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30.275MHz 调频无线对讲机原理、制作与调试

时间:2007-01-17   来源:   作者:覃中源   点击:……  字体大小:【


四.关于通话距离
    无线对讲机工作于超短波频段,频率高,绕射能力差,主要靠直达波,传播距离主要在视线距离以内。由于地球表面是曲面,假设在平原的平坦地带,有两个人的体高为1_8m,那么,他们能互相见到对方的头部的视线距离约为10—12公里,(我们指的是视线距离,并非真正肉眼可见,类似于借助望远镜平视),由于电波的波长很短,30MHz的电波波长为10m。地面上的不大建筑物对于电波都有明显的影响,如高山、树木、建筑物、高压输电线路等介质,电磁波要在其中感应出电流,都要损失能量,加上空中有不同程度的干扰电波,这都会减少通话距离。
    在这种情况下,若他们使用30MHz频段的对讲机,配以0.15m的法向模螺旋天线,相距10—12公里,是难于通话成功的,即使在视线距离内,也非都可以清晰通话。
    实际情况的通话距离如下:
    1.在城市,建筑物林立,电磁环境污染大,电波干扰强,通话距离只能1公里左右,使用拉杆天线,只能    约2公里。
    2.若登上3—4层楼,使用拉杆天线,或者在上面所说的平坦地带,使用拉杆天线,通话距离可达3—5公里。
    3.持对讲机的一方或双方,站在10—20m的高处,或使用室外天线,配50 Q的同轴馈线,又没有高山阻挡,    这样等于增大视线距离,通话距离可达5—1 0公里。
    4.因此,使用者如何选择通话地点,或一方配以室外天线,充分发挥手中器材的效力,增大通话距离,是值得探导的。
    5.就对讲机而言,接收机灵敏度的高低对通话距离有着明显的影响,而提高发射功率,对通话距离的增加    不大明显,发射功率增大1 0倍,通话距离有时可能只有1倍。
  6.另外,30MHz频段的电磁波有时也可以被电离层反射,所以,在晚上或春夏之交,可以收到几十甚至几百公里以外的对讲机信号,这不奇怪,但信号不会很稳定。
  7.在城市,各种工业电磁干扰相当严重,所以30MHZ频段的对讲机比较适合干扰较少的农村使用。有条件    的城市爱好者亦可到郊外试验,效果会更好。
  8.对讲机为了携带方便一般都是配备本机天线(即法向模螺旋天线),长度较短,增益较低,通话距离一    般都不远,为了实现远距离通信,有条件应配备0.5m一1.0m的底部加感拉竿天线。0.5m一1.0m的底部加感拉竿天线可自制,方法可参阅以下资料。

五、30MHz对讲机天线的自制
  1.法向模螺旋天线
  对讲机用法向模螺旋天线一般都较短,长度只有12—16cm,它是在一个绝缘的骨架(可为空心结构,直径约为11mm,如聚丙烯塑料棒等)用相互绝缘金属导线(如漆包线)均匀绕制在骨架上再加上天线座而成,若长度在16cm,线圈的圈数约为120T左右,若长度在12cm,线圈的圈数约为155T左右,具体的调试方法是:
将绕好的天线(要多绕十圈左右)接上对讲机,在旁边放一场强计,按下发射开关,从天线顶部开始,一圈一圈的剪短线圈,直到场强计指示最大即为天线的谐振状态,此时将天线的松紧状态作一些微调,使场强计指示最大即将天线用绝缘胶布缠绕牢固即可。
    天线谐振时有一个明显的特点,人手靠近天线,差不多接触,天线的顶部的导线将幅射出很强的火花(如果对讲机的功率足够大的话,3w左右即可感觉到这种现象),可用手明显感觉到。如果对讲机的功率达到3w一5w,手部将有明显的灼烧感。但是对讲机的功率太大,不推荐使用这种方法试验,因为有可能会导致对人体的伤害!这在实验中必须谨慎!

 2.底部加感天线
    底部加感天线制作的方法是在天线座上套一空心的绝缘骨架,长读约为50mm,直径为10mm,再在绝缘骨架的顶端套上0.5m长的拉竿天线,骨架上用0.5—0.7mm的磁包线绕34T,伸缩拉竿天线来判断增减线圈圈数,直到天线全部拉出时使场强计指示最大,将线圈固定。
    底部拉竿天线在没有完全拉出时增益是比较低的,这是因为,此时的天线并没有匹配,但是当天线完全拉出时,天线处于谐振状态,增益却比法向模螺旋天线高,所以通话距离也比较远。

  3.中部加感天线
    现在还有一种是中部加感天线,原理和制作方法与底部加感天线差不多,只不过是加感线圈置于天线的中部,有兴趣的朋友亦可试验。

  4.1/4波长布朗天线(室外天线)
    室外天线的类型很多,比较易做,增益也较高的是1/4入天线,如果制作得好,增益可达3—5dB,制作方法是:取4根长度为2.5m的铝管,没有铝管亦可用普通导线代替,效果稍差。其中一根垂直放置作为主振子,其余三根互为120度,与垂直方向为60度均匀的分布,作为辐射振子,主振子与辐射振子需绝缘,50欧同轴电缆的芯线接主振子,地网接辐射振子,架高15m即成,由于室外天线的增益较高,又没有阻挡物,所以配以室外天线,对讲机的通话距离将大大增加,手持机的天线较短,但台机的功率较大,一般都达10 w_15w,正好可以弥补手持机增益低的缺点,而手持机的功率普遍较小,但台机使用的是室外天线,增益较高,也可以弥补这一不足,所以台机与手持机组网,双方通话质量是基本一致的。

六、关于二次变频技术
  [1].这些电路均为单一频道的对讲机,二次变频的对讲机工作原理亦基本相似,象F36就是二次变频对讲机线路,爱好者很易看出电路的异同点,二次变频的电路只是在一次变频电路的基础上多加了一级中放电路和第二本振级,其他电路均大同小异。
  二次变频是为了对讲机的增益和灵敏度更高、工作更稳定而设计的。我们知道,单一级放大电路的增益不可能无限的增加放大级数来提高增益的,因为单级电路增益过高,就不可避免带来级问的串扰和自激问题,工作变得不稳定,甚至变为不能正常工作。二次变频就可较好地解决这个问题,因为放大电路分为多级,不同的级电路放大的是不同频率的信号,级问的干扰可通过陷波、滤波等手段加以克服,使每一级电路均可稳定可靠的工作,总的增益就可以做得很高。象短波段(或VHF)30—150MHz,接收电路首先进行高放,增益约设为10—20db,再变频为如10.7MHz的第一中频,再进行增益约为10—15dB第一中频放大,然后再由第二变频级进行二次变频,产生455kHz第二中频信号,再进行65dB左右的高增益中放,这样整个电路的增益就可做得很高。二次变频电路的对讲机灵敏都很容易做到0.2—0.5uV。这样高的收信灵敏度是提高对讲机通话距离的关键所在。
  值得一提的是,二次变频灵敏度高达0.2uV,甚至有些专业机(如TK208,T:K308,TK378)灵敏度可达0.16uV,这样高的灵敏度,高放管的噪声系数就显得很重要了,一般均不选用晶体三极管,而是采用噪声系数小,阻抗高的双栅场效应管来担任高频放大,这在C36电路图中就可看到。
    [2].这次让朋友下载的四份电路图,均为笔者多年参考其它专业、业余对讲机、多种无线电接收设备,综合性能和业余自制两方面因素设计而成的电路,据笔者经验,太“业余”的电路,性能得不到保证,通话距离很短,发烧友玩不上瘾,就是做出来了,也没有多少成就感,俗话说不好玩,这是其一。第二,如果太专业的电路,需要的元件太多,电路过于复杂,元件难购,需要的设备可能就不是业余爱好者所能承受的,装配调试复杂,只有想做的热情,但不具备自制的物质条件,一样玩不起来。
    [3].多频道的对讲机,低档的电路是使用多组晶体组成多频道,采用机械或电子开关切换。而比较高级的电路则使用锁相环和频率合成技术来实现,如Mcl45152和uPB569C等专用Ic。更高档的机器则使用微处理器实现频率的合成和切换,如一代名机c450的微处理器uPD7514G等。使用这些电路自然使机器性能优越得多,但要求业余爱好者除了掌握无线电技术以外,还要精通数字电路甚至微处理器编程及开发技能。这却不是大多数业余爱好者所能做到的。
    [4].台式机与手持机电路基本一致,只是在末级再增加一级功率放大级,30MHz频段可选用25C1969(TO—220)或25C1945等三极管,调试良好输出功率可达10—15w,当然L1,L2需选用更大的线径绕制。
    [5].这四份电路的中放电路全部使用了窄带调频专用接收集成电路Mc3361,其实实现中放功能的电路还有很多,如TKl0487M,仅MOTOROLA公司的产品就有十来个,象MC3357,MC3359,MC3362,MC3363,MC3367,MC3371,MC3372。MC3363它集成了包括高放在内的几乎所有二次变频的全部电路,笔者也自制过两台,此款Ic性能非常优越。

七.业余爱好精神探讨
    [1].这四份电路个人认为还是比较适合业余爱好者自制的电路,所有的元件都容易获得,所需的仪器设备又不多,只是仪器多便于调试,较易成功罢了,但没有专用的仪器设备不等于就做不出来。笔者做第一台对讲机时,仅仅具备一个万用表,场强计自己制作,一样能做出性能还不错的对讲机,具体的参数指标无法知道,从通话距离来衡量,在开阔地,使用法向模螺旋天线,同样可达到3—4km的距离。这就说明,专用设备不是最主要和必须的,最主要的是自己的爱好和工作热情。相反,没有专用设备可能会走很多弯路,但也可以学到很多东西,从另一个角度来说,未免不是个好事。我认为我们这些爱好者绝大多数是没有太多的专用设备的,没有仪器设备是不是就不爱好了呢?就不发烧了呢?我看未必。说这话的目的只有一个,鼓励我们这些爱好者、发烧友积极进取,不要一味依赖仪器设备,没有专用设备的情况下,逼着自己埋头苦干,有条件要上,没有条件创造条件也要上!这才是业余爱好的精神!也是业余爱好者最为可贵之处,只要有这种精神,困难是会向您低头的。我相信,我们的爱好者一定有很多优秀的人才,一定可以设计出比这四份电路更优秀的电路,一定可以制作出性能更加优良的对讲机,这无需多加讨论。
  当然,作为业余爱好者,理论的指导作用不要低估,扎实的理论功底对制作的成败有着非常重要的作用。没有谁说过,业余就不需要理论指导的。同样,一个优秀的爱好者,没有超出常人的毅力、自信、热情,是不可能做出优秀的作品来,至少我是这样认为。
    [2].这篇文章均为十多年前自己设计和制作对讲机的一点心得体会,手持机曾制作过是十多部,包括外壳均自制,台式机也做了几部,算是一名无线电爱好者与新老朋友一起探讨吧。近十多年来,在下一直从事单片机和数控工程的开发,这些无线电领域几乎尘封了,也没有过多的精力去研究,现在看到新老朋友弄这些玩意,玩得不亦乐乎,手又痒痒的,不过精力所限,看来也没有太多时间去继续“发烧”。由于笔者水平有限,时间也较仓促,文中错漏在所难免,希望朋友们不惜指正。


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