MHz的高频振荡信号(载波)。载波的振荡频率由L2,C4,C5决定。
  1.3 调频威廉希尔官方网站
  本威廉希尔官方网站 采用变容二极管实现直接调频。变容二极管的结电容随反向电压变化而变化,是一种电压控制可变电抗元件。威廉希尔官方网站 图1中,音频信号加到变容二极管Cx上,而变容二极管Cx通过耦合电容接到载波振荡器的振荡回路。当受到音频信号电压控制的变容二极管接入载波振荡回路两端后,便形成振荡回路总电容的一部分。此时,振荡威廉希尔官方网站 的振荡频率由C4,C5,Cx,L2共同决定。适当选择变容二极管的特性和工作状态,可以使振荡频率的变化近似与音频调制信号成线性关系。通过调制信号来控制变容二极管的结电容,使得振荡器的输出频率随着音频调制信号的变化而变化,从而实现直接调频,产生等幅的调频波。
  C3是变容二极管与振荡回路之间的耦合电容,同时起到隔直流的作用。直流偏置电压通过R1,R2,R3加到变容二极管的负端,形成变容二极管的直流通路。L3对高频信号开路,对低频信号短路。这样,既可以为T1提供直流电压,同时又防止高频信号通过电源。
  C7对高频短路,是T1的交流接地点。
  1.4 高频放大威廉希尔官方网站
  T2,R8,R9,R10,R11,L4,C8,C9组成高频功率放大威廉希尔官方网站 ,对调频波进行放大。通过电位器W2,可控制调频波的幅度。L5的作用同L3,C10的作用同C7。
  1.5 信号输出威廉希尔官方网站
  T3,R12,R13,R14组成射极跟随器,用来减少负载对调频威廉希尔官方网站 的影响。输出信号通过耦合电容传送至天线TP01,向周围发射调频电磁波。在发射机的调试阶段,输出端可接示波器看输出调频波的波形,还可用频率计测输出调频波的频率。
  2 接收机单元的设计
  接收机单元将天线接收到的高频小信号进行放大,并从各种信号和干扰中选出所需信号,通过一些装置恢复出原始的音频信号。通过耳机,便可清楚地听到话音。接收机单元在结构上主要由选频放大威廉希尔官方网站 、鉴频威廉希尔官方网站 、低频功放、接听话音威廉希尔官方网站 组成。具体威廉希尔官方网站 图如图2所示。
  
  威廉希尔官方网站 中各元件参数为:
  
  2.1 选频放大威廉希尔官方网站
  天线TP02接收到信号后,不仅需要对感应得到的高频小信号进行放大,还需要将有用信号挑选出来。选频放大威廉希尔官方网站 能完成此项任务。
  选频放大威廉希尔官方网站 由放大器和选频网络组成,且选频网络是放大威廉希尔官方网站 的负载。用于调谐的选频网络一般采用LC并联谐振回路。具有一个LC回路的调谐回路称为单调谐回路。为了改善调谐威廉希尔官方网站 的频率特性,本文采用双调谐回路。双调谐回路由2个彼此耦合的单调谐回路组成,他们的谐振频率调在同一中心频率上。威廉希尔官方网站 图2中,三极管T4充当放大器的角色,L6,C22,CT1,C23,L7,C24,CT2组成电容耦合双调谐回路。L6,C22,CT1为初级调谐回路,L7,C24,CT2为次级调谐回路,初级、次级调谐回路通过电容C23进行耦合。初级、次级调谐回路都调谐在输入调频信号的中心频率上,从而选取出中心频率为10.7MHz的有用信号,并对有用的高频小信号进行放大。
  2.2 鉴频威廉希尔官方网站
  本文采用相位鉴频器对调频信号进行解调。
  相位鉴频器由线性移相网络和相位检波器组成。线性移相网络就是调频—调相变换网络,他将输入的调频波的瞬时频率变化转换为相位变化。而相位检波器能检出反应频率变化的相位关系,从而实现了鉴频。
  在本威廉希尔官方网站 中,电容耦合双调谐回路振荡放大器就是一个线性移相网络,而相位检波器由2个包络检波器组成。
  在电容耦合双调谐回路振荡放大器中,次级调谐回路与初级调谐回路之间存在一定的相位差,而相位差的具体值取决于信号瞬时频率与中心频率之差即频偏Δf的大小。正是由于这种相位关系与信号频率有关,双调谐回路便能完成波形转换,将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变化的调频波,产生了调幅调频波。
  威廉希尔官方网站 图2中,二极管D1,D2,电阻R26,R27分别构成上下2个对称且特性完全相同的包络检波器,可以将振幅的变化检测出来。双调谐回路将调频波转换为调幅调频波,使得2个包络检波器的输入电压(二极管两端电压)的大小产生了差别。鉴频器的输出电压等于2个检波器输出电压之差,而每个检波器的输出电压与其输入电压的振幅成正比。因此,鉴频器的输出电压反映了高频小信号瞬时频偏Δf的大小,而瞬时频偏Δf与原调制信号成正比,这样就实现了调频波的解调,恢复出原始音频信号。
  2.3 低频功放
  解调出的低频信号经T5,R28,R29,R30,C28组成的低频放大威廉希尔官方网站 放大后,通过耦合电容C27送到耳机E1,便可转换为较清楚的语音信号。
  3 结语
  在本文基础上制作出的小型通信系统体积小,重量轻,可在室外进行实验、测试。该系统单工通信效果较好,若要进行双工通信,应事先对双方通信次序、通信时间进行规定。
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