無線調(diào)頻話筒設(shè)計(jì)

1、無限調(diào)頻話筒課程設(shè)計(jì)題目： 高頻無線調(diào)頻話筒學(xué)院學(xué)子信息工程學(xué)院專 業(yè) 電子信息工程學(xué)號(hào)姓名教師2014年12月05日無線調(diào)頻話筒設(shè)計(jì)方案ii【摘要】本設(shè)計(jì)基于通信系統(tǒng)原理和高頻電子線路的相關(guān)知識(shí)，采用 ba1404調(diào)頻立體聲發(fā) 射集成電路。此電路將立體聲調(diào)制、fm調(diào)制和rf放大器等功能集成在一個(gè)芯片上。加上少 許的外圍元器件就能夠獲得良好的立體聲調(diào)頻信號(hào)，很容易實(shí)現(xiàn)無線話筒的功能。由駐極體 話筒將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過ba1404內(nèi)部的音頻放大器，再經(jīng)過立體聲調(diào)制， 混合信號(hào)與導(dǎo)頻輸出信號(hào)合成后的信號(hào)進(jìn)入射頻振蕩器并對(duì)載波進(jìn)行fm調(diào)制，經(jīng)射頻放大后輸出射頻信號(hào)，最后經(jīng)過發(fā)射匹配發(fā)射

2、出去。設(shè)計(jì)目標(biāo)是完成簡(jiǎn)易的無線話筒發(fā)射裝置， 接受裝置由現(xiàn)成的普通調(diào)頻收音機(jī)代替。為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單本設(shè)計(jì)只使用了單聲道。本設(shè)計(jì)具有 元器件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：ba1404 fm調(diào)制駐極體話筒射頻振蕩器17摘要2緒論5第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)61.1 設(shè)計(jì)方案61.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求61.3 系統(tǒng)框圖6第2章方案論證與比較72.1 系統(tǒng)方案論證與比較72.2 調(diào)制方法論證與比較72.3 單元方案論證與選擇72.3.1 話筒的選擇72.3.2 放大電路的選擇82.3.3 集成電路選擇8第3章集成電路的介紹93.1 ba1404的主要特點(diǎn)93.2 引腳功能及工作原理 93.3 相關(guān)參數(shù)10第

3、4章電路原理圖及pcb圖124.1 電路原理圖124.2 pcb 圖13第5章電路的安裝與調(diào)試5.1 電路的安裝5.2 電路的調(diào)試5.3 電路的原理圖介紹結(jié)論參考文獻(xiàn)附錄（目錄中行距多倍行距，設(shè)置值為 1.25倍，目錄不標(biāo)頁碼）緒論隨著人類的文明不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，人們之間的交流越來越多，相互交換 的信息也日益劇增，要傳送的信息類型也是越來越多樣化?？萍嫉倪M(jìn)步也使得通信的技術(shù)得 到了發(fā)展，特別是無線電波的使用，使我們的通信更加實(shí)時(shí)、高效?？萍嫉目焖侔l(fā)展，將使 人們的通信更方便，快捷。人們的生活水平的提高，參加休閑娛樂活動(dòng)的人是越來越多了，看電影、跳舞、唱歌等， 那么話筒在這些當(dāng)中扮演

4、著重要的角色?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)的突破，給人們帶來了 極大的方便，無線電話筒就是其中之一。傳統(tǒng)的話筒是通過電纜線將聲音信號(hào)傳送出去的，一旦人們的活動(dòng)范圍加大，電纜線就 成了一個(gè)負(fù)擔(dān)，而無線電用于傳輸話筒的信號(hào)，正好解決了這一煩擾，讓人們使用起來更加 方便。無線電話筒首先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)，再經(jīng)過調(diào)制，再對(duì)所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)進(jìn) 行放大，激勵(lì)，功放和一系列的阻抗匹配，使信號(hào)輸出到天線，發(fā)送出去，從而省去了電纜 線。集成電路的出現(xiàn)加快了科技的發(fā)展。集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的 工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制 作在一小塊或幾

5、小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路 功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，這樣，整個(gè)電路的體積大大縮小， 且引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)目也大為減少，從而使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方 面邁進(jìn)了一大步。本設(shè)計(jì)采用ba1404集成電路，ba1404采用低電壓、低功耗設(shè)計(jì)，電壓在 1v至3v之 問，典型值為1.25v,最大功耗500mw,靜態(tài)電流為3ma。此芯片將立體聲調(diào)制、fm調(diào)制、 rf放大器等多個(gè)功能集成在一個(gè)芯片上。所需外圍元件少，大大節(jié)省了電路的體積，其性能 也比較穩(wěn)定。第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)方案無線通訊技術(shù)來實(shí)現(xiàn)有線話筒的功能。無線電

6、話筒首先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)， 再經(jīng)過調(diào)制，再對(duì)所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大 ，激勵(lì)，功放和一系列的阻抗匹配，使信號(hào)輸出到 天線，發(fā)送出去。無線電話筒包括以下部分：音頻輸入、前置放大器、高頻振蕩器、頻率調(diào)制 器、倍頻器射頻功率放大器及輻射天線系統(tǒng)等。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1）、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的無線調(diào)頻話筒。2）、設(shè)計(jì)要求發(fā)射頻率為88mhz-108mhz ,這是調(diào)頻收音機(jī)工作頻率范圍；發(fā)射距離為30-100m,這是無線電話筒規(guī)定距離。小于 30m失去無線電話筒的意義， 大于是100m將會(huì)影響其它調(diào)頻收音機(jī)正常工作；采用收音機(jī)接收發(fā)射信號(hào)；電源電壓1.5v,用5號(hào)干電池供電整機(jī)體積應(yīng)盡量

7、小。1.3系統(tǒng)框圖無線電話筒結(jié)構(gòu)框圖如圖l1所示.圖l1無線電話筒結(jié)構(gòu)框圖第2章方案論證與比較2.1 系統(tǒng)方案論證與比較方案一：采用分立元件構(gòu)成。由三極管構(gòu)成話筒放大電路和三極管構(gòu)成的電容三點(diǎn)式振 蕩器，再加上由三極管、電感線圈、電容等組成的功率放大器，就構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)射機(jī)。 此系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，元器件常見，容易搭建。方案二：采用集成電路。集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)， 可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收 錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛 的應(yīng)用。用集成電路來裝配電子設(shè)備，具裝

8、配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的 穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。經(jīng)過比較，分立元件之間會(huì)有干擾，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，調(diào)試麻煩。集成電路集成了系統(tǒng) 的主要電路部分，所需外圍元件少，性能比較穩(wěn)定，故采用方案二。2.2 調(diào)制方法論證與比較電路的調(diào)制方法有多種，常見的有幅度調(diào)制和頻率調(diào)制等。幅度調(diào)制調(diào)幅是使高頻載波信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)變化而變化。也就是說，通過用調(diào)制信 號(hào)來改變高頻信號(hào)的幅度大小，使得調(diào)制信號(hào)的信息包含入高頻信號(hào)之中，通過天線把高頻 信號(hào)發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號(hào)也傳播出去了。 這時(shí)候在接收端可以把調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來， 也就是把高頻信號(hào)的幅度解讀出來就可以得到調(diào)制信號(hào)了。頻率調(diào)制

9、頻率調(diào)制是一種以載波的瞬時(shí)頻率變化來表示信息的調(diào)制方式，通過利用載波的不同頻 率來表達(dá)不同的信息。調(diào)頻信號(hào)中，載波信號(hào)的頻率隨著基帶調(diào)制信號(hào)的幅度變化而改變， 調(diào)制信號(hào)幅度變大時(shí)，載波信號(hào)的頻率也變大（或變?。{(diào)制信號(hào)幅度變小時(shí)，載波信號(hào)的 頻率也變小（或變大）。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的頻率要求為 88mhz-108mhz范圍內(nèi)，故采用了調(diào)頻的調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)。2.3 單元方案論證與選擇2.3.1 話筒的選擇電容話筒電容話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電 極（背稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電

10、極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容 器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄 膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于 駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)q=cu所以當(dāng)c變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓 u的 變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲一電的變換。采用駐極體電容式話筒，該話筒中含有一只場(chǎng)效應(yīng)管組成射隨器，靈敏度高，頻響寬， 不加音頻放大器即可得到幅度適當(dāng)?shù)恼{(diào)制電壓。駐極體話筒具有體積小，頻率范圍寬，高保 真和成本低的特點(diǎn)，目前，已在通訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。2.3.2 放大電路的選擇晶體管

11、放大器晶體管放大器的核心器件是晶體三極管，通過使三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反偏 讓晶體三極管處于放大工作區(qū)，讓需要放大的信號(hào)通過晶體三極管的基極進(jìn)入，控制集電極 電流的變化，實(shí)現(xiàn)放大功能。晶體三極管性能較穩(wěn)定，價(jià)格便宜，不容易損壞。此次選用的 為9018三極管放大器。2.3.3 集成電路選擇采用ba1404集成芯片。ba1404是rohm公司生產(chǎn)的調(diào)頻立體聲發(fā)射集成電路，芯片 內(nèi)部集成了立體聲調(diào)制、fm調(diào)制和rf放大器等功能，其工作電壓在13v之間，典型值為 1.25v,加上少許的外圍元器件就能夠獲得良好的立體聲調(diào)頻信號(hào)，很容易實(shí)現(xiàn)無線話筒的功能。ba1404芯片的工作電壓在13v之間，可

12、以采用5號(hào)干電池供電，而其它芯片達(dá)不到 要求。第3章 集成電路的介紹ba1404是rohm公司生產(chǎn)的為數(shù)不多的調(diào)頻發(fā)射集成電路之一，它彌補(bǔ)了過去用分立 元件來設(shè)計(jì)調(diào)頻電路的不足，而具有立體聲調(diào)制的功能。僅用很少的外圍元件就可得到優(yōu)美 的立體聲調(diào)頻信號(hào)。因?yàn)樵趂m立體聲發(fā)射及無線微波方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。3.1 ba1404的主要特點(diǎn)ba1404的主要特點(diǎn)如下：采用低電壓、低功耗設(shè)計(jì)，電壓在 13v之間，典型值為1.25v,最大功耗500mw, 靜態(tài)電流為3ma;將立體聲調(diào)制、fm調(diào)制、射頻放大電路集成在一個(gè)芯片上；所需外圍元件少；兩聲道分離度高，典型值為45db;輸入阻抗為540q (fin

13、=1khz),輸入增益為37db(vin=0.5mv);典型射頻輸出電壓為 600mv3.2 引腳功能及工作原理引腳功能如表1所示。表1 ba1404引腳功能引腳名稱功能1r-cr input右聲道音頻輸入2af bias音頻放大器傕置3af gnd音頻放大器她4osc bias38khz振蕩器偏置5. 6xtal晶振7rf oct射頻放大器輸出8rf gnd射頻放大器地9、10osc射頻振蕩網(wǎng)絡(luò)11vref一基準(zhǔn)參考電壓12mod in調(diào)制信號(hào)輸入端13pilot out導(dǎo)頻信號(hào)輸出端14mpx oct雙聲道復(fù)合信號(hào)輸出端15vcc電源16. 17mpx balance聲道平衡18l-ch

14、inpvt右聲道音頻輸入ba1404主要由前置音頻放大器(amp),立體聲調(diào)制器(mpx) , fm調(diào)制器及射頻放大器組成。立體聲前置級(jí)分別為兩個(gè)聲道的音頻放大器。輸入為 0.5mv時(shí)，增益高達(dá)37db,頻帶 寬度為19khz。如輸入信號(hào)中存在頻率高于19khz的成分，則必須在輸入端加一個(gè)低通濾波 器，否則兩個(gè)聲道的分離度會(huì)下降。在立體聲調(diào)制組，振蕩器輸出的 38khz信號(hào)于立體聲調(diào)制。通常在16、17腳接一可調(diào) 電阻，以獲得最佳的通道分離度。立體聲混合信號(hào)(mpx輸出信號(hào))與導(dǎo)頻輸出信號(hào)(pilot out)合成后的調(diào)制信號(hào)通過12 腳進(jìn)入射頻振蕩器并對(duì)載波進(jìn)行 fm調(diào)制，經(jīng)射頻放大后輸出射

15、頻信號(hào)，射頻信號(hào)的典型值 在600mv左右。ba1404內(nèi)部還提供了一個(gè)參考電壓?jiǎn)卧?vref?？梢岳眠@個(gè)電壓信號(hào)改變外接變?nèi)荻?極管的電容值，繼而改變載波的振蕩頻率。因此，只要控制一個(gè)電阻的分壓值就可以達(dá)到改 變發(fā)射頻率的目的，這是比較獨(dú)特的設(shè)計(jì)。1r-ch input2af bias 一3af gnd 右聲道 放大器左聲道 放大瞿立體有調(diào)制器osc biasxtalxtal7kf out-8rf gnd9osc!z細(xì)振蕩器3o/-1射頻 放大器 參考電壓射頻振蕩器-l-ch inputubalancevcc14一mpx outb-pilot out12-mod invref-oscm2.

16、 2 bai404第相框圖圖 ba1404結(jié)構(gòu)框圖3.3 參數(shù)表2推存工作條件參數(shù)符號(hào)最小值最大值單位電源亙壓vcc11. 253v表3極限參數(shù)參數(shù)絲旦 tj r極限值單位電源電壓vcc3.6v耗散功率pd500mw工隹溫度這圖topr-25 至 75?c存健溫度范圍t stg-50 至 126r電氣參數(shù)如表4所示,表4電氣參數(shù)參數(shù)符號(hào)單位測(cè)試條件最小值典型值最大值靜態(tài)電流kma0. d35輸入電阻zuq11 khzmo540720導(dǎo)頻輸出電壓vqpmvp-p空載46080聲道分離度sepdb以標(biāo)準(zhǔn)整調(diào)器45亮戲最大輸出電玉voscmv比0600輸入增益gvdbv .osmv3037聲道平衡c

17、bdbvlh=0,5mv2混合器最大輸出電 壓vommvp-pthdw3%200混合器38khz/漏 電壓voomv靜態(tài)1等效輸入噪聲電任vninj.vrmsihft 在邰khz 停止251第4章電路原理圖及pcb圖4.1 電路原理圖4.2 pcb 圖第5章電路的安裝與調(diào)試5.1 電路的安裝在電路的安裝過程中由于想把元器件引腳焊點(diǎn)焊接美觀，在有的焊點(diǎn)處烙鐵停留時(shí)間過 長(zhǎng)，導(dǎo)致焊盤脫落的現(xiàn)象發(fā)生。因此在安裝時(shí)要注意以下事項(xiàng)：焊接前需要先將元件固定；由于工作于高頻狀態(tài)，在安裝、焊接元件時(shí)各元件引腳應(yīng)盡量短；確保ic引腳不會(huì)被虛焊，移動(dòng)的時(shí)候力度一定要輕，力度過大會(huì)損壞元件的引腳； 焊接時(shí)候要注意時(shí)

18、間和力度，用力過大或者焊接時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)讓對(duì)面的焊錫也融化了，這樣容 易導(dǎo)致元件移位；焊接完所有引腳后，檢查各個(gè)引腳之間是否有短路的情況，如果有，則用烙鐵從兩個(gè) 引腳之間慢慢劃過，這樣讓多余的焊錫吸附到烙鐵上，從而消除短路。5.2 電路的調(diào)試調(diào)試方法如下：通電后，將音頻輸入 mic處懸空，用銀子碰連接處，用萬用表電壓10v檔位測(cè)ic的14引腳應(yīng)有1v左右的輸出，焊上mic,在14腳的電容7c負(fù)腳點(diǎn)對(duì)地用一耳機(jī)監(jiān)聽，應(yīng)能聽到 mic拾取的話音， 說明ic內(nèi)的音頻放大器已經(jīng)工作；焊接一個(gè)mp3音頻輸入線路，將mic短路，播放mp3中的輕音樂輸入給話筒電路； 將一調(diào)頻收音機(jī)調(diào)在無廣播電臺(tái)處接收無線電話筒

19、的聲音信號(hào)，這樣可避開廣播電臺(tái)的干 擾；調(diào)頻收音機(jī)接收無線話筒的信號(hào)，調(diào)節(jié)振蕩線圈電感1l的匝間距離，使發(fā)射頻率落在 88108 mhz的調(diào)頻頻段內(nèi)，聽收音機(jī)是否有的 mp3播放的音樂；如欲提高發(fā)射頻率，應(yīng)增大 2l的匝間距離，如欲降低發(fā)射頻率，應(yīng)縮小 2l的匝間距 離，若收不到信號(hào)，改變1l匝間距離，或改變13c容量，直到在一個(gè)沒有電臺(tái)的位置上收 到信號(hào)為止；調(diào)整11c容量或調(diào)整2l匝間距離，拉開同接收機(jī)的距離，使距離最遠(yuǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要 求距離，效果最佳為止;適當(dāng)改變發(fā)射天線的長(zhǎng)度，以達(dá)到效果最佳為止，但不要太長(zhǎng)，越短越好。調(diào)試結(jié)果如下：實(shí)際測(cè)試時(shí)如果電源穩(wěn)定，mic懸空處有將近0.9v左右的電壓，基本到達(dá)要求；在 7c負(fù)腳點(diǎn)用耳機(jī)可以聽到聲音；收音機(jī)可以聽到音樂，距離越靠近30m或100m的效果越差，效果還是沒原音樂好； 在大約100m處聽不到效果了?？赡苁亲灾频碾姼芯€圈，效果不穩(wěn)定，要不斷調(diào)試，直到穩(wěn)定。在調(diào)試時(shí)要保證干電池 電壓，