付红涛 FU Hong-tao
（舞阳钢铁有限责任公司，舞钢 462500）
（Wuyang Iron & Steel Co.，Ltd.，Wugang 462500，China）
摘要： 本文所介绍的对讲机内部采用金属框架，外配塑料机壳，具有外形美观、使用方便、通信距离比较远、价格低廉等优点。本机接收部分采用了调频接收专用集成电路MC336l做中放，用场效应管K122作高放，超外差二次变频，接收灵敏度可达0.2uV。发射部分也采用了调频发射专用集成电路MC2833做前级振荡，C2078做末级功率放大，从而使发射机的调试更加简单，适合自行组装、调试。本文以对讲机的原理为核心，简单地阐述了对讲机的分类、接收部分、发射部分、制作和调试。
Abstract： This article introduced a kind of intercom interior， it uses the metal framework inside and plastic body outside. It has many advantages， such as the nice exterior， convenient application method， far signal distance， low in price and so on. The receiving unit of this aircraft used frequency-modulation reception specific IC MC336l to put high， it uses effect manages K122， the super-heterodyne two frequency conversion， so as the receiving sensitivity may reach 0.2uV. The launch part also uses the frequency modulation launch specific IC MC2833 as the preceding stage shock， C2078 makes the last stage power amplification， thus made transmitter’s debugging to be simpler， suited assembles， the debugging voluntarily. This article takes intercom’s principle as a core to elaborates intercom’s classification， the receiving unit， the launch part， the manufacture and the debugging simply.
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关键词 ： 对讲机；原理；调试
Key words： interphone；theory；debug
中图分类号：TG502.34 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0078-04
作者简介：付红涛（1975-），男，河南襄城人，助理工程师，研究方向为电气自动化。
0 引言
在经济社会高速发展的今天，人们的通讯方式也在日益改变着。由最初的电报到后来的“大哥大”、寻呼机再到对讲机、手机，人类的通讯档次也在逐渐提高。而对讲机因其轻小的外观、低廉的价格、低功耗、适于短距离传输等特点在现代社会中倍受人们的青睐。在社会经济生活中，很多领域都需要用到对讲机，例如建筑施工、火车站、机场、码头港口、林业管理等，工作人员通过使用对讲机，可以大大提高信息的传递效率，提高管理的快捷性。传统意义上的无线对讲机就是通常所说的业余对讲机，其功率小，通信距离近。在研发之初，其外形被称为“砖头”虽然能满足厂区等的大空间通信需求，但在楼房、山区等衰耗大的区域通信质量就大打折扣，并且机型体积大，不便携；单工通信不能同时收发；通话不保密；如果超出1公里有效通信距离，通话质量就更差，无法满足岗位分散的团队的通讯需要。
本文就是结合所在生产岗位分散的特点，运用现代无线通信技术对传统对讲机进行改良，进一步缩小机型体积，同时有效解决岗位分散、单工收发不及时等问题，不仅可以提高岗位作业效率，增加岗位作业指挥、操作的准确性，大大降低误操作以及各类安全事故的发生，同时也节省了一部分通讯费用，并且充分满足了山区、楼房等各种长、短距离场合的通信需求。
1 无线电技术
近距离无线对讲机，使用的主要技术就是无线电技术，通过无线电技术，可以实现利用无线电波，传输电子信号以及声音等。从目前的实际情况来看，无线电的形式越来越多，主要有无线数据网，移动通信和无线电广播等。
2 对讲机分类
2.1 从通信工作方式上分
2.1.1 单工无线对讲机
一般来说，不能同时工作的无线对讲机，就称之为单工机。单工通信在通信过程中，信息是单方向的传输模式，对于使用者来说，只能是一个人说，而另一个人听。其原因在于发射机和接收机不可以同时工作。在实际工作过程中，使用者可以通过使用按键，实现对讲机收发之间的转换。需要讲话时，就按下发射机的控制按键，这时发射机正常工作，而接收机不工作；反之亦然。
2.1.2 双工无线对讲机
双工无线通信，可以实现信息的双向传输，就像使用电话一样，说话的一方同时也可以听到另一方的声音。这种对讲机其主要的工作原理在于，发射机和接收机所使用的频率存在差异，即在不同的频率上，因此，双工机又叫做异频双工机。从发实际情况来看，双工手持机工作的频段多为VHF频段和UHF频段。
2.2 从技术设计上分
2.2.1 模拟对讲机
模拟对讲机，在设计过程中，主要是模拟相关的通信技术，模拟对讲机还有一种称谓，叫做传统对讲机，它可以把储存的信号，按照一定的技术标准，调制到对讲机相应的传输频率上。
2.2.2 数字对讲机
数字对讲机在设计方面，主要采用了数字技术，其主要原理就是将语言信号进行数字化处理，在传播过程中，通过数字编码进行语言信息的传播。在这种情况下，传输频率上的信息均为数字，在经过数字处理器，将那些数字信号再转化成可以听得见的语言信息。
2.3 从使用方式上分
从使用方式上分为手持式无线对讲机、车（船、机）载式无线对讲机和转发式无线对讲机。
2.4 从设备等级上分
按照等级划分，可以分为专业无线电对讲机和业余无线电对讲机两类。对于一般的使用，业余无线电对讲机即可满足需要，一些特殊行业，特殊的信息传输，则需要用到专业无线电对讲机。
2.5 从通信业务上分
从通信业务上分为公众对讲机、数传对讲机、警用对讲机、航空对讲机和船用对讲机。
根据上面的区分介绍，结合生产岗位特点和自身喜好实际，本设计近距离无线对讲机属单工调频手持模拟对讲机，从通讯业务上分属于公众对讲机，从设备等级上分属于业余无线对讲机。
下面就结合笔者的设计，从本对讲机的主要技术性能指标谈起，从对讲机原理图、接收部分、发射部分、制作、调试和常见故障维修等方面作一一阐述。
3 主要技术性能指标
工作方式：调频单工；
工作电流：发射≤lA；
接收： 静噪≤20mA，非静噪≤120mA；
工作电压：外接电源 DC7—13．5V；或5号充电电池8节；
发射功率：3～5W；
调制方式：调频；
最大频偏：±5kHz；
接收灵敏度：0.2uV；
静噪灵敏度：≤0.2vV；
音频功率：≥300mW；
天线形式：1.2m拉杆天线或橡胶天线；
工作频率：36.100MHz；
外形尺寸：145×50×35mm。
4 对讲机电路原理
4.1 对讲机的原理框图
对讲机原理框图如图1所示。
4.2 对讲机的电路原理图
对讲机的电路原理图如图2所示。
5 接收部分电路原理（参见原理图）
接收机通过该机内嵌式拉杆天线接收到同频电磁波，并将电磁波转化为高频电流信号。由天线接收到的信号经过L10、L11、C30、C31等组成的低通滤波器后，经C35、L12送入场效应管T4的第一栅进行高放，第二栅接固定偏置，D3、D4是输入保护二极管。放大后的信号由C41送入场效应管T5第一栅。同时，由T7、JT5、C72等组成第一本振，再由C70、L16三倍频后，经R21送入T5第二栅，由T5将前级信号与本振信号进行混频放大，输出的信号经C42、L14选出10．7MHz第一中频信号，再经陶瓷滤波器JT2进一步选频，之后由R23送人T6进行一次中频放大，再经C47将信号送入IC2 16脚。由于高放输入与输出采用了双调谐回路，因此，能够满足通频带宽和选择性的相关要求。IC2内部由振荡器、混频器、限幅放大器、鉴频器及有源滤波器、静噪触发电路等组成。第二本振信号由IC2 1、2脚及外围JT3、C58、R34组成，该本振频率与16脚输入信号经IC2内部混频后，由3脚输出，由陶瓷滤波器JT4选出455kHz的第二中频信号，再进入IC2的5脚做第二中频放大。
6 发射部分电路原理（参见原理图）
IC1是摩托罗拉公司开发的窄频带调频发射专用集成电路。内部包括振荡器、调制器、缓冲器及两只独立的高频三极管。由驻极话筒输出的信号经R9、C14送入ICl的5脚，在其内部放大器放大后送调制器调制。由ICl1、16脚及外围元件JTl、C4组成振荡器。由于振荡器在1脚输出的调制电压作用下，使振荡器的振荡频率在其中心频率附近变动，从而达到了频率调制的目的。调制后的信号经过缓冲器从14脚输出，再经集成电路内部的Q1进行放大，由11脚输出，再经C10、L2选出三倍频后送入T1进行放大。由C20送入T2进行推动放大，由T2输出的信号通过C24、L6送人T3作功率放大。由于T2、T3工作在丙类状态，二次谐波很高，所以要用LC回路选出基波成份。在推动电路中，由C25、L6、C26选频，在功放电路中，由L9、C28组成串联谐振电路，由L10、L11、C29、C30、C31组成低通虑波器对输出的高频信号进行选频和阻抗变换，最后通过天线TX发射出去。
7 元器件的选择
7.1 晶振的选取
假设发射频率定为36.100MHz，由于本电路发射机采用的是三倍频的频率，因此，前级振荡电路中的JTl的标称值应为36.100÷3＝12.0333MHz。在接收机中，第一本振频率应为所接收到的信号频率再加上第一中频频率，即36.100+10.7＝46.800MHz。由于第一本振电路也采用三倍频电路，因此，JT5的标称值应为46.800÷3＝15.600MHz。接收机第二中频为455kHz，所以，JT3的标称值为10.7-0.455＝10.245MHz。 对于其它频点也可按此法计算。
7.2 其它元器件的选择
T4、T5为K122场效应管。T1、T6、T7可选用C9018，T2为D467，T3选用C2078，各三极管管脚排列顺序不尽相同。D1、D5均为5V左右的稳压管。L3、L5、L7为12uH的电感，也可在大于100K／1W的电阻上，用0.1mm漆包线绕100匝代之。L2、L16可用10LV315线圈代。L4、L6、L8、L9、L10、L11均用0.51mm漆包线在4mm的圆棒上分别绕8T、9T、8T、12T、7T、8T。JT2为10．7MHz滤波器。JT4采用455kHz五端陶瓷滤波器。D2为红色发光二极管做发射工作指示，D6为绿色发光二极管做接收工作指示；W2为带开关的电位器，W1为不带开关的电位器。其余电阻、电容尽量选择小体积的。元器件的合理选择，是保证设备正常工作的关键，科学合理的元器件配置，可以优化对讲机系统设备的结构，提高其工作效率，降低能耗。
8 制作和调试方法
通常情况下，对讲机的使用条件较差，例如空气潮湿、温度较高、信号不稳定等。在这种情况下，要想更好的保证设备的平稳运行，必须要提高对相关焊接元器件的保护力度。保证焊接件同模板的焊接密实，根据一般的焊接经验，在焊接之前，可以现在元件引脚上面涂抹上一层锡，并且在实际焊接时，要注意尽可能缩短引脚，避免焊接到杂散分布的电容，降低线路板上出现短路的概率。焊接技术工人，在焊接作业之前，要对焊接部位的表面进行必要的清洁，因为，一些灰尘、污渍等，会大大降低实际焊接效果，容易引发焊接脱落或者焊接部位不导电等现象。对于一些线路的连接，要确保其紧固密实，防止出现虚接。
8.1 调制
调制，就是指音频信号装载到载波信号的一个过程。通常所说的调频（FM）就是频率调制，通过调频可以实现，载波的瞬时频率随调制信号的规律而变化。
设调制信号为U?赘（t）
U?赘（t）=U?赘mcos?赘t（1）
载波信号为Uc（t）
Uc（t）=Ucmcos?棕ct（2）
调频时，载波电压振幅Ucm不变，而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化。即为：
?棕（t）=?棕c+kfU?赘（t）=wc+?驻?棕（t）（3）
式中，?棕c为载波角频率，又称为调频波中心频率；kf为比例常数，表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小，其值由调频电路决定，单位是弧度/秒·伏（rad/s·v）。
?驻?棕（t）=kfU?赘（t）（4）
为瞬时角频率相对于中心烦率的频率偏移，简称频偏。
调频后载波瞬时相位也会发生变化，其瞬时相位为
?渍（t）=?蘩?棕（t）dt=?棕ct+kf?蘩U?赘（t）dt=?棕ct+?驻?渍（t）（5）
式中，?棕ct为未调频时载波相位；
?驻?渍（t）=kf?蘩U?赘（t）dt（6）
?驻?渍（t）为调频后，瞬时相位相对于的相位偏移。
调频波的数学表达式为
UFM（t）=Ucos[?棕ct+kf?蘩U?赘（t）dt]（7）
根据（1）式可画出调频波的波形图，如图3所示。
从上面从调频波形就可以知道，调频波振幅是保持不变的。调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。即当调制信号幅度最大时，调频波最密、频率最大；而当调制信号负的绝对值最大时，调频波最稀，频率最低。
8.2 发射机的调试
由于发射机采用了集成电路，各阻容、电感元件参数选择比较准确，一般无需过多调试即可工作。调试时，可先将数字频率计接在ICl 11脚上，频率应为JTl的标称值，如有误差，可调整C5进行校准，如仍不能校准，可适当增加或减少C4容量，再调C5，直至频率符合要求。接着，再测T1c极频率，此点频率应为3倍JTl的频率，如不符，可适当调节L2中的磁芯。之后，可用O.01u高频瓷片电容与一只12V 0.3A小灯泡串联接在天线插口上，发射机正常工作时，小灯泡应发出较亮的光，如较暗，可分别细调（拨动）L2、L4，L6、L9、L10、L11，其中L9和C28组成串联谐振电路，拨动L9的匝距对发射机的输出功率有较大影响，应仔细调节。小灯泡亮度正常之后可将其拆除，然后插上天线，将频率计的探测引线垂直放置，此时，频率计的示值应仍为3倍的JTl的值。如若不符，则需重新调节L2、L4、L6、L9、L10、L11直至符合要求。
8.3 接收机的调试
可利用已调好的发射机做信号源来调整接收机。此时，可将发射机的电源降至6V左右，不接天线，这样可以减少发射信号强度，便于调整接收机。先将频率计接在R21与L16的公共端上，此点频率应为JT5的3倍频率，如不符可调整L16中的磁芯。如略有偏差可调整C74。再测IC2 1脚频率应为10.245MHz。之后将静噪电位器W1旋置最浅位置，即不静噪，此时，喇叭将发出调频接收机固有的“哗哗”声，打开已调好的另一发射机（信号源）并送话，将接收机与发射机拉开约2-3m，不接天线，按照从后往前的顺序，分别调整L15、L14、L13、L12，使喇叭发出宏亮、清晰的声音，再将接收机插上天线，拉大距离微调L15～L12，直至距离最远、声音最清晰为止。此外，还要对系统的静噪功能进行检测，发现其中存在问题的，要予以及时解决，保证系统整体功能达到标准。
9 结论
在传统“砖头”式无线对讲机基础上改良的无线对讲机，无论规格、参数，还是体积，均能达到行业先进水平。以海能达PD780专业无线对讲机为例，其频率范围达到了UHF1：400-470MHz；UHF2：450-520MHz；UHF3：350-400MHz；VHF：136-174MHz，频率稳定度±1.5ppm，信道容量1024，信号质量优良，克服了传统无线对讲机单工通信不及时、通信距离短、在山区等地域通信信号差的缺陷。此外，其外型尺寸（高×宽×深） （带标配电池，不带天线）125×55×37mm，重量只有355g，体积小，轻便易携带，充分满足了山区、楼房等各种长、短距离场合的通信需求，值得进一步推广应用到采矿、旅游等行业中。
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