《通信电子线路》课程设计调频无线话筒的设计.doc

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1、各专业全套优秀毕业设计图纸通信电子线路课程设计说明书调频无线话筒的设计院 、 部： 电气与信息工程学院学生姓名： 指导教师： 职称 副教授专 业： 电子信息工程 班 级： 电子1201班 完成时间： 2014年12月16日 摘 要无线话筒它就是一种通过无线电波传输声音的设备。焊制电路板上的电子元件话筒将自然界的声音信号变成音频电信号，然后去调制振荡器产生的高频信号。最后，高频信号通过天线发射到空中，调频的信号设置在FM波段，这样就可以用收音机几首调试。随着数字技术的广泛使用，无线话筒成为越来越多用户首选的对象，无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部

2、分。功率无线话筒实际上就是一台小功率的无线电高频发射机，因其具有体积小、重量轻、电路简单，成本低、无电缆传送等特点，因而得到了灵活广泛的应用。无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识点，设计及实现这个实用性很强的课题，既可以在实践中巩固许多知识点，又可以根据自己的兴趣开发新功能，从而学习到新的知识点。 关键词：无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试ABSTRACTIt is a kind of wireless microphone radio

3、 waves to transmit sound through the device. Microphone electronic components welded to the nature of the circuit board into an audio electrical sound signal, and then used to modulate a high frequency signal oscillator. Finally, the high-frequency signal emitted by the antenna signal is set to air

4、on the FM band FM, the radio so that you can use the first few debugging. With the widespread use of digital technology, wireless microphone to become more and more users preferred object, in broadcasting, film, theater and stage productions and corporate, religious and educational establishments ar

5、e an important part of a wireless microphone system. Power wireless microphone is actually a low-power high-frequency radio transmitters, because of its small size, light weight, simple circuit, low cost, no cable transfer characteristics, which have been widely used flexible. Wireless microphone ca

6、n be divided by FM modulation and amplitude modulation type, the former due to having passband, large dynamic range, transmission distance and noise immunity, and other characteristics, so more often. Design and implementation of a simple wireless microphone combines high-frequency electronic techno

7、logy, electronic circuit design, analog electronic technology, knowledge, design and implementation of this very practical subject, either to consolidate a lot of knowledge in practice, but also according to their own interest in the development of new features to learn new knowledge.Keywords wirele

8、ss FM microphone；circuit analysis,；simulation； debugging kind目 录1绪论52总体设计方案62.1设计任务及要求62.2设计内容62.3设计方案62.4工作原理73各单元电路设计83.1音频收集部分83.2音频放大部分83.3载波振荡部分93.4 直接调制部分93.5元件参数确定103.5.1计算制作电感103.5.2三极管的选择103.5.3其他元件的选择114仿真与分析124.1音频放大部分的仿真124.2振荡调制部分的仿真124.3仿真分析135实物的制作与调试146 结束语157 参考文献16附录一 PCB图17附录二 元件清

9、单181绪论对于现在而言越来越多的产品都向无线过度，有线的东西越来越跟不上时代的发展，而对于话筒这种小范围的家用产品也不例外，无线话筒也越来越受到K歌达人们以及电视主持人的爱好。但针对目前市场上无线话筒鱼龙混杂，一般消费者消费又无法区别的现状，所以这次课程设计专门要设计一款无线话筒，明白其工作原理，以巩固学完的高频相关知识，同时提高电子制作的爱好。课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对射频通信系统的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总

10、结和补充。2总体设计方案2.1设计任务及要求1.掌握调频发射机的工作原理及具体实现方法；2.掌握MULTISIM的电路系统仿真。2.2设计内容1.电压3.0V，整机工作电流30-50mA；2.输出频率88-108MHz左右，可以使用普通调频收音机接收；3.使用少量元件，三极管放大；4.接通电源的时候用小功率LED灯给出指示。2.3设计方案设计制作无线话筒的方案很多，图1所示为设计总方案框图。通过话筒把声音转换成音频电信号经放大器放大后，采用调频调制的方式，由高频振荡器调制出高频调制信号，并由天线以电磁波的形式发射。图1 调频无线话筒框图其发射信号频率在87108MHZ范围内，这正是调频收音机接

11、收的范围。该调频范围调频台少，可避免电台的互相干扰，同时该频段外界其他干扰也较少，还可以直接用调频收音机作为接收机，以方便制作。2.4工作原理图2为调频无线话筒的具体原理图，该调频话筒，具有使用电压低、接收灵敏、制作简易的特点，能识别话筒3m以外的讲话声，有效距离为8m左右。图2 调频无线话筒原理图话筒先将声音信号变成音频信号，这个电信号会去调制振荡器产生的高频信号。最后，高频信号通过天线发射到空中。具体描述如下：电路由电容三点式振荡电路产生载波，该载波频率即为调频接收机的接收频率，主要由C4和电感L1决定，拉长电感线圈L可使发射机的载波频率升高。3各单元电路设计 3.1音频收集部分图3是音频

12、收集模块，这个模块是一个无线话筒构成的，它是音频信号的收集必不可少的元件。本电路中考虑到需要做一个小巧的无线话筒，因而直接采用的是驻极体小话筒MIC，它灵敏度极高。据介绍，甚至手表的嘀嗒的声音也可以被它收集到。话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极。另外，驻极体话筒内实际藏有一枚FET，可视之为一级，FET将话筒前振膜之电容变化放大，这就是驻极体话筒很灵敏的原因。图3 音频收集部分3.2音频放大部分图4是音频放大模块，这个模块是对所收集到的音频信号进行无失真地放大，为下面的调制做准备。因为在自然环境中，由于诸多因素，所收集到的声音（即音频信号）都经过了很多的干扰，因此

13、其所携带的能量都是很微弱的，为了使其能够正常的进入调制模块来与本振进行调制，需要将其音频信号来进行适当的放大来达到相关匹配。另一方面，这个无线话筒也是一个调频发射机，发出的信号又要经过大自然的无数干扰才会得到接收，若原始信号的能量就不够强烈，那么接收端的信号就无从谈起了。所以只有对其原始的音频信号进行充分放大，达到相应要求之后，再发射出去。接收端才能够正常进行解调恢复原始的音频信号。这里的音频放大模块采取的是基本的三极管甲类的放大。R2=10k是三极管的基极偏置电阻，给三极管提供电流，使其三极管始终工作在甲类无失真的放大状态，达到最好的放大效果。R1=1k是直流反馈电阻，是稳定三极管的工作状态

14、。图4 音频放大部分3.3载波振荡部分图5是载波振荡模块。一个调频信号发射机是载波振荡（即俗称本振）模块中必不可少的。根据电磁场理论可以知道，通过天线发射的信号需要与天线匹配，即天线的长度要大于信号波长的四分之一。而音频信号的频带是20Hz至20kHz，对应的波长范围是15至15000km。制造出巨大的天线是不合适的，所以我们需要一个高频载波来将我们的音频信息“装载”上去，再进行发送。基于这样的理论基础，我设计的是高频三极管与C2、C3、C5所构成的一个电容三点式振荡器。通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率。图5 载波振荡部分3.4 直接调制部分将已经放大的音频相关信号

15、和载波振荡产生的高频载波信号进行叠加，发射信号通过C4耦合到天线上再发射出去。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。图6 直接调制部分3.5元件参数确定3.5.1计算制作电感元件参数的选择最主要是LC选频网络的选择。选择发射频率为80MHz，选择一个标称值30p的瓷片电容，由公式最后绕制了一个骨架直径3mm，漆包线直径0.8mm，6圈的线圈。3.5.2三极管的选择 由于发射频率是80Mhz左右，因此选用超高频小功

16、率三极管C9018,C9018 结构：NPN集电极-发射极电压 15V集电极-基电压 30V射极-基极电压 5V集电极电流 0.05A耗散功率 0.4W 结温 150 特怔频率 平均 620MHZ3.5.3其他元件的选择普通驻极体话筒输出阻抗为2K,音频信号范围在20-20000Hz范围内，人声音频率范围在300-1000Hz。容抗公式：Zc=1/(2fc)，那么电容范围在0.265uF-0.079uf,因此C1选择0.1Uf，即瓷片电容104。电源电压为两节普通干电池，E=3V。4仿真与分析4.1音频放大部分的仿真图7 音频放大部分的仿真结果4.2振荡调制部分的仿真振荡调制部分的仿真分为两部

17、分进行。首先，不加入调制信号，看振荡器能否振荡，且看振荡频率是否为理论计算的46MHz。然后，再加入调制信号，看能否看到调制波形。图8 振荡调制部分的仿真结果4.3仿真分析图8的为话筒输入波形，灵敏度为20mV/div，图7的为音频放大输出波形，500mV/div。可见，音频放大部分在保证输出波形不失真的情况下，VT1起到了放大作用。可见振荡调制部分振荡器可以振荡，且输出波形较完美。5实物的制作与调试 由于电路不是很复杂，所以焊接起来也不是很困难，电路的实物很快就焊制好了，如图9所示。在实物图中电感我们用的是0.8cm的漆包线自制线圈代替。天线用的是买来的天线，这样效果比较好，然后就是测试阶段

18、，由于是调频电路，并且是88-108MHZ，所以测试起来比较方便，接收机用的是一般的收音机。把焊好的电路接上电池，也就是3V，就可以测试了。图9 电路实物图在测试过程中，首先要寻找工作频率，即88-108MHZ之间，打开手机放歌放在实物旁边，用收音机找准频率，当听得很清晰之后，手持收音机慢慢运力实物，当逐渐听不清楚所放音乐后，看看能工作的距离，实测大概在8米左右，也符合了所要求的3米距离。6 结束语此次课程设计不仅让我对以前的知识有了更深层次的了解和认识，更是让我知道了团队合作的精髓，一个人的成功不是成功，一个团队的成功才是成功，团队合作的过程中不仅让我认识到了我以前学习的不足之处，更是让我感

19、受到了同学们之间的那种友谊和帮助。通过课程设计，我们学会查寻资料比较方案，进一步提高了分析解决实际问题的能力，真正实现由课本知识向实际能力的转化。最最重要的是我熟练掌握了仿真软件的应用。 “纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以本次课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的认识，而且还及时、真正的做到了学以致用。高频的课程设计虽然原理图很简单，调频无线话筒工作原理也不难，容易搞懂，但是整个实物的调试过程却比较困难，但最终还是调试成功了，虽然与课程设计任务书的要求还是有一定的差距，我们的接受距离不是很远，但是我们预期的课程设

20、计结果也算圆满的达到了。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！7 参考文献1 康华光.电子技术基础模拟部分M.北京：高等教育出版社，20062 谢自美. 电子线路设计实验测试（第三版）M.武汉： 华中科技大学出版社， 2006.3 胡宴如. 高频电子线路M. 北京：高等教育出版社，20124 邱光源. 电路（第五版）M. 北京：高等教育出版社，20118 致谢这次的课程设计，可谓是挫折连连，一开始我和我的小伙伴选择的课题是另外一个，但是我们在调试的过程中没有得到波形，通过同学和老师的帮忙，始终找不到

21、原因，迫不得已的情况下选择了现在的课题，皇天不负有心人，终于在老师的指导和同学们的帮助下完成了设计。在本次课程设计中要特别感谢老师及同学们在设计中对我的指导和帮助！ 在此我衷心地感谢我的指导老师张松华老师。此次课程设计从选题到完成，从理论上的探讨到实际问题的解决，无处不饱含着张老师的心血。张老师的悉心指导和建议给了我极大的帮助和支持，使我受益匪浅，在此论文完成之际，谨向张老师致以深深的谢意和崇高的敬意。有了她的谆谆教诲，处处提点，我才得以成功的完成。开始第一个课题失败的时候，张老师都没有打击我们的积极性，让我们懂得了不放弃，不抛弃的精神，在第二个课题成功的过程中一直都是张老师利用休息时间来告诉我们调试时候会出现的问题所在。这也是张老师一次次给我们指出实物制作及调试时候的注意事项，让我们在调试失败了多次之后还是没有放弃，最终基本达到课程设计的要求。老师在课堂上严格要求我们，这是对我们的负责，毕竟严师出高徒。而我自由散漫的性格弱点也说明了我需要这样的老师来对我进行督促和鞭策，我学到的不仅仅只有书本上的知识，还有做人的道理。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。此次课程设计过程中我们有苦有乐，苦的是失败后的伤心，乐的是成功后的喜悦，但是整个过程我还是很享受的，正所谓苦尽甘来。在此谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。附录一 PCB图附录二 元件清单