用套件自制调频无线对讲机

用套件自制调频无线对讲机 制作项目 MAKE PROJECT 用套件自制调频无线对讲机 作者 / 王晓鹏 在上个世纪90年代，F30系列无线对讲机的制作曾经风靡一时，引得众多无线电爱好者争相制作，广泛交流，并不断改进出新，掀起了一股业余无线电制作的高潮，成为一代无线电爱好者久久难忘的美好回忆。今天当我们再 次回顾这些经典的制作项目时，依然有着非常亲切感觉。希望通过这款经典制作，重新唤起大家对学习业余无线 通信技术的热情，再次点燃无线电爱好者的制作激情。本刊淘宝小铺也将继续提供米波(z)的调频对讲机 1030MH的套件，感兴趣的朋友不妨动手试试～ ? 1. 发射部分原理分析 无线对讲机作为一种简单的通信 工具，由于它不需要中转和地面交换 驻 极 话 筒 MIC 用 于 话 音 信 号 的 拾取，并将话音转化为电信号，通过 机站支持，就可以进行移动通信，所以 C25 送入放大电路。电阻 R19 是驻极 深受人们喜爱，目前广泛的应用于生产、 话筒偏置电阻，改变该电阻阻值，将 保安、野外工程等小范围通信领域中。 会影响话筒输出信号幅值，一般可以 本次制作是针对单工对讲机电路 在 2~10k 之间选用合适的阻值。JT1 进行的，简明起见，以下讲述中将不再 晶体与电容 C19、C18、VD4 组成一 特意强调“单工”。图 1 是无线对讲机 个并联谐振网络，晶体在回路中可以 电路方框图。 等效为一个高 值电感。为了满足调 Q本调频对讲机电路的主要电性能 制需要，晶体回路中串入了由变容二极 指标参数 : 管 组成的调频电路。经过 VD4 BG6 放大的话音信号，通过 送 C22、R10 入调制电路。改变变容二极管的容量， 1. 接收机灵敏度lμ? V就可以微调振荡器的中心谐振频率 fo。 2. 信号选择性 ? 50db(?25kz) HJT1、BG5、C19 等 组 成 的 主 振 级， 3. 限幅灵敏度 ? 1.5μV 其振荡频率为晶体标称频率。振荡器 -64. 频率稳定度 ? 10 的三倍频选出，是由 C17、L9 组成的 5. 最大调制频偏 ??3kHz 6. 待机静态电流 ? lOmA 7. 高频发射功率 ? 2(75Ω) W 8. 发射机工作效率 ? 50, 9. 音频输出功率 ? 50mW 10 . 电池供电电压 9.6V 晶振 倍频 话筒 频率 高频 缓冲 激励 高频 带通 工作原理 放大器 调制 放大 放大 放大 功放 滤波 选 去发射电路 频 F30-5 型对讲机在接收电路上使 9.6V 稳压电路 滤 用两只高频场效应管作为高放，采用 去接收电路 直流电源 波 了二次变频电路，具有灵敏度高、选择 限 幅 性好等优点。发射电路采用的是分立 音频放 455k第二 第一 选频 鉴频 带通 电 元件，由 4 只三极管组成 4 级放大电 大 混频 混频 高放 滤波 中放路 电路 路，发射功率可达 3W 左右。题图中， 面板上的数字按键和顶部的频道转换 静噪 第二 第一 10.245M 电路 本振 本振 开关是装饰用的，并无实际应用。图 2 是电路原理图。 图 1 (5),,C16C22, 并联谐振回路来完成的。当振荡器工作时，由于它 101, 1μFR12,们的谐振点略低于三倍频，对晶体振荡器来讲，该 8节5号电池并联谐振回路呈现为容性。不会对振荡电路造成影 响。但对于三次谐波来讲，该并联谐振回路呈现为 阻性，并利三次谐波产生谐振，使并联谐振回路两 端的三次谐波电压幅值达到最大，此电压经电容 16 送往下一级放大器进行电压放大。从而完成了 C 电路的振荡、调频、倍频的全过程。 ,R24 BG3 及外围元件组成高频放大级，实际上是 , R32,C64μ2.2k,,RF,C3,C1R30,B2,C32,,3.3k,C2103,C21, 82P,201,1k51,201, 一个甲类高频谐振放大电路，而由 BG2 及外围元 件组成的激励级，则是一个丙类谐振功率放大电路。 ,C27, BG8RJ,,IC1,C36K74,B1, BG951,(9),,,,,2.2k,B4,101,,C33,JT2,,R31,VD5MC3361,B5,C55,,, R38,(12), K74,1k39, 6.2V,偏置电阻 R3 是专门为激励管 BG2 提供基极直流 100,13.4333, 2,,,,,,3,,,,,,4,1, LM3861,3,4,5,6,7,8,2(8),偏置而设置的。为了保证为基极提供足够大的电流。 C41, C51,C49,VD2,,C52C40C48,,C45,,101,201,103,C37,,, C,1μ 15P,,,,201,30, 1k一般选择 R3 的阻值都较小，否则会影响激励放大 (7),BG11, C31,(10),,R39,C1417,,103, 器的输出功率。 末级管 BGl 的基极下偏置电阻 R2 10kW2 阻值仅 51Ω。在功放管 BGl 的集电极回路里，串接 有由 L4、C6 组成并联谐振回路，能较好的谐振在 C50,, BG14,BG13,C458,100,R37,,,B561,, 10k发射信号的主频 fo 上，而对主频以外的各次谐波分 W1C57,10k 102, 量，能起到较好的滤除作用。但由于 LC 组成的并 L7, 联谐回路一般 值都比较低，要靠它将高次谐波滤 Q22μ, , 455KHz,4.7 C23, ,R15C44, 47kC61, H C48,510,除干净有一定的困难。所以在信号的回路中，串入 10JT3,39,10k104,20,μ L6, 22 了一级由 L3、C4 组成的串联选频回路，以便能更 ,L4, VD6K2,K1,好的达到滤除谐波分量的目的。 C10, , C26,C41N60,,,,R19,,,,,,,,,5.6K,(2),L3,L1,R16,JT1, 5T,H,101,R41,,μR10101, 10μ5.6K,11T,7T,,μ 2.2 BG2,,R432k 由 4 和 3 等组成了一级简单的稳压电路， BGVDIN60D467, 主要是为发射电路中部分需要稳压供电的电路提供 B3, ,电源。 R3447k, 10.245MHz,,, ,C7 , ,C63 , ? 2. 接收机电路原理 220k,R25,VD1,R29 , 100,220,330k, 当外界的信号通过天线进入电路后，首先通过 1kC18,LED1, 10.7MHz201,(6),,由 C1、L1、C2、L2、C3 等组成的带通滤波器网 1kC29,BG12,R23,,C35,R21103,C458,103,络进行滤波处理后，送至由 B1、C28 组成的并联 100, R13,谐振回路，进行选频，并联谐振回路的谐振点选择 ,,, B561, 27k27k 在接收信号中心频率 fo 上，对 fo 以外的信号进行 9.866MHzC14,,(1),BG4,L9衰减。B1 采用抽头分压部分耦合接入方式，主要是 LED2,F101,7T, C458, μ ,C5,R11C19,R2,R9, C13,C8,,,,,,,C6,R8,,R6,103,,,C9,BG6C12为了使天线与电路阻抗匹配，满足天线输入网络输 BG7,L8, A,C17,R4,,51,0P,201,101,151,,,,,101,,201,C458,R14C458,,101,7T,BG3,L2, (3),101, ,C24 2/1510,47k5T,103,C458,33k ,R42出阻抗低和 8 输入阻抗高之间的阻抗变换。 BGC56,R3,R22,CA,100k,,,,,R40103,100,, 203,470,JT5, 10k47k为了防止由于发 射电 路工作时，天 线 上 所产 , 1k ,R5 R7,R17,8.2k,, 生的高频电压 (20Vpp 值以上 )，击穿场效应管的 C54,2k ,IC2,,VD3,, BG1BG5,1μ , L57.5V,C15,(4),C2078,C25,,,,,BG8 的栅极，所以电路中加入了由二极管 VD1、 C1923,R188T,220k120k201,103,,,, 2 组成的电压限幅电路，利用二极管正向压降较 VD R35,9.6V-12V,(11),,R36,,C43104,,,,JT4R28, ,,,低 (0.7) 的特性，将输入电压限幅在 0.7 以下， VV102,0P, 33k47k 5/2220k以保证 8 高放管的安全。 BG 1μ C28,C60,,,VD8 471,51,本电路中承担高频放大任务的放大管是 BG8， VD4,,, 1N4148 MIC该管选用高频双栅场效应管 (3SKl22)，为了提高 C34,R33,,,C62R20C30,,,C42C53,104,220,330,103,683,103, 47μ 9,11,10,12,5,16,15,C58,8,7,6,13,1N414814,2C39,,,332,R27C59C38,Y,R26,100,102,51,103,图 BG10,1923, 制作项目 MAKE PROJECT 放大器交流增益，电路采用共源极放fo，由 C39、B5 组成的回路谐振点在噪调整电位器 W2。由于送至 W2 的 大方式设计，在漏极回路中串入了由 3fo，对三倍频等效为阻性。但对基频 信号中含有噪声信号的高频份量，将 组成的并联谐振选频回路。 信号频率 f，并联谐振回路则呈现为 C32、B2o这些噪声送至 3361 第 10、11 脚 MC 采用 10.7Hz、455kHz 两种陶 容性，由于等效容抗很小，可以看成为 M组成的带通放大器进行电压放大，使 交流短路。所以不会破坏振荡器的工 放大后的噪声电压具有一定幅值，经 瓷滤波器，其中 10.7MHz 为三端型、 作条件，使振荡器能够正常工作。 为 由 VD6、VD8 倍压检 波 后得到一 个 为五端型，由它们完成对一中 455kHz 了使晶体准确的振荡在其标定频率 fo 直流电压值。再将此电压送至后级由 频、二中频的选频滤波任务。 点上，振荡回路中有一个和晶体相串 MC3361 第 12、13 脚组 成的电压比 本机的一次混频，采用高频双栅 联的微调电容 C37，微调该电容，可 较器进行电压比较。一旦反相输入电 场效应管“3SKl22”担任混频管。高 以微调振荡器谐振频率 fo。 压高于同相端的电压值，比较器的输 频 信 号 经 过 33 直 接 送 至 混 频 管 C 出端电平就会出现翻传，由“0”变为“1”， 经混频后得到的 10.7MHz 中频信 的栅极 1，而本振信号则直接 BG9 G 通 过 第 13 脚去 控制三极管 和 BG14 号由 B4 和 C36 组成的并联谐振回路 注入栅极 2，从混频的注入方式来看， G 13 由导通变为截止，切断音频电 BG选出，经 B4 的次级线 圈送至 JT4。 相当于三极管混频器的共基极注入混 路电源。从而完成从信号采样、噪声 JT4 是 一 个 10.7MHz 的 带 通 陶瓷 滤 频电路形式。本地振荡电路采用晶体 滤波、噪声放大、检波、电压比较、电 波器，用于再次进行 . 的选频 107MHz三倍频振荡器，振荡管是 BG10，电容 源控制的全过程。 处理。这个接收机电路中所采用的集 C40、C41、和晶体 JT2 组成谐振网 成电路，采用调频接收电路 ， 由于从鉴频器得到的信号，电压幅 MC3361络，其中 C40、C41 为分压电容，调 该电路中包括有二混频、二本振、限幅 度小、信号微弱，不能直接推动扬声器 整它们的比值，可以改变振荡器的电 中放、鉴频器、静噪电路等功能单元。 发音，所以必需对音频信号进行功率 压反馈系数。振荡器的基准频率 fo 由 放大，本电路就是采用的音频功放电 C3361 鉴频 后的信号，从 第 9 M晶体定决。 在振荡管 BG10 的集电极 路 LM386。 回路中，串有由 39、B5 组成的并联 脚 输 出， 通 过 由 59、R40、C58、 CC 谐振选频回路，它负责将振荡器的三 组 成 的 L 型 滤 波 器 滤 波 后 分为 接收电路的稳压电源由 12 及 R39 BG 次谐波从电路中选出，完成对 fo 的三 两路输出。一路经 39、C55 送至音 外围元件组成。稳压输出电源供除音 R 倍频输出。由于振荡器的中心频率为 量电位器 1，另一路经 C57 送至静 频放大电路以外的接收电路使用。 W ? 3. 关于晶振频点的选用 电 路 中 一 共 需 要 用 到 3 只 晶 振。 JT1 是发射机用晶振，它的频点需要 我们事先计算来确定。我们假设发射频 率是 29.6MHz，发射电路是采用了 3 倍频的方式得到的 29.6MHz，那么晶 振 的 频 率 就 是 29.6/3=9.8667MHz， JT1 晶振标称值就是 9.8666MHz。 JT2 是 接 收 机 一 级 本 地 振 荡 频 率 电 路 用 晶 振。 由 于 接 收 机 采 用 的 超 外 差 式 电 路， 一 中 频 频 率 为 10.7MHz， 那 么一本 振 需 要 的 频 率 就 是 29.6+10.7=40.3MHz， 该 频 率 同 样 是 通 过 3 倍 频 的 方 式 得 到，因此，一本振 J 晶振频率就是 T2 40.3/3=13.4333MHz。 JT3 是 10.245MHz， 它 是 第 二 本 振 频 率。 由 于 在 电 路 中， 一 中 频 是 .z， 二 中 频 是 kz, 107MH455H 图 3 全套散件的照片 那 么 二 本 振 就 是 10.7Hz-VD4 是由三极M套件中变容二极管 455kz10.245z。 H=MH管 B561 代 用， 装 配 时 B561 中 间 引 脚 C 极不用，B 极与 JT1 相 接，E 极 负极 与地相接。电阻 、场效 RF、RJ、LED 制作步骤 应管暂不装。焊装完毕的印制板如图 5 所示。 在对这款对讲机的工作原理有了 初步了解之后，我们就可以动手组装了。 ? 2. 安装电位器和天线插座图 3 是全套散件的照片。 零配件一共分成了 6 个小袋包装， 将机壳上盖面板与屏蔽框上部靠 图 4 分别是电阻元件袋、电容元件袋、电感 在一起，并将天线插座、带开关的音 元件袋、二三极管集成电路等元件袋、 量电位器、静噪电位器、耳机座分别安 电位器插座件袋，以及塑料旋钮与螺 装在上盖上，并注意调整好位置，再 丝附件袋。在拿到套件后，可对比附带 图 6 全部拧紧螺母固定。如图 6 所示。 的元件清单，清点一下元件的数量。确 认无误后就可以开始装配了。 ? 3. 印制板与屏蔽框组合 图 7 是收发转换开关，按图示把 ? 1. 焊接元件中间引脚稍微掰弯一点，以利于稍后 的装配。焊接前可用刀片把 3 个焊片上 比照原理图，按照“先低后高”的 的氧化层刮一下，并上锡。 原则，焊接各元件。其中短跨接线可 印制板是通过外围预留的 6 个长 用剪下的二极管引脚来代用，共有 4 方型焊盘与屏蔽框焊在一起的。先把 根，位置分别在印制板上标有? - ?、 图 7 印制板放入屏蔽框中比一下，摆好位置， ? - ?、? - ?以及 C15 的上面。长 把屏蔽框上对应需要焊接的位置用刀 跨接线有 5 根，按照印制板上的连线 片刮一下，以清除氧化层，然后上锡， 焊装。电解电容位置上印有白色实心 必要的话可以加入一些松香等助焊剂。 半圆的一侧是负极。驻极话筒需要事 接下来将印制板和收发转换开关 先焊好引脚，如图 4 所示，然后再装 再次放入屏蔽框中，其中收发转换开 在印制板上。注意 :与驻极话筒外壳 关是垂直安装，置于印制板的上端缺 相接的一端是负极，不要装反。 稍微掰弯一点 口处。如图 8 所示。摆好位置后将印 制板和屏蔽框焊好，并将收发开关焊 牢。 之后焊装两只贴片封装的场效应 管。在焊接这两只管子的时候，将 电烙铁断电，用余热焊接，以免电烙 铁的感应电将场效应管击穿而导致损 坏。焊接时要注意分辨引脚顺序，图 9 是场效应管的外观图片，从图中可以看 出，左上角的引脚较大，而印制板上场 效应管的 4 个引脚焊盘中，也有一个 较大的，一一对应就可以使引脚定位。 如图 10 所示。 ? 4. 焊接导线 参照印制板上文字标注，将带开 图 5 焊装完毕的印制板 制作项目 MAKE PROJECT 关的音量电位器、静噪电位器、天线各引线的长度尽量短些为好，以避免引图 8 插座、喇叭分别用引线与印制板相接， 入不必要的干扰信号。实际使用可参考 再将收、发 指示(原理图编号为 图 。 LED16 DF、DJ)插入屏蔽框顶部的预留位置， 将接收机通电后，将红色鳄鱼夹 并把限流电阻 RF、RJ 的一端直接与 夹在?测试点上，黑色鳄鱼夹接地(夹 DF、DJ 的正极引脚焊在一起，RF 的 在屏蔽框上即可)，数字万用表选用直 另一端与收、发开关中间引脚焊在一起， 流电压档的较低档位，调整 B5 磁芯， RJ 的另一端与收、发开关上端焊盘焊 观察数字万用表上的电压指示，在磁 在一起，该焊盘还需用剪下的元件引 芯靠近中周底部区域时使数字万用表 脚，与印制板上的接收电路相接。如图 上显示的数值为最大，就可以认定一 11 所示。 由于套件所配的耳机插座本振已经能够正常工作了。 再 将 红 色 图 9 还是早 鳄鱼夹夹在?测试点上，观察数字万 大引脚 用表的显示，有一个明显的电压值就 期的 φ2.5mm 单声道的产品，耳机插 可以初步认定二本振已经起振了。 座的引线可以省略不装。 在上述两部测试中，只观察数字 图 12 是此步完成后的整机图片。 万用表是否有明显的数值显示，以此 至此，对讲机的元器件装配部分 来作为参考，具体数值并无实际对应关 暂告一个段落，接下来就可以开始调 系。有数值就表明振荡电路已经起振， 试步骤了。 数值大表明振荡的幅值也较高。如果 没有测试数值，就表明振荡电路没起 振，需要检查电路，排除故障。 10 图 大引脚 两级本振都正常后，就可以以先前 调试 调好的发射机作为信号源，来调试接 收机。在发射机的天线插座上小灯泡， ? 1. 发射机的调试间断通电工作，并给话筒送话。接收机 按图 13 所示，将 只 .μ) 1104(01在天线插座上接一段 510c 长的电 ~m瓷片电容和 1 只 6.3/0.5 的小灯泡 VA线作为临时天线，将静噪电位器旋至 串联起来，接在发射天线上。 不静噪位置，音量电位器旋至适中，与 将发射机接入 9.6V 稳压电源，同 发射机拉开 5 左右距离，从前往后 m 时监测总电流，从前往后依次轻微调 依 次调整 1、B2、B4，同时兼顾调 B 整各空芯线圈，最终使总电流在 1A 以 整 3 监频中周，使接收机喇叭收到的 B图 11 内，且灯泡发光亮度最大。如图14所示。 信号音量最大最清晰。 如果存在总电流过大或过小，灯 泡亮度太亮或太暗，那么都表明电路 还存在一些问题，解决的主要途径还 是检查焊装质量，是否存在元件错焊、 损坏、焊点短路、连线断路的情形。 ? 调整时需注意 ? 接 收 机 应使 用电池 做 为电源， ? 2. 接收机的调试如果使用外接电源，则电源导线可能 会成为天线，导入过多的发射机信号， 调试前先按照图 15，自制一个简 从而引起调试出现偏差。 图 12 易场强仪，它可以配合数字万用表直 ?发射机工作时亦可通过降低电 流电压档来使用，可以用来测试本振 源电压来实现降低发射功率，达到减 的工作状态。对照原理图将板上元件 小发射信号强度的目的，以利于接收机 焊好后，其信号输入端通过引线接 2 的调试。例如将电源电压降低到 时， 7V只红、黑鳄鱼夹，用于测试电路板。输 发射机不仅发射功率明显下降，发射 出端通过引线接 2 只红、黑香蕉插头， 管发热量也显著下降，从而可以连续 便于直 接 插入数字万用表的插座上。 通电工作，方便接收机的调试。 ? 从 前 往 后 依 次 调 整 一 遍 B1、 1N60 10k 10pF B2、B4 后，各中周还需要再次微调， +红 +红 以改善接收效果。之后，再拉开一段 插头 鳄鱼夹 香蕉 距离，再次微调各中周，以求达到最佳 用表接测试点 1N60 接万 F 2 10p 10 接收效果。 -黑 -黑 ? 必 要 时可以将正 式 天 线 接 上， 图 15 拉开距离实测，以验证调试效果。 单方向调整好后，将两机对调，重 复上述步骤，完成另一方向的调整。 调整时都要注意，中周的磁芯需 要用无感改锥调整，如果没有专用无 感改锥也可以用优质竹牙签削制。或 者用钟表改锥代用，每次调整后金属 改锥需远离中周，再确定调整效果。磁 图 13 芯的一字槽比较小，旋转调整时用力 要轻，不要用蛮力，磁芯的一字槽一旦 图 18碎裂也很难处理，只能拆下中周才能 更换磁芯，比较麻烦。 各中周一旦调整好后，最好用高频 石蜡封固。业余条件下用优质蜡烛也可 以，点燃蜡烛后将蜡滴入磁芯中，如图 17 所示。 图 14 图 19 整机装配 ? 1. 装屏蔽板图 16 将 绝 缘 纸 放 置在 印板 的走 线面。 图 20 该绝缘纸与收发开关有一定重合，需 负极 要剪掉一小块。如图 18 所示。 将屏蔽板扣在绝缘纸上，四角与 屏蔽框焊接在一起，焊接前，用刀将 焊接处刮干净，并上锡，再焊接。焊点 要扁平，不要凸出，以免装入机壳时受 正极 阻。焊好后如图 19 所示。 ? 2. 装机壳后盖 图 21 后盖有两根电源引线，左边是正 极，与音量电位器上的开关相接，右边 是负极，与屏蔽框接在一起。同时把 模拟的塑料频道转换开关装上，底部 用 1 只 6 螺母固定在屏蔽框上。如 M 图 20 所示。 正极 负极 用 2 颗 2×4 螺丝将后盖与屏蔽 M