30.275MHz調(diào)頻無線對講機(jī)的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試
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一、主要技術(shù)指標(biāo):
1.頻率: 30.275MHz
2.調(diào)制方式:調(diào)頻
3 頻偏: 5KHz
5.通信方式:同頻單工
6.電源電壓:9.6V 10%(鎳鎘充電電池8節(jié),負(fù)極接地。有些機(jī)型是6節(jié))
7.消耗電流:
靜噪守候:10mA以下
接 收:150mA以下
近程發(fā)射:
遠(yuǎn)程發(fā)射:0.7A以下
8.載頻輸出功率:2w
9.接收靈敏度:1.0uV以下(信噪比12dB以上)
1 0.靜噪靈敏度:0.5uV
11.中頻頻率:455 KHz
12.音頻不失真功率:大于200 nlw
1 3.體積:125 x 55 x 30 mm
14.重量:
二、 工作原理
整機(jī)由接收和發(fā)射兩部分組成,兩部分除天線和阻抗匹配電路外,其它電路都是相互獨(dú)立的。
1、接收機(jī)
由天線接收到的高頻無線電信號經(jīng)L1,L2,c1,c2,c4組成的低通濾波器濾除頻帶以外的干擾信號,經(jīng)c6送至D1,D2和L3組成選頻電路,這個(gè)選頻電路諧振頻率為30.275MHz,選出對講機(jī)發(fā)來的載頻信號,而濾除其它干擾電波.經(jīng)c7送到N1和N2組成的聯(lián)級高頻信號放大電路進(jìn)行高頻放大,這種聯(lián)級高頻信號放大電路具有增益高,工作穩(wěn)定,無須使用中和電容等優(yōu)點(diǎn),N1組成共射電路,N2接成共基電路,共射電路具有增益高的優(yōu)點(diǎn),而共基電路具有工作穩(wěn)定的特點(diǎn),經(jīng)N1,N2放大后的高頻信號由L4,c9,T1,c12組成雙調(diào)諧回路再次選頻后經(jīng)c16送入ICl(MC3361)的16腳內(nèi)部混頻級進(jìn)行混頻.
N3和CRY1,L5等元件組成本機(jī)振蕩器,L5和相應(yīng)的回路電容諧振于10.243MHz的三次諧波上,即10.24333x3=30.730MHz,它比發(fā)射頻率30.275MHz(10.0917的三倍頻,即10.0917MHzx3=30.275MHz)高出一個(gè)中頻455kHz(即30.730—30.275=0.455MHz),本振信號也送到Icl的第1腳,在Icl內(nèi)部進(jìn)行混頻。
Ic1(Mc3361)是窄帶調(diào)頻接收專用集成電路,其內(nèi)部包含振蕩器,混頻器,高增益的限幅中頻放大器,鑒頻器和有源濾波器,靜噪觸發(fā)電路及音頻放大電路。它的限幅靈敏度為2uV,它是整機(jī)的主要增益級,中放增益可達(dá)65dB。
在Ic1內(nèi)部混頻得到的455kHz中頻信號由Icl的3腳輸出,由陶瓷濾波器cRFl選出中頻信號,而濾除其它諧波分量,選出的中頻信號由Icl的5腳輸入,在Icl內(nèi)部進(jìn)行高增益的中頻放大,最后經(jīng)鑒頻器解調(diào)出音頻信號,由Icl的9腳輸出。
從第9腳輸出的信號一路由c30,R1 3和c32組成去加重電路去加重和濾波后經(jīng)電位器VRl送入Ic2進(jìn)行音頻功放后推動喇叭發(fā)聲,另一路則由電位器VR2送入Icl內(nèi)部的有源濾波器選頻放大后由Icl的11腳輸出,經(jīng)D3,D4進(jìn)行倍壓檢波,控制其內(nèi)部的靜噪觸發(fā)電路,在13腳輸出一個(gè)控制電平,控制N4,N5的導(dǎo)通和截止,使IC2的電源受控,達(dá)到靜噪目的。我們知道,調(diào)頻接收機(jī)的靈敏度很高,在沒有收到信號時(shí),喇叭中將會發(fā)出極強(qiáng)的噪聲,而一旦收到信號,它的信噪比卻很高,噪聲的主要頻譜是分布在1 0—25kHz范圍之間,音頻信號的頻譜范圍則在100—3000Hz之間,我們可以采用一個(gè)特殊的濾波器選出這一噪聲信號,經(jīng)檢波變成直流分量,再通過一個(gè)電子開關(guān)電路就可以控制一個(gè)電路工作,達(dá)到靜噪目的,這樣在接收機(jī)沒有收到信號時(shí),喇叭將寂靜一片,以消除討厭的噪聲,一旦收到對講機(jī)發(fā)來的信號,又能自動打開放大電路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。同時(shí),設(shè)置靜噪電路還可以達(dá)到省電目的。
N11組成穩(wěn)壓電源,穩(wěn)壓輸出取決于Dzl的值,Dzl選用6.2V,穩(wěn)壓輸出約為5.6V,N11同時(shí)又是收發(fā)轉(zhuǎn)換的開關(guān)三極管,N9則是發(fā)射部分的電源開關(guān)管,當(dāng)sw_PTT開關(guān)按下時(shí),D6導(dǎo)通,N11截止,收信機(jī)失去電壓而停止工作,N9由于是偏故而導(dǎo)通,電源經(jīng)N9向Ic3供電,發(fā)射機(jī)前級得到電源而開始工作。所以這種收發(fā)轉(zhuǎn)換電路也稱為電子PTT開關(guān),這是其它業(yè)余對講機(jī)中所沒有的新電路。它的優(yōu)點(diǎn)是可以用微動開關(guān)來控制大電流,使電路工作更可靠。發(fā)射級的N7,N6雖然也接在公用的電源回路上,但守侯狀態(tài)時(shí),由于它得不到基極激勵(lì)而截止,所以對講機(jī)在守侯時(shí),發(fā)射部分是不工作的。
2、發(fā)射機(jī)
發(fā)射部分由話音放大器,主振級,緩沖放大級,推動級和末級功率放大級組成。
話音信號由N1 3,N14組成的兩級音頻放大器放大,經(jīng)c74,c71,c70,L1 3組成高頻濾波器濾除高頻分量,防止振蕩器的高頻信號干擾話放級的工作,同時(shí)也將話音信號進(jìn)行預(yù)加重,經(jīng)c70送到變?nèi)荻O管Dc以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。
主振級由N1 5,cRY2及外圍元件組成,其振蕩頻率主要取決于cRY2的工作頻率,在本電路中,cRY2選10.0917MHz(因10.0917x3=30.275MHz),它的三倍頻信號由T5,C64選頻回路選頻(即發(fā)射頻率30.275MHz),并由T5藕合至緩沖放大級。
載頻信號經(jīng)N1 0組成緩沖放大器進(jìn)行放大,T4和槽路電容c61也諧振在三次倍頻上(即發(fā)射頻率30.275MHz),以濾除其它諧波分量,N7是推動放大級,為功放級提供足夠的推動電流,經(jīng)c55,c51,L8,選頻和匹配藕合至末級功率放大級N6進(jìn)行功率放大,N7,N6都工作在丙類放大狀態(tài),它們的工作點(diǎn)分別取決于R23和R21,由于丙類放大器輸出的二次諧波分量很大,必須用Lc選頻電路選出基波分量,推動電路中由c55,c51,L8選頻,功放電路中由C48,C47,L6組成串聯(lián)諧振電路選頻,最后由L1,L2,C1,C2,C4組成低通濾波器對載頻信號進(jìn)行選頻和阻抗匹配,載頻電流由天線這個(gè)換能元件變成電磁波向空中輻射出去。
電路圖中的R7,D3這個(gè)支路的作用是,在收發(fā)轉(zhuǎn)換瞬間,由于收信部分電容的儲能作用,收信機(jī)的工作并非立即截止,而Icl的13腳未能從高電平立即變成低電平,Ic2的工作也就未能立即停止工作,這樣,在收發(fā)轉(zhuǎn)換瞬間,喇叭中就會發(fā)出短暫的收發(fā)噪聲,使人聽起來極不舒服,因此,在電源轉(zhuǎn)換至發(fā)射電路時(shí),經(jīng)R7,D3,這個(gè)支路加至Icl的12腳,使Icl的1 3腳立即變成低電平,N4,N5截止,Ic2停止工作,以消除轉(zhuǎn)換噪聲。
三、制作工藝與元件選用
對講機(jī)制作的成敗,除了與理論、經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)確的工作頻率和正確的調(diào)試方法等人為因素外,還有個(gè)關(guān)鍵的元件的質(zhì)量問題,就是其中某個(gè)元件質(zhì)量欠佳,可能會使您經(jīng)過幾個(gè)不眠之夜的奮斗,也未必能成功,根據(jù)筆者十多個(gè)對講機(jī)的制作心得,接收機(jī)的靈敏度與N1,N2關(guān)系最密切。N1、N2除了與它們的高頻特性有關(guān)外,還有個(gè)重要的參數(shù)是它們的噪聲系數(shù),普通的s9018等廉價(jià)高頻管噪聲系數(shù)均較大,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的靈敏度。
除了N1、N2高頻三極管外,CRFl陶瓷濾波器對整機(jī)的靈敏度影響也很大,應(yīng)選用正品元件,最好是選用五端的陶瓷濾波器,因?yàn)樗倪x頻特性比三端濾波器要好。高頻瓷片電容要選用漏電小,熱穩(wěn)定性好的元件。
除了提到的這些元件,其他元件選用普通的元件即可,業(yè)余條件下完全可以,據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn),那些非主要元件對收信靈敏度影響十分輕微。
因?yàn)镮Cl是專用的窄帶調(diào)頻接收芯片,性能一般都得到保證。質(zhì)量最優(yōu)的要算MOTOROLA公司的產(chǎn)品,如圖。其次MALAYSIA生產(chǎn)的也不錯(cuò)。值得一提的是筆者拿到了數(shù)片Made in China的MC3361芯片,通過采用德國的信號發(fā)生器(頻率在50MHz量程精確到10Hz,。輸出分辨率可達(dá)0.01uv)等儀器對比實(shí)驗(yàn),國產(chǎn)的產(chǎn)品靈敏度與MOTOROLA公司的產(chǎn)品基本無差別。所以ICl的性能參數(shù)完全不必多慮。
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電阻選用一般碳膜電阻即可,對精度也無特殊要求,1/8w,1/16W均可。
當(dāng)然,對講機(jī)都希望體積越小越好,業(yè)余制作的也不例外,所以元件應(yīng)盡可能選用超小型的元件。
發(fā)射部分的元件也是制作成敗的關(guān)鍵部分,其中影響最大的要算推動級和功率級的晶體管,筆者曾試驗(yàn)過幾種管子,型號均為2sc2078,只是產(chǎn)地不同。早先使用的是一般的管子(從外觀看,絲印不是很清晰,工藝也較差),使用9.6V電源,排除其他因素外,功率無論如何也調(diào)不到2w,發(fā)射級電流只有區(qū)區(qū)400mA多一點(diǎn)。以為是頻率沒有調(diào)在10.0917的三次諧波上,可能為四次或五次諧波,后用示波器和頻率器校對無誤,推斷為功率管的質(zhì)量欠佳,換上三菱生產(chǎn)的2sc2078,接通電源,電流猛升至近0.8A,功率計(jì)測量為2.6w。這說明末級的功率管質(zhì)量好壞直接影響著功率輸出,這將明顯左右著對講機(jī)的通話距離。
此外,高頻功率管是否選用頻率越高越好呢?例如有些愛好者樂于采用象2SC1971,2SC1972等高達(dá)175Mt{z的VHF頻段的管子,筆者不推薦使用頻率過高的功率三極管,第一是因?yàn)檫@樣的管子價(jià)格相當(dāng)昂貴。第二是頻率過高,電路反而容易自激,不易于調(diào)試。筆者就遇到這樣的問題,在臺式機(jī)中使用2sc1969,電路工作相當(dāng)正常,功率也可達(dá)到8w左右,都使用了很長時(shí)間。后改為2sc1971,電路卻嚴(yán)重自激,花了很大的功夫,采取了很多措施才能以解決,實(shí)際輸出功率與2SC1969基本無異。
除了晶體管外,石英晶體的頻率一定要選用準(zhǔn)確,頻率偏差將明顯影響著通話距離,調(diào)試部分我們將會說明。高頻部分的線圈匝數(shù)己在電路圖中標(biāo)明,可在高頻磁芯或中周磁芯上用φ0.17—0.35mm漆包線繞制,LI,L2線徑需大些,因?yàn)樗鼈円嗍禽d頻功率的傳輸回路,中頻鑒頻線圈用現(xiàn)成的455kHz(或465kHz)中周代替即可。
其它元件沒有特殊要求,阻容件的選用與接收部分一樣。
四.裝配與調(diào)試
對講機(jī)的裝配方法與一般無線電整機(jī)的裝配方法差不多,應(yīng)當(dāng)注意的是,元器件的引腳應(yīng)盡可能的短,以便緊貼印刷板,引至天線座的連線也應(yīng)盡可能的短,否則輸出功率也會明顯下降。如果輸出端離天線座距離較遠(yuǎn),一般來說大于1Omm就應(yīng)當(dāng)采用50同軸電纜連接。
元件的布局,PcB的走線是業(yè)余制作的關(guān)鍵,如果亂走一通,調(diào)試中會出現(xiàn)許多不可預(yù)見的問題,級間的串?dāng)_、耦合、自激,而這些問題也許還不能通過其他方法解決,最后不得不重走一遍PcB,重新裝配,重新調(diào)試,走許多彎路。高頻板的PcB走線原則大致是:每一級均需盡可能放一塊(一個(gè)區(qū)域),同時(shí)工作的電路,大功率的輸出級應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離小信號電路,級與級之間需采用大地線包圍結(jié)構(gòu),巧妙地利用中周等鐵質(zhì)屏蔽罩隔離級間電路,可能的話,小信號(特別是接收部分)還需要安排屏蔽罩,并可靠接地。有一點(diǎn)非常重要,中頻諧振線圈T2必須緊靠Icl的第8腳,如果走線過長就會出現(xiàn)靈敏度很低,并可能帶來其他自激等問題,同樣道理,中頻濾波器CRF1也必須緊靠IC1。PCB布局時(shí)絕不能忽略這一點(diǎn)。
PcB元件的布局不要單純追求美觀工整,應(yīng)以其能可靠工作為原則。當(dāng)然既能保證電路可靠穩(wěn)定地工作又可使元件布局美觀漂亮,乃高手也!
下圖是筆者其中一款對講機(jī)的PcB走線圖,當(dāng)然是經(jīng)過N次修改完善后的作品,有興趣不妨看一下,僅供參考,相信對初學(xué)者還是有所幫助的。
整機(jī)的裝配結(jié)束后,應(yīng)仔細(xì)檢查無誤后方可開機(jī)調(diào)試,這四份電路的直流工作點(diǎn)是無須調(diào)整的,它們的工作狀態(tài),己在設(shè)計(jì)時(shí)予以充分保證,可檢查一遍電壓點(diǎn),相差不多即可。無線對講機(jī)的調(diào)試一般需借助儀器,以保證其性能指標(biāo),調(diào)整時(shí)所需的儀器一般有以下幾種:
1.高頻信號發(fā)生器 (如xFG一6型)
2.示波器 (如VP52 04型40MHz)
3.?dāng)?shù)字頻率計(jì) (如cFc一8450型,0—1000MtIz)
4.功率計(jì) (如Gz一3型)
5.直流穩(wěn)壓電源 (如wYJ-30V/5A型)
6.萬用表 (如MF一47型,如有數(shù)字表Fluke一87等高檔儀表配合最佳)
7.場強(qiáng)計(jì) (可自制)
當(dāng)然還有掃頻儀,完備的儀器將給調(diào)試帶來極大的方便,同時(shí)也能保證整機(jī)的性能指標(biāo)。
對于一般的業(yè)余愛好者普遍沒有上述儀器,但頻率計(jì)是不可少的,在此我們將結(jié)合業(yè)余和專業(yè)的特點(diǎn),
詳細(xì)介紹調(diào)頻無線對講機(jī)的調(diào)試方法。
1.發(fā)射機(jī)的調(diào)試
調(diào)試順序一般為:先調(diào)振蕩級,倍頻級,推動級,末級功率放大級。最后調(diào)話音放大電路。
在總電源回路串一電流表(3A量程),開機(jī),按下發(fā)射開關(guān),若此時(shí),電流值大于1.5A,說明整機(jī)還有短路存在,應(yīng)排除故障后方可再開機(jī)。雖然本機(jī)可以在1 3.6V電源下安全的工作,開始時(shí)也不要使用太高的電源電壓,以防電路失諧時(shí)燒毀末級功率管,一般使用8.6V的電源電壓就可以完成調(diào)試。注意末級功率管需加上足夠大的散熱器。
首先判斷主振級是否起振,方法是用萬用表測量N1 5的發(fā)射極電壓,正常為2V左右,若起振,該電壓應(yīng)和基極電壓一樣高,甚至比基極電壓還要高,這是振蕩電路起振的一個(gè)明顯的特征,業(yè)余制作沒有示波器,必須掌握這個(gè)原理,它對調(diào)試非常有用。有示波器可用示波器觀察N1 5的集電極,將會觀察到如圖3的波形,若波形幅度過太小,可調(diào)T5,一般可以調(diào)出該波形來,若觀察不到波形,說明電路還有故障(一般為T5繞制不良),應(yīng)找出原因,排除故障,電路不起振時(shí)將會工作在線性放大狀態(tài),發(fā)射極電壓將比基極電壓低0.65v左右。
確定電路起振后,可用頻率計(jì)探頭接至N15的集電極,測出振蕩頻率,正常應(yīng)為30.275MHz(或10.917MHz,視調(diào)整T5的情況和頻率計(jì)的連接有關(guān),測出頻率為10.917MHz是因?yàn)闇y量的是晶體的基頻,而測得的值為30.275MHz則為三次諧波),若有誤差,應(yīng)調(diào)整c69的容量,直至達(dá)到要求,也可改變R32,R33的阻值預(yù)以調(diào)整,但不能改變太多它們的阻值,只能作小范圍調(diào)整。要求載頻頻率誤差不得大于1.5kHz,此時(shí)可用示波器觀察T5次級的波形,調(diào)整T5的磁芯,使三次諧波的波形清晰,無毛刺,且幅度最大,但必須以波形穩(wěn)定為原則,開關(guān)電源數(shù)次都能正常起振為好。然后觀察N7的集電極,調(diào)整T4的磁芯,使波形最好,幅度最大,接近正弦波,參見圖4。在天線端接一個(gè)5 0 Ω假負(fù)載,可串一個(gè)低電壓小功率小燈炮并在略大于50Ω的假負(fù)載上,觀察燈炮的亮度來判斷輸出功率。分別調(diào)整L8,L6,L1,L2,使輸出功率最大,正弦波波幅最大,波形良好,參見圖5,對著話筒講話時(shí),波形不變化,此時(shí)電流值約為0.75A。若沒有示波器,可用自制的場強(qiáng)儀(參考
圖6)放在天線旁監(jiān)視,調(diào)整L8,L6,L1,L2使放在天線旁的場強(qiáng)計(jì)指示最大為好.
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有一點(diǎn)須注意:當(dāng)調(diào)整在諧振頻率上時(shí),電流指示最小,但調(diào)整T5,T4時(shí),若偏離諧振點(diǎn),幅度會減小,電流也會減小,這在調(diào)整時(shí)必須區(qū)別對待,一般是調(diào)L8,L6,電流越大越好,功率會越大,而調(diào)L1,L2時(shí)電流應(yīng)適當(dāng),經(jīng)反復(fù)調(diào)試,確保頻率準(zhǔn)確,輸出功率最大。
有時(shí),調(diào)試中會出現(xiàn)功率怎樣也調(diào)不大,電流值達(dá)不到0.75A,此時(shí)應(yīng)考慮所使用的功率管及推動管質(zhì)量是否可靠,一般應(yīng)選用質(zhì)量好的正品三極管。末級功率管質(zhì)量的好壞直接影響著功率的輸出。
調(diào)試時(shí)應(yīng)以電路工作穩(wěn)定為前提,不要一味追求大功率輸出忽略穩(wěn)定這個(gè)因素,同時(shí)應(yīng)將電源電壓降至7V或升至1 2V,電路都應(yīng)能可靠穩(wěn)定的工作。
話音處理電路的調(diào)試:實(shí)際上這一級只要元件可靠,電路是無須調(diào)試的,若要檢查,可在話筒輸入端送入1kHz/50mV的音頻信號,在N14的集電極用毫伏表或示波器測量,應(yīng)有2Vp—p左右的音頻電壓。
2.接收機(jī)的調(diào)試
業(yè)余條件下,接收機(jī)的最后總調(diào)可以用調(diào)好的發(fā)射機(jī)作信號源來進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。業(yè)余條件下無頻率計(jì),用發(fā)射機(jī)的信號來調(diào)整,如果發(fā)射頻率相差幾kHz,接收機(jī)也跟著偏差幾kHz,對制作影響不大,業(yè)余制作完全可以,只是性能指標(biāo)略低。一般距離調(diào)試無需太大的功率,信號源輻射太強(qiáng),接收機(jī)很難調(diào)到最佳點(diǎn),即不易調(diào)到諧振點(diǎn),以剛好能收到發(fā)射機(jī)的信號略帶一點(diǎn)噪聲為宜。
首先用萬用表測N11的發(fā)射極電壓,正常應(yīng)為5.6V,保險(xiǎn)起見,可測電路各點(diǎn)的工作電壓,數(shù)值參見電路圖,一般應(yīng)與電路圖中的數(shù)值相近,否則說明電路仍存在問題。這樣可對電路的工作狀態(tài)有一個(gè)大致的了解。
先判斷本振級是否起振,方法與調(diào)發(fā)射機(jī)的主振級相似,用頻率計(jì)測N3的集電極,頻率應(yīng)為30.730MHz,若有誤差,可在CRYl的兩端并上一個(gè)幾P一20P的電容,使頻率符合要求,同樣,頻率誤差不得超過1_5KHz,有示波器,可用示波器觀察T3次級的波形,調(diào)L5,T3使波形最好,幅度最大,達(dá)到80mV一100mVp—p。
關(guān)閉靜噪電位器,使喇叭出現(xiàn)噪聲,調(diào)T2的磁冒,使喇叭中的噪聲最大,還可以用示波器觀察喇叭兩端的波形,調(diào)T2,使噪聲波形(此時(shí)波形應(yīng)是雜亂無章的)幅度最大,波形對稱。
將信號發(fā)生器設(shè)置為:頻率為30.275MHz,頻偏5kHz,調(diào)制頻率1kHz,在天線端輸入此信號,逐步增大信號電平,一般在十多uV就可在喇吧中聽到音頻聲,調(diào)T2,T1,L4,L3使聲音最大,逐步減小信號電平,再調(diào)上述可調(diào)元件,必要時(shí)可調(diào)L5,T3,使音頻聲最大,音質(zhì)最好,一般可將收信靈敏度調(diào)至1.0uV,當(dāng)然此時(shí)并非一點(diǎn)噪聲都沒有,它是指在12dB的信噪比時(shí)的收信靈敏度。
移開信號源,緩慢調(diào)整靜噪電位器,使噪聲剛好消失,將信號源的電平再降至0.5uV,重新把信號接上天線端,此時(shí)應(yīng)能打開靜噪門,收信機(jī)應(yīng)能收到信號。
如果能調(diào)出上述靈敏度,接收機(jī)就算基本調(diào)好了。交換兩臺機(jī)器,調(diào)好它們的發(fā)射接收部分,接下來就是進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試.
3.聯(lián)合調(diào)試
將調(diào)試好的整機(jī),裝入機(jī)殼,接好電池,連好天線,LED和話筒,這里需聲明一下,天線對通話距離有著舉足輕重的作用,業(yè)余自制的天線,在沒有調(diào)好發(fā)射接收機(jī)時(shí),很難保證其性能,有條件最好先選用成品的天線,并且一定是30MHz頻段的,否則通話距離難以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。用一臺作發(fā)射機(jī)(發(fā)射機(jī)應(yīng)將未級功率級去掉,以減小射頻功率),而另一臺作接收機(jī),拉開兩臺機(jī)的距離至剛好收到信號為宜,微調(diào)接收機(jī)的T2,T1,L4,L3,L2,L1使收到的信號最強(qiáng),音質(zhì)最好,再拉開兩機(jī)的距離,再調(diào)整,直到兩機(jī)的通話距離最遠(yuǎn),這里需注意,一般只能微調(diào),因?yàn)榻?jīng)上述調(diào)整后,一般都將頻率調(diào)得較準(zhǔn)了,如果再大幅度的調(diào)整,有時(shí)只能越調(diào)越亂。
接上發(fā)射機(jī)的未級功率管,接上本機(jī)天線,一般只需微調(diào)L1,L2,使發(fā)射機(jī)旁的場強(qiáng)計(jì)指示最大即可,因?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)沒能調(diào)好,將嚴(yán)重影響發(fā)射功率,也就是發(fā)射的電功率是足夠大,但從天線輻射出去的電磁波能量卻小得多,因?yàn)檩d頻電流沒有完全輸送到天線上,而是有一部分的載頻電流以駐波的形式返回了功放級,顯然,這樣的電路效率就會大打折扣,也將大大縮短通話距離。
最簡單也是最可靠的方法是利用場強(qiáng)計(jì)放在對講機(jī)旁監(jiān)測,發(fā)射機(jī)的調(diào)試以場強(qiáng)計(jì)的指示最大為準(zhǔn)。憑自己多年的實(shí)踐心得,不要小看自制的信號場強(qiáng)儀,它在整個(gè)制作過程中非常有用,如果認(rèn)為儀器一定是成品的,或是進(jìn)口高檔儀器才能調(diào)試設(shè)備,這是普遍存在的一個(gè)誤區(qū),要充分相信自己制作的簡單但很現(xiàn)實(shí)的儀器,依靠它們同樣能制作和調(diào)試出性能優(yōu)良的對講機(jī)。這才不違背業(yè)余愛好的初衷。
聯(lián)合調(diào)試時(shí),應(yīng)使發(fā)射機(jī)的功率盡可能小,以使收信機(jī)調(diào)得較準(zhǔn),逐步拉開距離調(diào)試。一般發(fā)射機(jī)調(diào)好后就不宜再亂調(diào)發(fā)射機(jī)的線圈,否則,可能將發(fā)射機(jī)的狀態(tài)調(diào)亂,調(diào)L1和L2時(shí)有時(shí)會出現(xiàn)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)相互牽制的矛盾,這時(shí)應(yīng)以照顧接收機(jī)為宜。
上述調(diào)試方法僅供參考,在實(shí)際的調(diào)試中可能會遇到許多問題,應(yīng)在實(shí)踐中不斷總結(jié),并作好調(diào)試記錄,業(yè)余愛好者有個(gè)通病,自己的作品可能做了一大堆,到頭來卻沒有自己文字化的東西,有問題也不知道去查找原因,或者沒有依據(jù)可查,因?yàn)闆]有記錄,所以強(qiáng)烈建議業(yè)余愛好者養(yǎng)成一種勤做筆記(記錄)的習(xí)慣,第一是成就的記錄,第二,一旦有問題方便自己追溯和分析。只要認(rèn)真分析電路工作原理,掌握調(diào)試要領(lǐng),一定能制作出性能良好的無線對講機(jī)。
四.關(guān)于通話距離
無線對講機(jī)工作于超短波頻段,頻率高,繞射能力差,主要靠直達(dá)波,傳播距離主要在視線距離以內(nèi)。由于地球表面是曲面,假設(shè)在平原的平坦地帶,有兩個(gè)人的體高為1_8m,那么,他們能互相見到對方的頭部的視線距離約為10—12公里,(我們指的是視線距離,并非真正肉眼可見,類似于借助望遠(yuǎn)鏡平視),由于電波的波長很短,30MHz的電波波長為10m。地面上的不大建筑物對于電波都有明顯的影響,如高山、樹木、建筑物、高壓輸電線路等介質(zhì),電磁波要在其中感應(yīng)出電流,都要損失能量,加上空中有不同程度的干擾電波,這都會減少通話距離。
在這種情況下,若他們使用30MHz頻段的對講機(jī),配以0.15m的法向模螺旋天線,相距10—12公里,是難于通話成功的,即使在視線距離內(nèi),也非都可以清晰通話。
實(shí)際情況的通話距離如下:
1.在城市,建筑物林立,電磁環(huán)境污染大,電波干擾強(qiáng),通話距離只能1公里左右,使用拉桿天線,只能 約2公里。[!--empirenews.page--]
2.若登上3—4層樓,使用拉桿天線,或者在上面所說的平坦地帶,使用拉桿天線,通話距離可達(dá)3—5公里。
3.持對講機(jī)的一方或雙方,站在10—20m的高處,或使用室外天線,配50 Q的同軸饋線,又沒有高山阻擋, 這樣等于增大視線距離,通話距離可達(dá)5—1 0公里。
4.因此,使用者如何選擇通話地點(diǎn),或一方配以室外天線,充分發(fā)揮手中器材的效力,增大通話距離,是值得探導(dǎo)的。
5.就對講機(jī)而言,接收機(jī)靈敏度的高低對通話距離有著明顯的影響,而提高發(fā)射功率,對通話距離的增加 不大明顯,發(fā)射功率增大1 0倍,通話距離有時(shí)可能只有1倍。
6.另外,30MHz頻段的電磁波有時(shí)也可以被電離層反射,所以,在晚上或春夏之交,可以收到幾十甚至幾百公里以外的對講機(jī)信號,這不奇怪,但信號不會很穩(wěn)定。
7.在城市,各種工業(yè)電磁干擾相當(dāng)嚴(yán)重,所以30MHZ頻段的對講機(jī)比較適合干擾較少的農(nóng)村使用。有條件 的城市愛好者亦可到郊外試驗(yàn),效果會更好。
8.對講機(jī)為了攜帶方便一般都是配備本機(jī)天線(即法向模螺旋天線),長度較短,增益較低,通話距離一 般都不遠(yuǎn),為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,有條件應(yīng)配備0.5m一1.0m的底部加感拉竿天線。0.5m一1.0m的底部加感拉竿天線可自制,方法可參閱以下資料。
五、30MHz對講機(jī)天線的自制
1.法向模螺旋天線
對講機(jī)用法向模螺旋天線一般都較短,長度只有12—16cm,它是在一個(gè)絕緣的骨架(可為空心結(jié)構(gòu),直徑約為11mm,如聚丙烯塑料棒等)用相互絕緣金屬導(dǎo)線(如漆包線)均勻繞制在骨架上再加上天線座而成,若長度在16cm,線圈的圈數(shù)約為120T左右,若長度在12cm,線圈的圈數(shù)約為155T左右,具體的調(diào)試方法是:
將繞好的天線(要多繞十圈左右)接上對講機(jī),在旁邊放一場強(qiáng)計(jì),按下發(fā)射開關(guān),從天線頂部開始,一圈一圈的剪短線圈,直到場強(qiáng)計(jì)指示最大即為天線的諧振狀態(tài),此時(shí)將天線的松緊狀態(tài)作一些微調(diào),使場強(qiáng)計(jì)指示最大即將天線用絕緣膠布纏繞牢固即可。
天線諧振時(shí)有一個(gè)明顯的特點(diǎn),人手靠近天線,差不多接觸,天線的頂部的導(dǎo)線將幅射出很強(qiáng)的火花(如果對講機(jī)的功率足夠大的話,3w左右即可感覺到這種現(xiàn)象),可用手明顯感覺到。如果對講機(jī)的功率達(dá)到3w一5w,手部將有明顯的灼燒感。但是對講機(jī)的功率太大,不推薦使用這種方法試驗(yàn),因?yàn)橛锌赡軙?dǎo)致對人體的傷害!這在實(shí)驗(yàn)中必須謹(jǐn)慎!
2.底部加感天線
底部加感天線制作的方法是在天線座上套一空心的絕緣骨架,長讀約為50mm,直徑為10mm,再在絕緣骨架的頂端套上0.5m長的拉竿天線,骨架上用0.5—0.7mm的磁包線繞34T,伸縮拉竿天線來判斷增減線圈圈數(shù),直到天線全部拉出時(shí)使場強(qiáng)計(jì)指示最大,將線圈固定。
底部拉竿天線在沒有完全拉出時(shí)增益是比較低的,這是因?yàn)椋藭r(shí)的天線并沒有匹配,但是當(dāng)天線完全拉出時(shí),天線處于諧振狀態(tài),增益卻比法向模螺旋天線高,所以通話距離也比較遠(yuǎn)。
3.中部加感天線
現(xiàn)在還有一種是中部加感天線,原理和制作方法與底部加感天線差不多,只不過是加感線圈置于天線的中部,有興趣的朋友亦可試驗(yàn)。
4.1/4波長布朗天線(室外天線)
室外天線的類型很多,比較易做,增益也較高的是1/4入天線,如果制作得好,增益可達(dá)3—5dB,制作方法是:取4根長度為2.5m的鋁管,沒有鋁管亦可用普通導(dǎo)線代替,效果稍差。其中一根垂直放置作為主振子,其余三根互為120度,與垂直方向?yàn)?0度均勻的分布,作為輻射振子,主振子與輻射振子需絕緣,50歐同軸電纜的芯線接主振子,地網(wǎng)接輻射振子,架高15m即成,由于室外天線的增益較高,又沒有阻擋物,所以配以室外天線,對講機(jī)的通話距離將大大增加,手持機(jī)的天線較短,但臺機(jī)的功率較大,一般都達(dá)10 w_15w,正好可以彌補(bǔ)手持機(jī)增益低的缺點(diǎn),而手持機(jī)的功率普遍較小,但臺機(jī)使用的是室外天線,增益較高,也可以彌補(bǔ)這一不足,所以臺機(jī)與手持機(jī)組網(wǎng),雙方通話質(zhì)量是基本一致的。
六、關(guān)于二次變頻技術(shù)
[1].這些電路均為單一頻道的對講機(jī),二次變頻的對講機(jī)工作原理亦基本相似,象F36就是二次變頻對講機(jī)線路,愛好者很易看出電路的異同點(diǎn),二次變頻的電路只是在一次變頻電路的基礎(chǔ)上多加了一級中放電路和第二本振級,其他電路均大同小異。
二次變頻是為了對講機(jī)的增益和靈敏度更高、工作更穩(wěn)定而設(shè)計(jì)的。我們知道,單一級放大電路的增益不可能無限的增加放大級數(shù)來提高增益的,因?yàn)閱渭夒娐吩鲆孢^高,就不可避免帶來級問的串?dāng)_和自激問題,工作變得不穩(wěn)定,甚至變?yōu)椴荒苷9ぷ?。二次變頻就可較好地解決這個(gè)問題,因?yàn)榉糯箅娐贩譃槎嗉?,不同的級電路放大的是不同頻率的信號,級問的干擾可通過陷波、濾波等手段加以克服,使每一級電路均可穩(wěn)定可靠的工作,總的增益就可以做得很高。象短波段(或VHF)30—150MHz,接收電路首先進(jìn)行高放,增益約設(shè)為10—20db,再變頻為如10.7MHz的第一中頻,再進(jìn)行增益約為10—15dB第一中頻放大,然后再由第二變頻級進(jìn)行二次變頻,產(chǎn)生455kHz第二中頻信號,再進(jìn)行65dB左右的高增益中放,這樣整個(gè)電路的增益就可做得很高。二次變頻電路的對講機(jī)靈敏都很容易做到0.2—0.5uV。這樣高的收信靈敏度是提高對講機(jī)通話距離的關(guān)鍵所在。
值得一提的是,二次變頻靈敏度高達(dá)0.2uV,甚至有些專業(yè)機(jī)(如TK208,T:K308,TK378)靈敏度可達(dá)0.16uV,這樣高的靈敏度,高放管的噪聲系數(shù)就顯得很重要了,一般均不選用晶體三極管,而是采用噪聲系數(shù)小,阻抗高的雙柵場效應(yīng)管來擔(dān)任高頻放大,這在C36電路圖中就可看到。
[2].這次讓朋友下載的四份電路圖,均為筆者多年參考其它專業(yè)、業(yè)余對講機(jī)、多種無線電接收設(shè)備,綜合性能和業(yè)余自制兩方面因素設(shè)計(jì)而成的電路,據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn),太“業(yè)余”的電路,性能得不到保證,通話距離很短,發(fā)燒友玩不上癮,就是做出來了,也沒有多少成就感,俗話說不好玩,這是其一。第二,如果太專業(yè)的電路,需要的元件太多,電路過于復(fù)雜,元件難購,需要的設(shè)備可能就不是業(yè)余愛好者所能承受的,裝配調(diào)試復(fù)雜,只有想做的熱情,但不具備自制的物質(zhì)條件,一樣玩不起來。
[3].多頻道的對講機(jī),低檔的電路是使用多組晶體組成多頻道,采用機(jī)械或電子開關(guān)切換。而比較高級的電路則使用鎖相環(huán)和頻率合成技術(shù)來實(shí)現(xiàn),如Mcl45152和uPB569C等專用Ic。更高檔的機(jī)器則使用微處理器實(shí)現(xiàn)頻率的合成和切換,如一代名機(jī)c450的微處理器uPD7514G等。使用這些電路自然使機(jī)器性能優(yōu)越得多,但要求業(yè)余愛好者除了掌握無線電技術(shù)以外,還要精通數(shù)字電路甚至微處理器編程及開發(fā)技能。這卻不是大多數(shù)業(yè)余愛好者所能做到的。
[4].臺式機(jī)與手持機(jī)電路基本一致,只是在末級再增加一級功率放大級,30MHz頻段可選用25C1969(TO—220)或25C1945等三極管,調(diào)試良好輸出功率可達(dá)10—15w,當(dāng)然L1,L2需選用更大的線徑繞制。
[5].這四份電路的中放電路全部使用了窄帶調(diào)頻專用接收集成電路Mc3361,其實(shí)實(shí)現(xiàn)中放功能的電路還有很多,如TKl0487M,僅MOTOROLA公司的產(chǎn)品就有十來個(gè),象MC3357,MC3359,MC3362,MC3363,MC3367,MC3371,MC3372。MC3363它集成了包括高放在內(nèi)的幾乎所有二次變頻的全部電路,筆者也自制過兩臺,此款I(lǐng)c性能非常優(yōu)越。
七.業(yè)余愛好精神探討
[1].這四份電路個(gè)人認(rèn)為還是比較適合業(yè)余愛好者自制的電路,所有的元件都容易獲得,所需的儀器設(shè)備又不多,只是儀器多便于調(diào)試,較易成功罷了,但沒有專用的儀器設(shè)備不等于就做不出來。筆者做第一臺對講機(jī)時(shí),僅僅具備一個(gè)萬用表,場強(qiáng)計(jì)自己制作,一樣能做出性能還不錯(cuò)的對講機(jī),具體的參數(shù)指標(biāo)無法知道,從通話距離來衡量,在開闊地,使用法向模螺旋天線,同樣可達(dá)到3—4km的距離。這就說明,專用設(shè)備不是最主要和必須的,最主要的是自己的愛好和工作熱情。相反,沒有專用設(shè)備可能會走很多彎路,但也可以學(xué)到很多東西,從另一個(gè)角度來說,未免不是個(gè)好事。我認(rèn)為我們這些愛好者絕大多數(shù)是沒有太多的專用設(shè)備的,沒有儀器設(shè)備是不是就不愛好了呢?就不發(fā)燒了呢?我看未必。說這話的目的只有一個(gè),鼓勵(lì)我們這些愛好者、發(fā)燒友積極進(jìn)取,不要一味依賴儀器設(shè)備,沒有專用設(shè)備的情況下,逼著自己埋頭苦干,有條件要上,沒有條件創(chuàng)造條件也要上!這才是業(yè)余愛好的精神!也是業(yè)余愛好者最為可貴之處,只要有這種精神,困難是會向您低頭的。我相信,我們的愛好者一定有很多優(yōu)秀的人才,一定可以設(shè)計(jì)出比這四份電路更優(yōu)秀的電路,一定可以制作出性能更加優(yōu)良的對講機(jī),這無需多加討論。
當(dāng)然,作為業(yè)余愛好者,理論的指導(dǎo)作用不要低估,扎實(shí)的理論功底對制作的成敗有著非常重要的作用。沒有誰說過,業(yè)余就不需要理論指導(dǎo)的。同樣,一個(gè)優(yōu)秀的愛好者,沒有超出常人的毅力、自信、熱情,是不可能做出優(yōu)秀的作品來,至少我是這樣認(rèn)為。
[2].這篇文章均為十多年前自己設(shè)計(jì)和制作對講機(jī)的一點(diǎn)心得體會,手持機(jī)曾制作過是十多部,包括外殼均自制,臺式機(jī)也做了幾部,算是一名無線電愛好者與新老朋友一起探討吧。近十多年來,在下一直從事單片機(jī)和數(shù)控工程的開發(fā),這些無線電領(lǐng)域幾乎塵封了,也沒有過多的精力去研究,現(xiàn)在看到新老朋友弄這些玩意,玩得不亦樂乎,手又癢癢的,不過精力所限,看來也沒有太多時(shí)間去繼續(xù)“發(fā)燒”。由于筆者水平有限,時(shí)間也較倉促,文中錯(cuò)漏在所難免,希望朋友們不惜指正。