高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告高頻無線話筒

1、高頻電子線路課程設(shè)計(jì)高頻無線話筒姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：專業(yè)：電子信息工程目錄1.緒論31.1摘要31.2開發(fā)環(huán)境介紹32設(shè)計(jì)目的和意義42.1設(shè)計(jì)目的42.2設(shè)計(jì)意義43需求及分析44設(shè)計(jì)方案55設(shè)計(jì)原理及電路55.1設(shè)計(jì)原理55.2電路工作原理65.3具體電路分析65.4原理電路96.電路實(shí)現(xiàn)97.實(shí)驗(yàn)心得10 附錄111.緒論1.1摘要高頻電子線路系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)，特別是無線通信系統(tǒng)中的最基本電路及他們的功能，給出了定性及定量分析這些電路性能的方法。這些電路包括了發(fā)射機(jī)及接收機(jī)中的選頻放大電路、混頻電路、功放電路、振蕩電路、調(diào)制及解調(diào)電路、鎖相環(huán)電路、自動(dòng)增益控制電路及頻率合成電路。本課程

2、的基本知識(shí)教學(xué)目標(biāo)與能力目標(biāo)是：通過理論和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生了解晶體管工作于高頻時(shí)的工作原理，特性參數(shù)及微變等效電路，掌握高頻單元電路的線路組成、基本工作原理、分析方法、技術(shù)要求及一些典型集成電路的實(shí)際應(yīng)用，并且具備一定的理論水平和足夠的實(shí)踐技能，以及使用先進(jìn)仿真軟件的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握電子、通訊技術(shù)的專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能打下基礎(chǔ)。高頻電子線路是一門理論性、工程性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不但應(yīng)該掌握必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且還應(yīng)在分析問題、解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力等方面得到鍛煉和提高。對(duì)于這些能力的培養(yǎng)，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)必須密切聯(lián)系、互相配合，才會(huì)取得比較好的效果。在本

3、課程教學(xué)中應(yīng)從以下幾個(gè)方面來加強(qiáng)這些能力的培養(yǎng)：1 在分析問題的方法上，由常用基本電路入手，講清基本原理，然后適當(dāng)綜合，再應(yīng)用到實(shí)用電路的分析中去。2 注意與實(shí)踐課的配合，在理論課中講清基本原理、典型電路和基本應(yīng)用電路，在實(shí)踐課中學(xué)習(xí)有關(guān)電路的測(cè)試、調(diào)整的原理和方法以及器件的參數(shù)選擇等。3 增加必要的例題和實(shí)用電路的分析。例題著重于問題的分析過程和解題方法的介紹，對(duì)電路實(shí)例的分析則力求由淺入深。1.2開發(fā)環(huán)境介紹 Proteus 7 Professional：是一種常用的通用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA（Electronic Design Automation）軟件。Proteus是世界上著名的EDA

4、工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動(dòng)或人工布線3SPICE電路仿真。同時(shí)也有一些革命性的特點(diǎn)：1互動(dòng)的電路仿真，用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路。可以仿真

5、51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。2.設(shè)計(jì)目的和意義2.1設(shè)計(jì)目的（1）了解無線調(diào)頻話筒的構(gòu)成，并設(shè)計(jì)一小功率調(diào)頻無線話筒。（2）理解和掌握無線調(diào)頻話筒的主要技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法。（3）根據(jù)給出的技術(shù)條件和指標(biāo)，設(shè)計(jì)無線調(diào)頻話筒。（4）能夠獨(dú)立搭接電路、掌握調(diào)試技術(shù)。（5）增強(qiáng)對(duì)課本理論知識(shí)的理解，并提升到實(shí)踐制作當(dāng)中，做到了學(xué)以致用。（6）在設(shè)計(jì)中掌握Proteus 7 Professional的操作過程，并

6、用到實(shí)際的電路仿真當(dāng)中。2.2.設(shè)計(jì)意義本次課程設(shè)計(jì)不僅可以使我們更好地理解調(diào)頻無線話筒的原理，也會(huì)增加我們探索無線電的興趣。如果設(shè)計(jì)不成功或達(dá)不到要求，本次課程設(shè)計(jì)也會(huì)使我們明白實(shí)踐與理論的結(jié)合需要多加練習(xí)，從而認(rèn)識(shí)到自己的不足，在以后的學(xué)習(xí)中加強(qiáng)實(shí)踐?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)會(huì)幫我們提高很多。3需求及應(yīng)用分析：無線話筒用途：1、 無線話筒： 用戶在唱歌、講話或者表演時(shí)可以360度的任意轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，不會(huì)有電線絆腳、扯后腿。2、 無線廣播： 老師在講課時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播，可以無數(shù)學(xué)生用收音機(jī)收叫講課，大大的增加了聽課人數(shù)。3、 無線叫賣器： 在街上推銷商品時(shí)，用無線話筒叫賣具有一定新穎性，會(huì)收到比普通話

7、筒好的廣告效果。4、 無線助聽器： 具有比較好的隱蔽性和安全性，可在遠(yuǎn)處用收音機(jī)耳機(jī)收聽。5、 無線抱警器： 實(shí)現(xiàn)一定距離的無人值守。例如可以在二樓監(jiān)聽一樓之門鎖聲音，起防盜報(bào)警器的作用。6、 無線電子門鈴：由于可無線傳播聲音，因此也可以無線傳播門鈴聲音，配對(duì)還可以改裝成無線對(duì)講機(jī)。7、 無線電子樂器： 將口琴、二胡、吉它等樂器聲音用收音機(jī)接收，或用功放擴(kuò)大播出，可更好欣賞音樂。8、 電子助聽器： 通過調(diào)節(jié)收音機(jī)或者話筒的音量，將聲音放大后再送入耳機(jī)，可以有效的改善老人聽力。9、 聲控小彩燈： 將大功率功放輸出端的音箱改接成瓦數(shù)相當(dāng)?shù)?V,12V汽車電燈泡，調(diào)節(jié)音量合造位置。10、小型廣播電臺(tái)

8、:適合學(xué)校工廠等單位自行舉辦各種節(jié)目，可以播放音樂、新聞、通知等，用收音機(jī)聽。11、電視伴音轉(zhuǎn)發(fā)器：看電視時(shí)用耳機(jī)聽可不影響別人睡覺，但受耳機(jī)線長控制.本裝置則可以不受此限制。4.設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)一無線話筒采用晶體管或集成電路設(shè)計(jì)一無線話筒要求：(1)，額定電壓3.09.0V，電流35mA；(2)，輸出頻率80108MHz左右；(3)，用FM收音機(jī)可以可靠收聽；(4)，接收距離不得小于3米；(5)，采用電抗管或變?nèi)荻O管調(diào)頻；5.設(shè)計(jì)原理及電路5.1設(shè)計(jì)原理什么是無線話筒？簡單地說，它就是一種通過無線電波或其它的方式傳輸聲音的設(shè)備。這種設(shè)備或電路就其原理而言，在很多產(chǎn)品中以各種形式或名稱存在著，如

9、雙工的EarMark無線耳機(jī)HS-4系列型號(hào)就是其中之一。電路板上的電子元件話筒（咪頭）先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)會(huì)去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)。最后，高頻信號(hào)通過天線發(fā)射到空中。因?yàn)槲覀儗l(fā)射頻率設(shè)計(jì)在FM收音機(jī)波段，因此可以配合任何FM收音機(jī)接收到該高頻信號(hào)，并從該高頻信號(hào)還原出聲音信號(hào)，從而完成各種用途。5.2電路工作原理（1）電路原理圖：（2）FM無線話筒原理：MIC先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào),經(jīng)C2耦合給Q的基極進(jìn)行調(diào)制,當(dāng)有聲音信號(hào)的時(shí)候,三極管的結(jié)電容會(huì)發(fā)生變化振蕩頻率發(fā)生變化,完成頻率調(diào)制,即調(diào)頻.再經(jīng)C8耦合給高頻調(diào)諧放大電路對(duì)已調(diào)制的高頻信號(hào)放

10、大,再通過C12、L3和天線TX向外發(fā)射頻率隨聲音信號(hào)變化而變化的高頻電磁波。其中R1為話筒MIC的偏置電阻,一般在2k5.6k選取,R4為集電極電阻.R5為基極電阻,給Q1提供偏置電流.R6為發(fā)射極電阻,起穩(wěn)定Q1直流工作點(diǎn)的作用;Q2,R7,R8,C4,C5,L1,C6,C7組成高頻振蕩電路,R7給Q2基極提供偏流,C5和L1振蕩回路,改變其值可以改變發(fā)射頻率,C4為反饋電容,R8起穩(wěn)定Q2直流工作點(diǎn)作用,C7隔直流通交流電容;Q3,R9,R10,L2,C10,C11組成高頻功率放大電路.R9給功率管Q3提供基極電流, C10和L2放大調(diào)諧回路,和振蕩回路C5和L1調(diào)諧在同一頻點(diǎn)時(shí)獲得最大

11、輸出功率,發(fā)射距離最遠(yuǎn)。5.3具體電路分析（1）話筒MIC：駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音信號(hào)。話筒底部有兩個(gè)接點(diǎn)，用兩根粗銅絲焊牢在PCB印制電路板上。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效

12、應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。并且，外圍電路中需要有相應(yīng)的偏置電阻為其提供偏置。（2）高頻振蕩調(diào)制電路：該部分由晶體管Q2、電阻R7，R8，電感L1，電容C4，C7，C5，C6等組成。其功能是產(chǎn)生高頻載波信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制。L1和C7構(gòu)成LC諧振回路。該回路具有選頻作用，其頻率由公式計(jì)算得出：f = 1/ 2*(LC)-1/2。經(jīng)C3耦合過來的信號(hào)加在Q2基極上，通過基極上變化的電壓改變be結(jié)電容，而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波的調(diào)制。由集電極輸出經(jīng)C8耦合到下一級(jí)進(jìn)行功率放大。高頻振蕩調(diào)制電路（3）功率放大電路：電路由Q3、C10、L2、C11組成，該部分電路為自偏壓電路，無需

13、給b極加偏置電壓，高頻信號(hào)由C8耦合經(jīng)自偏壓電阻R7加到b上放大，電路工作在C類狀態(tài)。L2和C10組成選頻電路，使其諧振在前一級(jí)的工作頻率上，C12為輸出電容，輸出高頻信號(hào)。（4）天線:對(duì)于天線來說，只須設(shè)置一根電線（線狀天線）。一般天線的長度設(shè)定為電波波長的1/2（為了在天線上產(chǎn)生駐波）。如果載波頻率為80MHz，那么波長為： 式中，c是電波的速度（光速）。所以天線的長度為1.9m。但是，這個(gè)電路中如果接1.9m的天線的話，會(huì)發(fā)射很強(qiáng)的電波，有可能超出電波法所規(guī)定的范圍。所以把天線的長度限制在30cm的程度。（5）PCB板圖：說明：話筒MIC可以采集外界的聲音信號(hào)，這里我們用的是駐極體小話筒

14、，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音，同時(shí)這種話筒工作時(shí)必須要有直流偏壓才能工作，電阻R4可以提供一定的直流偏壓，R4的阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒采集到的交流聲音信號(hào)通過低頻放大后耦合到Q2三極管的基極進(jìn)行頻率調(diào)制。三極管Q2采用9018和電容C2、C3、C11組成一個(gè)電容三點(diǎn)式的振蕩器，由三極管Q2集電極的負(fù)載C2、L1組成一個(gè)諧振器，通過C11正反饋電容形成三點(diǎn)式諧振振蕩器原理，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，實(shí)際上是一個(gè)以諧振頻率為基準(zhǔn)的高頻振蕩器。通過調(diào)整圖中元件L1的參數(shù)可以使發(fā)射頻率可以在90MHZ左右，正好覆蓋調(diào)頻收音機(jī)的接收頻率，通過調(diào)整L

15、1的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L1）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調(diào)頻電臺(tái)。發(fā)射信號(hào)通過C13耦合到高頻放大器，由高頻放大器進(jìn)行諧振放大后再通過天線上再發(fā)射出去(實(shí)際電路設(shè)計(jì)中我們?cè)诠Ψ胖凹恿松錁O跟隨器)。由于高頻振蕩器和高頻放大器互相獨(dú)立使得發(fā)射頻率和發(fā)射功率都十分穩(wěn)定。C13將頻率調(diào)制好的載波信號(hào)傳遞到Q3進(jìn)行高頻放大，仔細(xì)調(diào)整L2的值（拉伸或者壓縮線圈L2）可使輸出功率最大！距離最遠(yuǎn)，整個(gè)工作電流最小。這種調(diào)頻話筒的調(diào)頻原理是通過改變?nèi)龢O管的基極和發(fā)射極之間電容來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的，當(dāng)聲音電壓信號(hào)加到三極管的基極上時(shí)，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會(huì)隨著聲音電壓信號(hào)大小發(fā)生同步的變化，同時(shí)使三極管的發(fā)

16、射頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。5.4原理電路6.電路實(shí)現(xiàn) 根據(jù)原理圖及封裝電路板對(duì)無線話筒進(jìn)行焊接. 調(diào)試說明：把FM收（錄）音機(jī)的電源和音量打開，將頻率調(diào)在100MHz左右無電臺(tái)的地方。給無線話筒電路板通上電源，對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)，用螺絲刀調(diào)節(jié)振蕩線圈L1的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機(jī)傳出尖叫聲。再慢慢移開話筒和收音機(jī)距離，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)（或者話筒板）的音量、調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰、距離又最遠(yuǎn)為止。上述步驟分別在88MHz、98MHz、108MHz附近調(diào)試，這樣即使無線話筒發(fā)射頻率存在較大偏差，收音機(jī)也能夠收到。如果收音機(jī)仍不能收到，則應(yīng)檢查元件有沒有裝錯(cuò)，元件是否損壞，電源是否正常工作。

17、（1）注意事項(xiàng)：無線話筒線圈L1匝間距離變近和換容量大一點(diǎn)的電容關(guān)聯(lián)會(huì)使發(fā)射頻率變低；要使發(fā)射頻率變高，就需要采取相反的措施。和L1并聯(lián)的電容變化范圍不可以太大和太小，否則發(fā)射頻率會(huì)偏到離譜，甚至不會(huì)產(chǎn)生高頻發(fā)射信號(hào)（電路不會(huì)起振）。如果想要更遠(yuǎn)的傳輸距商，給收音機(jī)和無線話筒增加更好的天線，并適當(dāng)升高無線話筒的電源電壓。簡易型無線話筒中的L2用鐵線短路；調(diào)節(jié)增強(qiáng)型無線話筒中的L2、L3可以使距離會(huì)達(dá)到最遠(yuǎn)。（2）電路調(diào)整與改進(jìn)：采用電容三點(diǎn)式，簡單可靠，起振容易。但一級(jí)放大電路雖然達(dá)到我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)，但是抗干擾等功能仍然有印象，畢竟這是用較少的一些分立元件組成的一個(gè)高頻電路。我們將R1偏置電阻

18、的阻值減小使其對(duì)接收靈敏度提高，經(jīng)測(cè)試，達(dá)到15.20m的聲音信號(hào)仍能正常接收（溫度：20.0），而且這是在有很多電磁干擾的環(huán)境下進(jìn)行的測(cè)試，測(cè)試效果良好。天線輸出距離選頻回路較遠(yuǎn)，由于板子已經(jīng)焊好，我們使用面包板進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)天線距離選頻回路越近時(shí)，收音機(jī)的接收效果越好。經(jīng)測(cè)試還發(fā)現(xiàn)，將電源等有源元件與其他元件分開距離較大擺放時(shí)，接受的效果較好，頻率較穩(wěn)定，抗干擾能力提高近20%，頻率抖動(dòng)不大。為此我們選擇了將天線與電源分在兩邊擺放。7.實(shí)驗(yàn)心得通過這次高頻課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了調(diào)頻無線話筒的設(shè)計(jì)，更重要的是通過這次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了課堂上所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，鞏固與擴(kuò)充了高頻電子線路所學(xué)的內(nèi)容。通過一次調(diào)頻無線話筒設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練