1、單工無線發射接收系統的制作 1 總體設計方案設計要求為：設計一個單工無線發射接收系統,實現無線發射機至接收機間的單工語音傳輸業務。具體設計要求： 設計發射頻率在32MHz左右，無線發射機傳送信號的輸入采用線路輸入方式，采用分立元件構成音頻無線發射電路。 設計一個與發射機相對應的頻率的無線接收機，接收機采用第三代立體聲接收機要求采用立體聲播放，音質好。放收音機電路CXA1238組成的單片收音機，用揚聲器收聽語音信號。 傳送信號為正弦波，在300Hz3400Hz時，系統發射功率20mW左右。 要求無線收發室內通信距離不小于5米。 要求無線天線采用拉桿天線或導線，長度小于等于1米。 系統可實現無明顯

2、失真的語音傳輸。2 方案論證與比較2.1 音頻無線發射電路設計方案論證與選擇方案1：采用集成芯片MC2833及相關電路構成。它可構成發射高頻率信號的功率放大器。電路主要由音頻放大器、可變電抗器、射頻振蕩器、輸出緩沖器以及放大電路構成。本方案調頻發射機的工作原理：先將語音通過話筒變成音頻電壓信號送給音頻放大器進行音頻電壓放大，此音頻電壓信號經耦合電容送給可變電抗改變電抗值，而由可變電抗以及電感、晶體與高頻振蕩器組成調頻振蕩電路，產生調頻波經緩沖送給兩級二倍頻放大器。電路基本框圖如圖1所示。但由于該方案涉及到的諧振回路較多，不易統調，因而頻率不易控制，導致信號不穩定，容易跑臺，實現較為困難。圖1

3、MC2833電路基本框圖方案2：采用集成芯片BA1404及相關電路構成。它主要由前置音頻放大器，立體聲調制器，FM調制器及射頻放大器組成。利用內部參考電壓改變變容二極管的電容值，可實現發射頻率的調整，電路框圖如圖2所示。本方案可實現立體聲調頻發射，典型調頻頻段為75-108MHz，不足是振蕩頻率不易調整，尤其是低端頻率實現困難，難以實現要求頻段的調整。右聲道輸入左聲道輸入調頻電路放大電路射頻輸出圖2 BA1404電路基本框圖方案3：采用分立元件構成音頻無線發射電路。圖3所示為分立元件調頻電路框圖。利用三極管構成高頻振蕩器，調節相應的電感和電容的大小，可產生穩定的中心頻率，在音頻信號的作用下，可

4、產生相應的調頻波，再經過緩沖放大和末級功率放大，得到需要的調頻信號。相對前兩種方案，本方案不僅電路簡單，而且調試控制非常靈活，可靠性好，抗干擾能力強，容易實現調頻的要求。圖3 分立元件調頻電路框圖綜上所述，本設計選擇方案3，即利用分立元件構成音頻無線發射電路。2.2 音頻無線接收電路設計方案論證與比較方案1：采用芯片MC3362 。該芯片是美國MOTOROLA公司生產的單片窄帶調頻接收電路，主要應用于語音通訊和數據傳輸的無線接收機。調頻接收電路框圖如圖4所示。MC3362片內包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、場強指示驅動及載頻檢波電路等電路。具有低供電電壓、低功耗、靈敏度高等特點

5、，主要應用于語音和數字通訊的接收設備。但是該電路較多用于調頻廣播接收，在要求的頻段內進行調試相對困難。高放FAF本振1中放1中放2本振2鑒頻低放圖4 MC3362調頻接收電路框圖方案2：采用集成芯片CXA1019S。該芯片內部電路包括了AM/FM收音機從天線輸入經調頻高放、本振、混頻在由中放、檢波、直至調頻功放的整個環節。調頻接收電路，將調幅輸入端IC對變頻信號公共端短路，拉桿天線經耦合電容到帶通濾波器，該濾波器的作用是抑制調頻波段以外的信號的干擾。CXA1019S雖然把調頻頭電路集成進去，提高了集成度，但是相對CXA1238S增益較低，因而接收靈敏度較低。調頻接收電路框圖如圖5所示。高放FA

6、F中放本振鑒頻低放圖5 CXA1019S調頻接收電路框圖方案3：采用集成芯片CXA1238S。在片內集成了混頻、中放、鑒頻及立體聲解碼等功能，該芯片內部包含FM前置放大、立體聲解調放大、FM中頻放大及鑒頻等環節，尤其是芯片內采用了鎖相技術，由于芯片高度的集成化，因而接收機電路外圍元件極少、中心穩定，調諧簡單、抗干擾性強、電路穩定，調整方便等優點。綜上所述，本設計選擇方案3，即采用CXA1238S構成的FM解調電路。3 單元電路設計3.1 音頻無線發射電路的設計本設計中的聲音調頻發射部分采用常用分立元件構成電路。如圖6所示。射頻電路由高頻振蕩器、緩沖放大器、末級功率放大器及天線組成。高頻振蕩器用

7、來產生載頻信號，頻點落在32MHz內，通過改變電感量即可改變發射頻率。在音頻信號的作用下，通過改變晶體管極間電容實現調頻，產生相應的調頻波，射頻信號由三極管Q1的發射極輸出，送到三極管Q2、電感L2、電容C8、電阻R5等組成的緩沖放大器進行功率提升，并可減輕末級放大電路對振蕩器的影響。末級為高頻丙類窄帶放大，通過后級功率放大器對功率再進一步放大，經電容C13耦合到發射天線向周圍空間輻射。調頻電路是通過改變晶體管極間電容實現調頻的，由于任何PN結在加反向電壓時，反向電壓的變化將會引起結電容的變化，即所謂變容效應。在晶體三極管電路中，集電結就是一個加有反向電壓的PN結。利用集電結的變容效應也可實現

8、調頻。圖6中，三極管Q1、電感L1、電容C3、C5、C7和Cbc構成電容三點式振蕩電路，其工作原理如下：對高頻而言，Q1基極是接地的，所以是共基極電路。集電極-基極間的PN結處于反向偏壓狀態，結電容Cbc相當于并聯L1 C3諧振回路兩端，能影響振蕩頻率。調制電壓加于Q1基極，以改變Q1的基極電位，使集電極與基極間的反向偏壓發生了變化，從而使極間電容Cbc跟隨調制電壓而變，這就實現了調頻。此電路的中心頻率可通過回路可變電容C3來進行調整，工作在32MHz。圖6 調頻無線發射電路圖取中心頻率為32MHz，經查三極管9018的靜態結電容Cbc為2pF，取C3、C5、C7的值分別為：3.3pF、10p

9、F、39pF,根據以下頻率的計算公式計算電感值。電路的中心頻率計算公式如下： （4.8）式中， （4.9）得： （4.10）在實際調試中，電感L1和電容C3需要微調以滿足中心頻率的要求。3.2 音頻無線接收電路的設計圖7 音頻無線接收電路電路設計如圖7所示，工作原理如下：天線接收到的FM信號。經過3040MHz帶通濾波器（BPF），加到IC的18腳，送至內部FM前置放大電路，經高放、混頻后解調出10.7MHz的中頻信號，并由16腳輸出。20腳外接FM高放調諧回路，22腳為FM本振調諧回路。FM中頻信號經10.7MHz陶瓷濾波器B2，饋入13腳FM中放和鑒頻電路。26腳外接FM陶瓷鑒頻器B3，它

10、的中心頻率為10.7MHz，這樣可以省去鑒頻S曲線的調整，但其色標（表示頻率偏差）必須與B2一致。15腳外接波段選擇開關，通過IC內部FM/AM直流電路的作用，來選擇工作狀態。當S1斷開時為FM波段，S1接地時為AM波段。12腳為調諧指示驅動電路的輸出端，使得接收信號最大時，外接發光二極管LED1指示最亮。經檢波后的立體聲復合信號（或單聲道信號），由IC內直流放大器放大、濾波后變換成AGC/AFC控制電壓，由10腳輸出，通過R1反饋至23腳，用于控制內接變容管的等效電容，以達到修正本振頻率的作用。改變外接電容C7的容量，可以調整AFC的引入范圍。立體聲復合信號經放大后，分別送至立體聲解調器、鑒

11、相器1和鑒相器2。鑒相器1、壓控振蕩器（VCO）和分頻器組成鎖相環。VCO產生76kHz的振蕩信號，經二分頻變成38kHz立體聲解調開關信號，送至解調放大器。再經過二分頻， 移相90°后的19kHz信號與復合信號中的19kHz導頻信號在鑒相器1中進行相位比較，輸出一個誤差電壓。由外接濾波器（29腳和1腳之間）濾除高頻成分后，用于控制VCO的振蕩頻率和相位，直至環路鎖定。VCO的自由振蕩頻率可以通過27腳外接電阻來微調，從而調整跟蹤導頻信號的捕捉范圍。鑒相器2的作用是鑒出立體聲/單聲道開關控制信號。當分頻后的19kHz信號和輸入導頻信號的頻率相同，相位差為零時，輸出正電壓最大，經低通濾

12、波器濾波（2、3腳外接電容）和直流放大后，打開“立體聲/單聲道”開關，并驅動點亮4腳外接立體聲指示發光二極管LED2。另外，4腳還可用來檢測VCO振蕩頻率。解調放大輸出的左、右聲道信號，分別從6腳和5腳輸出，送給TDA2822雙功放電路的輸入端6腳和7腳。TDA2822采用8腳雙列直插封裝，體積小，外圍元件少，工作電源電壓范圍29V，在VCC=6V時，輸出功率為430mW/8和240mW/16；在VCC=4.5V時，輸出功率為220mW/8和125mW/16。RP2為立體聲雙聯電位器，控制左、右聲道的音量，XS為立體聲插座，可用于外接立體聲耳機或一對小型音箱。（說明：本電路盡管提供了雙聲道信號

13、的解碼、放大輸出，但該系統只使用了一個聲道）。3.3 芯片詳細資料 TDA2822芯片的管腳說明： TDA2822各引腳的功能 1、放大器1輸出；2、供電正電源輸入，支持1.815V 3、放大器2輸出4、地5、放大器2輸入負端6、放大器2輸入正端7、放大器1輸入正端8、放大器1輸入負端圖8 TDA2822芯片的管腳圖圖9 TDA2822立體聲放電路 CXA1238的詳細資料 CXA1238是性能優良的收音集成電路，內部有AM、FM的高放、混頻、中放、檢波、鑒頻以及FM立體聲解碼、自動頻率控制電路等功能， CXA1238和其他公司的同類收音IC相比，聽覺效果也更理想。集成電路CXA1238S芯片

14、內部框圖如圖10所示。圖10 集成芯片CXA1238S內部框圖CXA1238各引腳功能：1、29腳是內部立體聲解碼用的鎖相環振蕩器的環路濾波器；2、3腳是內部立體聲解碼用的振蕩信號產生，需要關閉立體聲時，可以在2腳接一只電阻對地；4腳是立體聲解碼信號的檢測與指示，收到立體聲后燈會亮；5、6腳分別是左右聲道音頻信號輸出；7腳為供電腳，輸入2-8V的直流電壓可以正常工作；8腳為內部電源濾波；9、10腳為FM自動頻率控制的濾波，AM時則是自動增益控制電路的濾波，電容改變延時時間；11腳公共腳接地；12腳調諧指示，調準電臺時此燈亮；13腳FM中頻信號輸入，信號放大后再經過鑒頻（調頻解調）取出音頻信號；

15、14腳AM中頻信號輸入，信號放大后再經過檢波（調幅解調）取出音頻信號；15腳AM、FM的波段轉接，用于AM波段時應直接接地；16腳FM/AM中頻信號輸入，然后由不同的選頻器選出AM、FM的信號；17腳公共腳接地；18腳FM天線信號輸入，一般接拉桿天線，高檔機會再加上選頻網絡，加轉換電路接室外天線；19腳AM天線信號選臺輸入，一般都是磁棒線圈，直接感應空中的電磁波（中波、短波）；20腳FM天線信號選臺放大，FM收音的靈敏度、選擇性由本腳的電感和電容決定；21腳內部基準穩壓電路1.25V，高放振蕩偏置；22腳FM振蕩信號頻率調節，產生比電臺高10.7MHz的振蕩信號，接收頻率范圍由此腳決定；23腳

16、FM振蕩信號自動頻率控制電路，內部是一支變容二極管；24腳AM振蕩信號頻率調節，產生比電臺高465KHz的振蕩信號，接收頻率范圍由此腳決定；25腳靜音功能，調臺過程中，沒調準時噪音大時自動減小音量；26腳FM鑒頻器濾波器，目的是為了還原調頻的音頻信號；27腳立體聲壓控振蕩器調節，此頻率最終會受到調頻廣播中立體聲導頻解碼信號控制；28腳控制電壓濾波。3.4 音頻無線接收電路PCB音頻無線接收電路印刷板圖11所示，在制作過程中，有很多與低頻電路相比需要特別注意的地方。總的來說，高頻PCB布線規則需要注意以下幾點： 盡可能縮短高頻元器件間的距離，提高抗干擾性。 具有較大電位差的器件，應當加大它們之間

17、的距離。 要考慮信號流程保持一致即從左至右流向，電源流程與信號流程方向相反。 高頻電路注意布線方向，注意分布參數，兩層之間應盡量垂直布線。 接地線應當適當的增加寬度，減少阻抗值，從而減少由于PCB版本身的阻抗對信號的干擾，增加系統的抗干擾性。圖11 音頻無線接收電路印刷板圖4 系統測試4.1 分級調試 單工無線發射機調試：由于發射機線圈采用的是電視機中周改裝而成，電視機中周的中頻為38MHz，為了使電容電感在32MHz頻點達到最佳匹配，需要調整L、C值。具體的調試方法為：在LC振蕩電路中，把振蕩產生的信號接入示波器，調節中周的磁芯改變L的值使示波器的頻率讀數達到32MHz左右。中周底部還存大一

18、個分布電容，但是根據感抗值與容抗值相等，經計算需要增大電容值才能實現最佳匹配。所以可并聯不同容值的電容，觀察示波器波形，使幅度達到最大，則L、C實現最佳匹配。調試兩級LC選頻網絡的過程：用高頻信號發生器產生一個32MHz的載波信號接入選頻網絡，把選頻網絡的輸出端接入數字存儲示波器，首先調節中周的磁芯使示波器上的波形幅度達到最大，且波形沒有失真。通過并聯電容來改變回路的容抗值使L、C實現最佳匹配，使波器上的波形在32MHz時幅度達到最大，且波形無明顯失真。完成LC選頻網絡的調試，用插線連接各級電路。 單工無線接收機調試：首先把接收機的本振和選頻部分接入電路，把接收機的揚聲器兩路信號接入數字存儲示

19、波器。利用高頻信號發生器進行信號發射，通過數字存儲示波器觀察波形。改變高頻信號發生器的頻率，同時注意觀察示波器的波形，當示波器的信號幅度最大時，可以確定線圈的諧振點，然后改變線圈的磁芯，重新改變高頻信號發生器的頻率，同時觀察示波器進行調整。當高頻信號發生器的發射頻率調至32MHz時，示波器的波形幅度調至最大，且波形無明顯失真，完成接收機的調試。接收機不需要通過改變電容來改變回路的容抗值，是因為電路中有一個變容二極管，變容二極管主要通過改變兩端的電壓來改變它的電容值。4.2 統調 用低頻信號發生器給調頻發射電路以一定頻率的信號（一個300Hz3400Hz的正弦波）接入無線發射機電路的音頻輸入點通

20、過單工無線發射機進行發射，然后用調頻接收機裝置來接收，用示波器來檢測調頻接收輸出的信號和信號源波形基本相同，這說明發射接收部分工作正常。統調的系統框圖：調頻發射裝置調頻接收裝置信號源 示波器圖12 統調的系統框圖 用CD機輸入單工無線發射機一個音頻信號，進行發射。通過接收機進行接收，把揚聲器接入電路。通過微調整發射和接收機線圈進一步進行調整，使音樂的聲音響度和清晰度得到改善?？梢栽诎l射電路正負電源之間適當的并聯電容，進行濾波，減少雜波干擾，使音樂信號達到最佳的播放效果。4.3 測試使用的儀器測試使用的儀器設備如表1所示。表1 測試使用儀器設備序號名稱、型號、規格數量備注1DF1640型1000MHz高頻信號發生器1帶