1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 无线数字对讲机的设计 摘要： 无线对讲机从在我国出现到现在有了很大的发展。各种功能，用途，性能，价格不同的对讲机层出不穷。对讲机按照不同的方面可以分成不一样的种类。 从技术设计上 ，分为 模拟对讲机和数字对讲机 ； 从通信工作方式上， 分为 单工机和双工机 ； 从设备等级上， 分为 业余无线电对讲机和专业无线电对讲机 等等。无线对讲机最核心的部分便是如何进行无线通信。而无线通信可以通过不同的方式实现，如 NRF 芯片，蓝牙等等。 关键词： 通信；无线通信；数字化； 无线电对讲机，其涵盖范围较宽。 在这里我们将工作在超短波频段（ VHF30
2、300MHZ、UHF3003000MHZ）的无线电通信设备都统称为无线电对讲机。无线电对讲机是最早被人类使用的无线移动通信设备，早在二十世纪三十年代就开始得到应用。经过近 3/4 世纪的发展对讲机的应用已十分普遍，已从专业化领域走向普通消费，从军用扩展到民用。它既是移动通信中的一种专业无线通信工具，又是一种能满足人们生活需要的具有消费类产品特点的消费工具。顾名思义移动通信就是通信一方和另一方在移动中实现通信。 1 1.对讲机的分类 1.1从技术设计上 ，分为 模拟对讲机 和数字对讲机 无线电对讲机在设计技术方面，可分为采用模拟通信技术设计的模拟对讲机（也称为传统对讲机），以及采用数字技术进行设
3、计的数字对讲机。模拟对讲机是将储存的信号调制到对讲机传输频率上，而数字对讲机则是将语音信号数字化，要以数字编码形式传播，也就是说，对讲机传输频率上的全部调制均为数字。随着无线电通信技术的发展，数字对讲机必将有着巨大的需求市场。但不管数字对讲机有多广泛的应用，在对讲机技术上已经十分成熟的模拟技术，在很长一段时间内还将继续为对讲机的设计服务，以满足通讯用户的不同需求。数字对讲机在短时间内不 可能代替模拟对讲机，这二种对讲机将发挥各自特点共同发展。23 数字对讲机比模拟对讲机 的优势 第一，提高频谱效率，增加通信容量，降低设备成本 ; 第二，可实现时分双工和半双工 ; 2 第三，在传统语音之外提供数
4、据传输和控制功能 ; 第四，扩大通话覆盖范围、提高语音清晰度 ; 第五，抗静电噪音 ; 第六，提高发射效率、延长电池使用时间 ; 第七，可提供定位等附加功能 ; 第八，可提供加密功能。 不难看出，无论是在技术还是在用户体验上，数字对讲机都是模拟对讲机无法与之相媲美的。 “模转数 ”不可逆转的发生，便是基于这样稳固的基 石之上。 45 1.2从通信工作方式上， 分为 单工机和双工机 单工通信是指在同一时刻，信息只能单方向进行传输，你说我听，我说你听。这种发射机和接收机只能交替工作，不能同时工作的无线电对讲机叫做单工机。单工机工作是以按键控制收和发的转换，当按下发射控制键时，发射处于工作状态，接收
5、处于不工作状态，反之，松开发射按键时，发射处于不工作状态，接收处于工作状态。从频率资源的利用来讲，单工机是主流机型。 双工通信是指在同一时刻信息可以进行双向传输，和打电话一样，说的同时也能听，边说边听。这种发射机和接收机分别在两个 不同的频率上能同时进行工作的双工机也称为异频双工机。双工机虽然使用方便，但线路设计较复杂，价格也较高，特别是在频率资源的利用上极不经济，所以除在特殊场合下需使用双工机（手持机和基地 /中转台）外，在国内专业通信中几乎没有得到使用 。 6 1.3从设备等级上， 分为 业余无线电对讲机和专业无线电对讲机 业余无线电对讲机专为满足无线电爱好者使用而设计、生产的无线电对讲机
6、。这类对讲机又可称为 “玩机 ”。由于无线电对讲机的频率范围有限，使用的环境条件及使用要求和专业对讲机有所区别。业余机的主要特色是，体积要小巧、功能要齐 全、可进行频率扫描，可在面板上直接置频，面板上显示频率点。其技术指标、设备的稳定性、频率稳定性、可靠性以及工作环境也相对专业无线电对讲机要差些。 专业无线电对讲机的使用者大都是在群体团队的专业业务中使用。因此，专业无线电对讲机的特点是，功能简单实用。在设计是都留有多种通信接口供用户作二次开发。其频率报设置大都是通过计算机编程，使用者无法改变频率，其面板显示的只是信道数，不直接显示频率点，频率的保密性较好，频率的稳定性也较高，不易跑频。在长期工
7、作中，其稳定性、可靠性都较高，工作温度范围较宽，一般都在 30度到 60度。专业机的性能、可靠性、稳3 定性较业余机高，其价格自然比业余机要高，有的甚至高出很多。 2.无线对讲机语音处理的主要技术 无线对讲机的设计主要目的是使用数字通信技术实现语音通信，因此如何获得好的语音质量是一个很关键的任务，目前在无线对讲机的语音处理方面使用的主要技术有以下几种。 2.1语音编码及压缩技术 语音压缩编码是语音数字信号处理的一种重要应用，它的目的就是要获得高质量的语音质量。语音压缩编码根据采样率的不同，可分为窄带语音压缩编码，宽带语音压缩编码和音乐带宽的压缩编码。窄带语音压缩编码一般多用于 语音通信，它的抽
8、样频率通常为 8kI-Iz；宽带语音压缩编码一般用于对语音质量要求较高的应用中，如会议电视等，它的抽样频率为16kHz；而音乐带宽的压缩编码方法主要是用于音乐数字化领域，它的采样率达到了较高的44 1kHz。要想获得较好的语音质量可采用速率高的编码方式，但此举会增大存储空间，耗费掉较多的系统资源；而采用速率低的编码方式又会影响到语音的质量，同时还可能增大延时。 7 2.2语音活动检测技术 语音活动检测 (Voice Activity Detection， VAD)是一种检测输入信号是否为语音的技 术，它主要应用于语音编码，语音识别和语音合成等领域。采用 VAD 技术后，不仅能够提高系统的通信效
9、率，还能够降低手持设备的平均功耗，在移动通信和无线通信等领域具有相当的参考价值。可见， VAD 技术在语音通信应用中具有重要的作用。 2.3不连续传输技术 不连续传输 (Discontinuous Transmission， DTx)多应用在无线移动通信的一些场合，它是指当语音存在时，系统以正常的速率传输，而在无话的时候，则以较低的速率传输背景噪声的一些参数信息，或者干脆直接不传输。 3.无线传输对比 蓝牙是一种 10m 之 内的无线电技术。蓝牙的标准是 IEEE802.15，工作在 2.4GHz 频带，带宽为 1Mb/s。电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。 通 过芯片上的
10、无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在 10m 的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟 1MB。 相对于以 往 ， 红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离。 4 蓝牙技术的优势：支持语音和数据传输；采用无线电技术，传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；采用跳频展频技术，抗干扰性强，不易窃听；使用在各国都不受限制的频谱，理论上说，不存在干扰问题；功耗 低；成本低。蓝牙的劣势：传输速度慢。 8910 nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件 ,工作于 2.4 GHz 2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块 ,并融合了增强型 Sh
11、ockBurst 技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。 nRF24L01功耗低 ,在以 -6 dBm的功率发射时，工作电流也只有 9 mA;接收时，工作电流只有 12.3 mA，多种低功率工作模式 (掉电模式和空闲模式 )使节能设计更方便。 数据传输率为 l Mb/s 或 2Mb/s; 11 相对而言蓝牙比 nRF24.L01无线通信模块更好用。 参考文献： 1 洪治 .我国对讲机市场现状及发展趋势 J. 中国无线电 ,2007,01 期 . 2 曹亚萍 ,赵世玉 ,占建平 .数字对讲机中继站分配的最优化 J.价值工程 ,2011,29期 :143-144. 3 李志芳 .数字对讲
12、机 对讲机技术发展的必然方向 J.现代通信 ,2009,02 期 :48-49. 4 罗茜文 .对讲机数字化时代来临 J. 移动通信 , 2010,22 期 :95-96. 5 汪大卓 ,孙玲玲 ,杨峰 .一种双模式数字对讲机 的研究和设计 J杭州电子科技大学学报 , 2009,06 期 :4-8. 6 胡圣尧 , 关静 . 模拟电路应用设计 M .北京：科学出版社， 2009.8. 7 张锡 ,刘观庆 . 工业设计资料集 M. 北京：中国建筑工业出版社， 2010.11. 8 喻宗泉 . 蓝牙技术基础 M. 北京：机械工业出版社 2006.1. 9 Gary S.Rogers and John Edwards. An Introduction to Wireless Technologymonograph M北京：清 华大学出版社， 2005.8. 10 赵霄 . 基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 D. 北京交通大学 , 2008 . 11 谭晖 nRF 无限 SOC 单片机原理与高级应用 M 北京：北京航空航天大学出版社，2009.9.
