一种小型通信系统的设计

1、一种小型通信系统的设计        摘要：介绍了一种小型通信系统的设计方法及其工作原理。系统中的发射机单元采用调频方式实现音频信号的调制而接收机单元对调频信号进行解调，恢复出原始的音频信号。         对于开设通信原理或高频电子线路课程的高等院校，相应课程实验室中最好设有小型通信系统。这样既可以帮助学生更好地理解所学专业理论知识，又能进一步激发他们对本专业的热爱与兴趣。本文所设计的小型通信系统可以很好地满足这一需求。该通信系统由发射机单元和接收机单

2、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。结构上由信号输入电路、载波产生电路、调频电路、高频放大电路和调频波发射电路五部分组成。具体电路图如图1所示。1.1信号输入电路话筒J1将话音转换成音频信号后输入电路。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电路部分；但他可以让音频信号通过。1.2载波产生电路    三极管T1、电感L2、电容C4，C5、电阻R4，R5，R

3、6，R7构成共基组态的考华兹振荡电路即电容三点式高频振荡电路，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调频电路本电路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。电路图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，振荡电路的振荡频率由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

4、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高频放大电路T2，R8，R9，R10，R11，L4，C8，C9组成高频功率放大电路，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信号输出电路T3，R12

5、，R13，R14组成射极跟随器，用来减少负载对调频电路的影响。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电路、鉴频电路、低频功放、接听话音电路组成。具体电路图如图2所示。    电路中各元件参数为：      2.1选频放大电路天

6、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。选频放大电路能完成此项任务。选频放大电路由放大器和选频网络组成，且选频网络是放大电路的负载。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。为了改善调谐电路的频率特性，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。电路图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

7、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鉴频电路    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。在本电路中，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

8、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f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。电路图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f的大小，而瞬时频偏f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组成的低频放大电路放大后，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