搜索
1一、绪论一、选题背景音箱，在我们日常生活中随处可见，如果我们把显示器比喻成多媒体设备的眼睛，那么音箱就是多媒体设备的嘴巴。音箱给我们带来美妙的声音，质量好的音箱不仅仅使声音播放效果良好，更重要的是，它能将电影以及音乐中所有的能量和激情全部传递给你，让你有身临其境的感觉。随着多媒体技术的发展，音箱从最初的2．0双声道发展到现在的7．1声道。从单一的“发声器”发展到时下的多媒体用途，从普通的立体声音效技术发展到目前的DTS、EAX4、THX等复杂的环绕音效技术，跟随这些进步而来的却是大量繁杂如蜘蛛网般的连线。为音箱布线时候既要考虑音箱的摆位，还得考虑线路的问题，有时甚至不得不穿墙凿壁。还有另一个不便在于，当我们要在阳台或客厅欣赏电脑中的音乐时，要怎么做呢？将电脑旁的音箱音量调大，让声音跨越房间“飘”到耳朵里?这样恐怕会严重干扰到他人。随着人们生活水平不断提高，在选择各种家电产品的时候，己经从简单的使用需要逐渐向简洁、美观、个性化发展，显然传统音箱繁复的连线显然无法满足人们对简约、时尚的追求。但无线传输技术出现，使得人们向无线领域迈进，逐渐摆脱连接线或是传输线缆的束缚。二、无线音箱的运用及意义自上世纪90年代中，世界著名音响制造商美国雷克顿公司成功地推出了无线音响系统以来，无线音箱又有了许多进步，现在市面上已经出现了许多无线音箱，它们使用的技术几乎都是基于2．4GHzISM(IndustryScienceMedicine，工业／科学／医疗)这一全世界公开通用的无线频段。从设计上来看主要分为两种，一种是使用特定发送装置，并在音箱上装配相应接受装置的产品。另一种则是以蓝牙A2DP(AdvanceAudioDistributionProfile)协议为基础的产品。前一类产品支持点对点或点对多点的传输模式，并具有多个可选的频点。为避免在2．4GHz公共频段上容易出现的干扰对音质的影响，这类产品通常具有频点选择功能(俗称“跳频”功能)，如果在工作过程中出现较大噪音，即在当前频点存在干扰影响输出音质时，可选择新的工作频点，以保持产品良好的使用效果。无线音频传输模块产品包括发送和接收两个模块，发送模块被植入音源设备或做成独立的发送装置与音源设备相连，通过无线传输技术在接收模块一端接收音频数据，并通过解码、校验等处理，输出高品质的立体声音频数据。不过，它的缺点在于无法和流行的蓝牙音频设备进行连接。后一类产品通过蓝牙A2DP协议进行无线音频信号传输，同样具有“跳频”功能，更适合与同样支持A2DP协议的音源设备相连(如蓝牙音乐手机)。A2DP协议能够让两个同样支持蓝牙音频传输的装置互相连接，无论是蓝牙1．1或1．2版，都能传输16bits，44．1kHzCD音质的音频信号。二、设计理论基础1、系统框图22、工作原理分析无线信号发射无线信号接收电子电位器功放红外发射红外接收单片机3调频与调幅调频：它是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化（瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系），而振幅保持恒定的一种调制方式。音频信号的改变往往是周期性的，一个最容易理解音频调制技术的范例是小提琴和揉弦，揉弦通过手指和手腕在琴弦上快速颤动，使琴弦的长度发生快速变化，从而最终影响小提琴声音的柔和度。与“FM无线电波”相同，“FM合成理论”同样也有着发音体（载体）和调制体两个元素。发音体或称载波体，是实际发出声音的频率振荡器；调制体或称调制器，负责调整变化载波所产生出来的声音。载波频率、调制体频率以及调制数值大小，是影响FM合成理论的重要因素。最基本的FMinstrument包括两个正弦曲线振荡器，一个是稳定不变的载波频率fc（CarrierFrequnecy）振荡器；一个是调制频率fm（ModulationFrequency）振荡器。载波频率被加在调制振荡器的输出上。载波振荡器是一个带有fc频率的简单的正弦波频率，当调制器发生时，来自调制振荡器的信号，即带有fm频率的正弦波，驱使载波振荡器的频率向上或向下变动，比如，一个250Hz正弦波的调制波，调制一个1000Hz正弦波的载波，那么意味着载波所产生的1000Hz的频率，每秒要接受250次的影响产生的调制。制体和载波体都是有频率、振幅、波形的周期性或准周期性振荡器。在频率调制技术中，调制体的振幅同样对频率调制起关键作用，调制体振幅影响着载波频率调制后变化的深度，假如调制信号的振幅是0，就不会出现任何调制，因此说，就像在振幅调制（AM）中，调制体的频率对载波体的振幅有影响一样，在频率调制（FM）中，载波的频率变化同样受调制体振幅大小变化的影响。因此，在频率调制过程中，我们可以发现：1.调制体的频率影响载波体的频率的速度变化。2.调制体的振幅影响载波频率的深度变化。3.调制体的波形（或音色）影响载波频率的波形变化。4.载波体的振幅在频率调制过程中保持不变。调幅：英文是AmplitudeModulation（AM）。调幅也就是通常说的中波，范围在503---1060KHz。调幅是用声音的高低变为幅度的变化的电信号。距离较远，受天气因素影响较大，适合省际电台的广播。调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了。由于本文制作无线音箱，而调频制具有良好的抗噪声能力，所以选用调频方式。中心频率：Wc=1/(LC)^1/2为不加调制信号时的振荡频率。调制度失真度无线信号发射模块1、无线发射芯片——BA14041.1、芯片BA1404简介BA1404/1404F是日本东洋电具制作所（RohmCo.Ltd.）生产的调频立体声发射集成电路。此电路将立体声调制、FM调制和RF放大器等功能集成在一个芯片上。仅仅需要很4少的外围元器件就能够获得良好的立体声调频信号。1.2、芯片BA1404主要特点①采用低电压、低功耗设计，电压在1V至3V之间，典型值为1.25V，最大功耗500mW，静态电流为3mA。②立体声调制、FM调制、RF放大等多个功能集成在一国芯片上，所需外围元件少。③两声道分离度高，典型值为45dB。④输入阻抗为540Ω（fin=1kHz），输入增益为377dB（Vin=0.5mV）。⑤典型射频输出电压为600mV。1.3、芯片BA1404引脚功能及工作原理BAl404的引脚功能如表1所列，图1为BA1404结构功能框图它主要由前置音频放大器(AMP)，立体声调制器(MPX)，FM调制器及射频放大器组成。图1BA1404结构功能框图◆引脚功能引脚名称功能1R-CHINPUT右声道音频输入2AFBIAS音频放大器偏置3AFGND音频放大器地4OSCBIAS38kHz振荡器偏置5、6XTAL晶振7RFOUT射频放大器输出8RFGND射频放大器地9、10OSC射频振荡网络11VREF基准参考电压12MODIN调制信号输入端13PILOTOUT导频信号输出端14MPXOUT双声道复合信号输出端15VCC电源16、17MPXBALANCE声道平衡518L-CHINPUT右声道音频输入◆极限参数参数符号极限值单位电源电压VCC3.6V耗散功率Pd500（注）mW工作温度范围Topr-25至75℃存储文档范围Tstg-50至125℃表1BA1404引脚功能及极限参数立体声前置级分别为两个声道的音频放大器。输人为05mV时，增益高达37dB，频带宽度为19kHz。如输人信号中存在频率高于19kHz的成分，则必须在输人端加一个低通滤波器，否则两个声道的分离度会下降。在立体声调制组．振荡器输出的38kHz信号用于立体声调制。通常在16、17脚接一可调电阻，以获得最佳的通道分离度。立体声混合信号(MPX输出信号)与导频输出信号(PILOTOuT)合成后的调制信号通过12脚进人射频振荡器并对载波进行FM调制，经射频放大后输出射频信号，射频信号的典型值在600mv左右。BA1404内部还提供了一个参考电压单元VR。采用低电压、低功耗设计，电压在1V至3V之间，典型值为1.25V，最大功耗500mW，静态电流为3mA。两声道分离度高，典型值为45dB。输入阻抗为540Ω（fin=1kHz），输入增益为377dB（Vin=0.5mV）。典型射频输出电压为600mV。立体声音频信号经加重和匹配网络由1、2脚输入，经放大后进入FM立体声混合器，产生一个由L+R主信号和L-R的副信号组成的立体声复合信号经缓冲放大后从14脚输出（16、17脚可对复合信号的参数调节，可控制左右平衡度）；4、5、6脚的外部分立元件与内部电路组成38KHZ振荡器产生38KHZ信号经缓冲放大后分别供给混合器和1/2分频器，38KHZ信号经分频器得到一个19KHZ的导频信号从13脚输出；从13、14脚输出复合信号和导频信号经匹配网络由11脚进入FM调制器（9、10脚的外围分产元件确定振荡频率）产生一个调频信号，经放大后由7脚输出；2脚为AF偏置，3脚为AF接地点，8脚是RF接地点，15脚为电源正极。(注：11脚输出一个参考电压方便外围分立元件对振荡频率进行控制，这里没采用。)第7脚的信号最后经μpc1651放大输出。由于本文使用FM调频作为发射信号，且BA1404芯片立体声调制、FM调制、RF放大等多个功能集成在一个芯片上，所需外围元件少，而且引脚少，所以选用BA1404芯片。1.4、以BA1404为主体的无线发射电路6发射电路设计注意以下几点：(1)为了能够使发射机和FM接收机的频率响应相互匹配，在输人端需加预加重网络．其时间系数为5of％。(2)在l3、l4脚，立体声调制器输出的立体声混合信号和导频信号进行合成时．有可能造成立体声通道的分离度恶化．所以必须注意l2、13、14脚外围元件的值。(3)OSC振荡网络的输出频率范围如果在76～108MHz内，可在D5mm的铁芯上用oo5ram的漆包线绕25圈左右，使clj的电容值为47pF。7脚上的RF匹配网络也应如此。(4)为了简化应用，可以采取以下措施：●将16、17脚悬空。因为集成块内部已经保证了较高的通道分离度，接可调电阻只是为了优化。●不用变容二极管微调发射频率，在变容管处直接短路，这样．可以省去R3和D1。●可以略去7脚上的RF匹配网络，直接和VCC相接图2所示的BA1404应用电路的发射范围可以达到方圆数百米，如果再想加大其发射距离，可以在射频输出端再加一射频放大器，可以用分立元件，也可以直接选用MAXIM公司的RF功率放大电路MAx26l1或MAX2650，它们都适合与BA1404匹配。72、无线接收芯片——MC33672.1、芯片MC3367简介MC3367是一种新颖的低电压调频接收芯片，它由振荡器、混频器、中频放大器、中频限幅器和正交鉴频器等组成。由于该芯片具有电源电压低、灵敏度高、功耗低、低电压监视等特点，所以在频率为75MHz的窄带音响设备和数据接收系统中广泛应用。同时，也成为无绳电话等通讯设备中的首选器件。2.2、芯片MC3367主要特点①电源电压低；②灵敏度高；③信噪比为12dB时，信号源灵敏度为0．5V；④功耗低、输入频带宽；⑤具有线性稳压电源；⑥具有工作和备用两种工作状态；⑦内含自偏置音频缓冲器和电压增益为3．2的数据缓冲器；⑧内含低电压检测电路；⑨内含频移键控(FSK)的数据整形比较器：；⑩采用标准28脚表面封装(SOIC)。2.3、芯片MC3367引脚功能及工作原理MC3367的引脚功能如表2所列，图2为MC3367内部功能框图，它主要由主要由低电压监测电路、数据缓冲器、音频缓冲器、比较器、基准电压源、线性稳压器、正交解调器、中频放大器和混频器组成。图2MC3367结构功能框图引脚序号引脚功能引脚序号引脚功能1混频器耦台15比较器输出2混频器输出16接收允许83混频器输入17Vreg4振荡器耦台18Vcc5振荡器基极191.2V选择6振荡器发射极20低电压(电池