采用双调谐回路和相位鉴频器实现小型通信系统的设计

该通信系统由发射机单元和接收机单元组成。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，R6，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，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。

2.1　选频放大电路

天线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Δf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Δf的大小，而瞬时频偏Δf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，应事先对双方通信次序、通信时间进行规定。

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