TI杯XX省大学生电子设计竞赛设计报告单边带调幅对讲机摘要：本对讲机系统采用单边带调幅(SSB)方式完成语音和数据的传输，通过使同一机器的发射和接收工作在不同频率实现全双工通信。

超外差结构使接收机接收灵敏度高并具有自动增益控制（AGC）功能和信号强度指示。

使用自制单边带晶体滤波器滤除载波及上边带以产生单边带信号。

使用数字锁相环产生混频级本振，使得发射频率可在小范围内调整，实现多频道通信。

关键字：单边带超外差全双工多频道Abstract：The interphones use Single Side Band (SSB) mode to fullfill the sound and data transmission ,and two different frequencies used by the stransimitter and the receiver respectly to make it possible to achieve the full-duplex communication.The sensitivity of the receiver benifits from the superheterodyne architecture.The Automatic Gain Control(AGC) and the indication of the intensity of the signal are also ing the self-made crystal filter to remove the carrier and USB.The digital PLL used by the mixer make it possible to change the frequency in a small scale and communicate in multi-channel.Keywords：SSB Superheterodyne Full-duplex Multi-channel目录1. 前言 (1)2. 总体方案设计 (1)2.1. 总体方案框图 (1)2.2. 单边带实现方式 (1)2.3. 电路结构设计 (3)2.4. 混频级本振选择 (3)2.5. 调制解调方式选择 (4)2.6. 载波恢复 (4)2.7. 单片机型号选择 (5)3. 单元模块设计 (5)3.1. 发射机电路 (5)3.1.1. 调制解调电路 (6)3.1.2. 语音放大电路 (6)3.1.3. 平衡调制电路 (6)3.1.4. 单边带滤波器 (8)3.1.5. 混频电路 (8)3.1.6. 高频功放 (10)3.2. 接收机电路 (10)3.2.1. 高频小信号选频放大 (10)3.2.2. 混频电路 (11)3.2.3. 中频放大及AGC电路 (11)3.2.4. 同步检波电路 (12)3.2.5. 音频功放 (12)3.3. 实时时钟电路 (12)3.4. 程序设计 (13)4. 系统调试 (14)4.1. 单边带晶体滤波器的制作及调试 (14)4.2. 提取导频 (15)4.3. 合路器的制作及调试 (16)4.4. 数据传输的调试 (16)4.5. 模拟开关辅助数据传输 (17)5. 系统功能及指标参数 (17)5.1. 系统功能 (17)5.2. 解调单频信号的各参数 (17)5.3. 数据传输误码统计 (18)5.4. 测试所用仪器型号 (18)6. 设计总结 (18)7. 参考文献 (18)8. 附录 (19)1. 前言普通调幅通信系统中，载波经音频信号调制后，包含载波频率和上、下两个边带，这两个边带均能用来传输信息。

通常传递信号，仅需要一个边带就足够了，但在一般的通信系统中，往往把载波频率和上、下边带一起发送出去，这样在载波和另一边带中消耗了发射功率中的大部分功率，而且还要占用较宽的通信频带。

虽然DSB 调制提高了效率，但仍然浪费带宽和发射功率。

为了提高通信效率和节约通信频带，在通信时，可将载波和另一边带去掉，只发送一个边带，这种通信方式就称为单边带通信。

单边带通信的优点是：1、节省功率；2、节约频带；3、由于单边带发射机不发送载频，提高了保密性。

其缺点是设备比较复杂。

2. 总体方案设计2.1. 总体方案框图本对讲机主要由SSB 发射模块、SSB 接收解调模块及单片机控制模块组成。

发射和接收分别工作在不同的频率，可实现异频全双工语音传输。

使用调制解调芯片实现半双工数据传输。

采用超外差方式，使接收机灵敏度较高，从AGC 电路取出中频放大检波后的直流分量作为信号强度指示。

混频级使用数字锁相环产生载波，使得发射频率可在小范围内调整。

2.2. 单边带实现方式方案一、移相法下图是采用移相法实现单边带调幅的电路组成模型。

图中假设090移相器的传输系数为1。

设)cos()(t U t u m Ω=ΩΩ，则相乘器Ⅰ的输出电压为：)cos()cos()(1t t U U A t u c cm m M O ωΩ=Ω]})cos[(]){cos[(21t t U U A c c cm m M Ω-+Ω+=Ωωω相乘器Ⅱ的输出电压为： )2cos()2cos()(2πωπ--Ω=Ωt t U U A t u c cm m M O)sin()sin(t t U U A c cm m M ωΩ=Ω]})cos[(]){cos[(21t t U U A c c cm m M Ω+-Ω-=Ωωω 将)(1t u O 与)(2t u O 相加，则得])cos[()()(21t U U A t u t u c cm m M O O Ω-=+Ωω，上边带被抵消，两个下边带叠加后输出。

将)(1t u O 与)(2t u O 相减，则得])cos[()()(21t U U A t u t u c cm m M O O Ω+=-Ωω，下边带被抵消，两个上边带叠加后输出。

移相法虽然效率高，但电路复杂，对移相器要求很高，不易实现。

方案二、多次滤波法滤波法,是利用选频网络滤出双边带信号(一般是平衡调制信号) 中的一个边带信号。

两个边带的频率间隔为2F,F 为调制信号)(t u Ω的最小频率分量,由于该人类语音的最小频率分量为300Hz,所以要求滤波器的截止特性极为陡峭才行。

这就给滤波器的设计和制作带来困难,在中心频率f比较低的情况下尚能实现,在中心频率比较高的情况下选频网络将难以实现。

在实际工作中,往往采用多次频移及多次滤波法来实现。

但此方法工作量大，电路复杂，不易调试。

方案三、窄带晶体滤波器晶体具有陡峭的频率特性，可采用多个相同频率的晶振串联构成窄带晶体滤波器。

随着石英滤波器的应用日益广泛, 现在已有了“单边带信号”=“边带晶体滤波器”之说。

以往人们认为晶体滤波器不能自己制作, 实际上, 只要用心制作, 反复推敲, 就能使自制品的质量接近专业厂的成品质量。

经论证，本作品采用方案三实现单边带的产生。

2.3.电路结构设计方案一、采用直放式收发结构此方案电路结构简单，调试方便，但高频放大器很难适应各种不同的工作频率，接收机接收灵敏度不够高，不易加入AGC电路或进行信号强度指示。

方案二、采用超外差结构此方案电路结构较为复杂，调试过程工作量也较大，但由于固定中频频率比较低，所以中频放大器的增益高、工作稳定，因此接收机的灵敏度可以做到很高。

各个波段外来的高频信号都是变成固定中频之后再放大的，中频放大的增益不随外来信号的频率变休而变化，各个波段的信号都能够得到均匀的放大。

由于工作频率固定，各中频放大的调谐回路，可按需要专门设计、调整，从而获得理想的矩形谐振曲线，这不但可以提高邻近波道的选择性，也可以使上下边频信号获得同样的放大，降低了频率失真。

所以超外差式收音机不仅选择性很好，而且失真也小。

超外差由于差频关系而产生的外差机特有“像频干扰”，需要加以注意。

综上所述，选择方案二。

2.4.混频级本振选择方案一、LC 振荡器本方案电路较为简单，但由于振荡频率由谐振回路的电感及电容决定，受温度影响较大，频率稳定度较低，且需计算电感电容值，并根据实际电路进行调整。

方案二、石英晶体振荡电器使用石英晶体滤波器作为混频级的本振，频率稳定度可达8610~10--数量级，此类振荡器频率随可微调，但频率相对固定，使对讲机工作频率固定在某一频率上，不够灵活。

方案三、锁相环振荡器使用数字锁相环产生混频级的本振信号，虽然电路及调试较为复杂，但输出频率稳定度高（接近晶体振荡电路），并且可以用程序调整振荡频率，使得混频级频率可以在小范围内变动，实现多频道通信。

方案四、直接数字频率合成（DDS ）产生振荡直接数字频率合成信号频率稳定度高，频率分辨率极高，频率调整方便，但DDS 价格较贵，且采用全数字结构，不可避免地引入了杂散。

其来源主要有三个：相位累加器相位舍位误差造成的杂散；幅度量化误差（由存储器有限字长引起）造成的杂散和DAC 非理想特性造成的杂散。

经以上比较论证，选择方案三。

2.5. 调制解调方式选择方案一、FSK 方式实现调制解调FSK 是用数字信号去调制载波的频率，主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。

在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

用MSM7512芯片可以很容易实现FSK 方式的调制解调。

方案二、DTMF 方式实现调制解调DTMF 编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送，解码时在收到的DTMF 信号中检测击键或数字信息的存在性。

一个DTMF 信号由两个频率的音频信号叠加构成。

由于我们对MSM7512芯片较为熟悉，并且硬件电路结构简单，，所以采用方案一。

2.6. 载波恢复方案一、插入导频法在已调信号频谱中额外插入一个低功率的线谱，以便接收端作为载波同步信号加以恢复，此线谱对应的正弦波称为导频信号。

设调制信号m(t)中无直流分量，被调载波为a sin ωct ，将它经90°移相形成插入导频（正交载波）-acos ωct ，其中a 是插入导频的振幅。

于是输出信号为uo(t)=am(t)sin ωct-a cos ωct 。

设收到的信号就是发端输出uo(t)，则收端用一个中心频率为fc的窄带滤波器提取导频-acosωct，再将它经90°移相后得到与调制载波同频同相的相干载波sinωct。

方案二、本地振荡采用和发射电路平衡调制相同的晶体振荡电路，理论上要求两个晶振具有完全相同的特性，否则解调效果较差。

但经实际实验，解调出的语音及数据都可以接受。

而且电路简单，与插入导频法相比，工作量大大减少。

制作初期选用方案一，但由于实验时间有限，没有成功，最终选用方案二。