采用雙調諧回路和相位鑒頻器實現(xiàn)小型通信系統(tǒng)的設計

該通信系統(tǒng)由發(fā)射機單元和接收機單元組成。一人在發(fā)射機單元對著話筒講話，另一人在接收機單元通過耳機便可聽到較清楚的話音。

1發(fā)射機單元的設計

本文中，發(fā)射機單元采用調頻方式實現(xiàn)音頻信號的調制，并完成調頻波的發(fā)射。結構上由信號輸入電路、載波產生電路、調頻電路、高頻放大電路和調頻波發(fā)射電路五部分組成。具體電路圖如圖1所示。

1.1信號輸入電路

話筒J1將話音轉換成音頻信號后輸入電路。電容C1和電感L1組成隔離支路。電容C1對音頻信號中的直流量進行隔離。電感L1對高頻開路，從而防止高頻信號進入低頻電路部分；但他可以讓音頻信號通過。

1.2載波產生電路

三極管T1、電感L2、電容C4，C5、電阻R4，R5，R6，R7構成共基組態(tài)的考華茲振蕩電路即電容三點式高頻振蕩電路，產生10.7 MHz的高頻振蕩信號（載波）。載波的振蕩頻率由L2，C4，C5決定。

1.3調頻電路

本電路采用變容二極管實現(xiàn)直接調頻。變容二極管的結電容隨反向電壓變化而變化，是一種電壓控制可變電抗元件。電路圖1中，音頻信號加到變容二極管Cx上，而變容二極管Cx通過耦合電容接到載波振蕩器的振蕩回路。當受到音頻信號電壓控制的變容二極管接入載波振蕩回路兩端后，便形成振蕩回路總電容的一部分。此時，振蕩電路的振蕩頻率由C4，C5，Cx，L2共同決定。適當選擇變容二極管的特性和工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化近似與音頻調制信號成線性關系。通過調制信號來控制變容二極管的結電容，使得振蕩器的輸出頻率隨著音頻調制信號的變化而變化，從而實現(xiàn)直接調頻，產生等幅的調頻波。

C3是變容二極管與振蕩回路之間的耦合電容，同時起到隔直流的作用。直流偏置電壓通過R1，R2，R3加到變容二極管的負端，形成變容二極管的直流通路。L3對高頻信號開路，對低頻信號短路。這樣，既可以為T1提供直流電壓，同時又防止高頻信號通過電源。

C7對高頻短路，是T1的交流接地點。

1.4高頻放大電路

T2，R8，R9，R10，R11，L4，C8，C9組成高頻功率放大電路，對調頻波進行放大。通過電位器W2，可控制調頻波的幅度。L5的作用同L3，C10的作用同C7。

1.5信號輸出電路

T3，R12，R13，R14組成射極跟隨器，用來減少負載對調頻電路的影響。輸出信號通過耦合電容傳送至天線TP01，向周圍發(fā)射調頻電磁波。在發(fā)射機的調試階段，輸出端可接示波器看輸出調頻波的波形，還可用頻率計測輸出調頻波的頻率。

2接收機單元的設計

接收機單元將天線接收到的高頻小信號進行放大，并從各種信號和干擾中選出所需信號，通過一些裝置恢復出原始的音頻信號。通過耳機，便可清楚地聽到話音。接收機單元在結構上主要由選頻放大電路、鑒頻電路、低頻功放、接聽話音電路組成。具體電路圖如圖2所示。

2.1選頻放大電路

天線TP02接收到信號后，不僅需要對感應得到的高頻小信號進行放大，還需要將有用信號挑選出來。選頻放大電路能完成此項任務。

選頻放大電路由放大器和選頻網絡組成，且選頻網絡是放大電路的負載。用于調諧的選頻網絡一般采用LC并聯(lián)諧振回路。具有一個LC回路的調諧回路稱為單調諧回路。為了改善調諧電路的頻率特性，本文采用雙調諧回路。雙調諧回路由2個彼此耦合的單調諧回路組成，他們的諧振頻率調在同一中心頻率上。電路圖2中，三極管T4充當放大器的角色，L6，C22，CT1，C23，L7，C24，CT2組成電容耦合雙調諧回路。L6，C22，CT1為初級調諧回路，L7，C24，CT2為次級調諧回路，初級、次級調諧回路通過電容C23進行耦合。初級、次級調諧回路都調諧在輸入調頻信號的中心頻率上，從而選取出中心頻率為10.7MHz的有用信號，并對有用的高頻小信號進行放大。

2.2鑒頻電路

本文采用相位鑒頻器對調頻信號進行解調。

相位鑒頻器由線性移相網絡和相位檢波器組成。線性移相網絡就是調頻—調相變換網絡，他將輸入的調頻波的瞬時頻率變化轉換為相位變化。而相位檢波器能檢出反應頻率變化的相位關系，從而實現(xiàn)了鑒頻。

在本電路中，電容耦合雙調諧回路振蕩放大器就是一個線性移相網絡，而相位檢波器由2個包絡檢波器組成。

在電容耦合雙調諧回路振蕩放大器中，次級調諧回路與初級調諧回路之間存在一定的相位差，而相位差的具體值取決于信號瞬時頻率與中心頻率之差即頻偏Δf的大小。正是由于這種相位關系與信號頻率有關，雙調諧回路便能完成波形轉換，將等幅調頻波變換成幅度隨瞬時頻率變化的調頻波，產生了調幅調頻波。

電路圖2中，二極管D1，D2，電阻R26，R27分別構成上下2個對稱且特性完全相同的包絡檢波器，可以將振幅的變化檢測出來。雙調諧回路將調頻波轉換為調幅調頻波，使得2個包絡檢波器的輸入電壓（二極管兩端電壓）的大小產生了差別。鑒頻器的輸出電壓等于2個檢波器輸出電壓之差，而每個檢波器的輸出電壓與其輸入電壓的振幅成正比。因此，鑒頻器的輸出電壓反映了高頻小信號瞬時頻偏Δf的大小，而瞬時頻偏Δf與原調制信號成正比，這樣就實現(xiàn)了調頻波的解調，恢復出原始音頻信號。

2.3低頻功放

解調出的低頻信號經T5，R28，R29，R30，C28組成的低頻放大電路放大后，通過耦合電容C27送到耳機E1，便可轉換為較清楚的語音信號。

3結語

在本文基礎上制作出的小型通信系統(tǒng)體積小，重量輕，可在室外進行實驗、測試。該系統(tǒng)單工通信效果較好，若要進行雙工通信，應事先對雙方通信次序、通信時間進行規(guī)定。

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