小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

電氣與電子信息工程學(xué)院《小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作》課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級(jí)：2011電子信息工程①班學(xué)號(hào)：201140210106姓名：査飛指導(dǎo)教師：艾青、夏術(shù)泉設(shè)計(jì)時(shí)間：2014年11月10日—2014年11月28日設(shè)計(jì)地點(diǎn)：K2高頻實(shí)驗(yàn)室-3-目錄TOC\o"1-3"\h\u25548《小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 -1-22896小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 -3-18138一：課題名稱： -3-29519二、設(shè)計(jì)目的： -3-12486三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 -3-3343四、設(shè)計(jì)進(jìn)度表 -4-25237五、設(shè)計(jì)過程 -4-270231、方案論證 -4-10739（1）、方案（一) -5-25858（2）、方案（二）

-5-29539（3）、方案（三）

-6-12074（4）、方案確定 -6-17812、設(shè)計(jì)原理 -7-25313(1)音頻收集模塊 -7-30505(2)

音頻放大模塊 -7-3162(3)載波振蕩模塊 -8-14363(4)

直接調(diào)試模塊

-8-3725六、調(diào)試

-9-27397七、課程設(shè)計(jì)心得 -9-10576八、附錄 -10-10516附錄一：電路原理圖 -10-22848附錄二：PCB圖 -10-4739附錄三：元器件清單 -11-16598附錄四：參考文獻(xiàn) -11-16701課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 -12-

此電路由晶體管VT1和VT2、電阻R2、電感L、電容C2和C3等組成，其功能是產(chǎn)生高頻載波并進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。L與C2構(gòu)成LC諧振回路，該回路具有選頻作用，兩個(gè)晶體管VT1、VT2的集電極與基極互相交叉連接，并與L、C2選頻回路組成高頻振蕩器。經(jīng)C1耦合過來的音頻信號(hào)加在VT1集電極(也就是VT2基極)，對(duì)高頻振蕩信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)C3耦合至天線輻射出去。發(fā)射頻率取決于LC諧振回路諧振頻率，調(diào)節(jié)L或C2的大小即可改變發(fā)射頻率。

此方案電路比較簡(jiǎn)單，在電路搭接的過程中發(fā)現(xiàn)他的抗干擾能力差，特別是有人靠近的時(shí)候，漂頻現(xiàn)象比較嚴(yán)重。（2）方案（二）

C8是電源旁路電容。R1是MIC的偏置提供話筒的靜態(tài)工作點(diǎn)。R1現(xiàn)MIC構(gòu)成了拾音回路。C1、C2起聲音信號(hào)的耦合作用。R2、D1、D2組成限幅電路，防止話筒在近距離時(shí)輸入信號(hào)過大而失真嚴(yán)重。R3、R4用于提供Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)。C3、C4、C5、C6、L1、Q1構(gòu)成振蕩、放大。C7將信號(hào)耦合到天線。天線則將已經(jīng)過調(diào)制的聲音信號(hào)發(fā)射出，本電路由3V供電，用兩只1.5V的電池即可。（3）方案（三）

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2K—5.6K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)獲得最大輸出功率，發(fā)射距離最遠(yuǎn)。方案確定考慮到制作的效果性，所以最終選擇方案三，因?yàn)槠渲谱鞒鰜淼男Ч麜?huì)好很多，并且比較簡(jiǎn)單

3.設(shè)計(jì)原理

(1)音頻收集模塊

一個(gè)無線話筒，則音頻信號(hào)的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個(gè)小巧的無線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高。據(jù)介紹，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號(hào)通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外，駐極體話筒內(nèi)實(shí)際藏有一枚FET，可視之為一級(jí)，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。

2、設(shè)計(jì)原理輸入20Hz-2000Hz的音頻信號(hào)，通過音頻放大電路放大后加入載波進(jìn)行調(diào)制，由天線發(fā)送出去，在接收機(jī)端接收到后進(jìn)行濾波，解調(diào)，再由音頻放大電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器將音頻信號(hào)無失真的還原。硬件系統(tǒng)方框圖如下：音頻收集模塊一個(gè)無線話筒，則音頻信號(hào)的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個(gè)小巧的無線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高。據(jù)介紹，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號(hào)通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外，駐極體話筒內(nèi)實(shí)際藏有一枚FET，可視之為一級(jí)，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。音頻收集模塊

音頻放大模塊這個(gè)模塊是對(duì)所收集到的音頻信號(hào)進(jìn)行無失真地放大，為下面的調(diào)制做準(zhǔn)備。因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中，由于諸多因素，所收集到的聲音（即音頻信號(hào)）都經(jīng)過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進(jìn)入調(diào)制模塊來與本振進(jìn)行調(diào)制，需要將其音頻信號(hào)來進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯髞磉_(dá)到相關(guān)匹配。另一方面，這個(gè)無線話筒也是一個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，發(fā)出的信號(hào)又要經(jīng)過大自然的無數(shù)干擾才會(huì)得到接收，若原始信號(hào)的能量就不夠強(qiáng)烈，那么接收端的信號(hào)就無從談起了。所以只有對(duì)其原始的音頻信號(hào)進(jìn)行充分放大，達(dá)到相應(yīng)要求之后，再發(fā)射出去。接收端才能夠正常進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)原始的音頻信號(hào)。這里的音頻放大模塊采取的是基本的三極管甲類的放大。R2=10kΩ是三極管的基極偏置電阻，給三極管提供電流，使其三極管始終工作在甲類無失真的放大狀態(tài)，達(dá)到最好的放大效果。R1=30OΩ是直流反饋電阻，是穩(wěn)定三極管的工作狀態(tài)。音頻放大模塊載波振蕩模塊一個(gè)調(diào)頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，載波振蕩（即俗稱本振）模塊更是必不可少的。根據(jù)電磁場(chǎng)理論可以知道，通過天線發(fā)射的信號(hào)需要與天線匹配，即天線的長(zhǎng)度要大于信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。而音頻信號(hào)的頻帶是20Hz至20kHz，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是15至15000km。制造出巨大的天線是不合適的，所以我們需要一個(gè)高頻載波來將我們的音頻信息“裝載”上去，再進(jìn)行發(fā)送?；谶@樣的理論基礎(chǔ)，我設(shè)計(jì)的是高頻三極管與C2、C3、C5所構(gòu)成的一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器。通過調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率。載波震蕩模塊(4)

直接調(diào)試模塊

將已經(jīng)放大的音頻相關(guān)信號(hào)和載波振蕩產(chǎn)生的高頻載波信號(hào)進(jìn)行疊加，發(fā)射信號(hào)通過C4耦合到天線上再發(fā)射出去。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)射頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。六、調(diào)試

把FM收音機(jī)的電源和音量打開，將頻率調(diào)在80MHz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)，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。本人的實(shí)物發(fā)現(xiàn)是在102MHz的時(shí)候效果最好，頻率一般是在80MHZ-110MHZ之間。課程設(shè)計(jì)心得課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。附錄附錄一：電路原理圖附錄二：PCB圖附錄三：元器件清單元器件及位號(hào)清單位號(hào)名稱型號(hào)及規(guī)格數(shù)量R1、R2、R4、電阻22K3R31.5M1R52001C1、C2、瓷片電容1022C3151C451C6101C72211C5電解電容100U1Q1三極管90181Q290131L1電感9T1天線50cm1話筒1電路板1附錄四：參考文獻(xiàn)1、張肅文.《高頻電子線路》北京：高等教育出版社，2000.2、南利平.《通信原理》北京：清華大學(xué)出版社，2002.課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名査飛學(xué)號(hào)201140210106專業(yè)班級(jí)2011電子信息工程1班課程設(shè)計(jì)題目：小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：為什么要對(duì)原始音頻信號(hào)進(jìn)行放大？因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中，由于諸多因素，所收集到的聲音（即音頻信號(hào)）都經(jīng)過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進(jìn)入調(diào)制模塊來與本振進(jìn)行調(diào)制，需要將其音頻信號(hào)來進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯髞磉_(dá)到相關(guān)匹配。另一方面，這個(gè)無線話筒也是一個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，發(fā)出的信號(hào)