调频无线话筒课程设计

目录摘要.................................................................................................................................................11.绪论............................................................................................................................................12.设计方案....................................................................................................................................22.1设计方案..........................................................................................................................23.系统设计及元件选择..................................................................................................................23.1驻极体话筒（音频收集及放大）..................................................................................23.2振荡以及调频发射..........................................................................................................33.3系统总电路及原理..........................................................................................................64.电路仿真....................................................................................................................................65.实物的制作与调试....................................................................................................................86.心得与体会................................................................................................................................10参考文献.......................................................................................................................................11附录...............................................................................................................................................12武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书1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。关键词：无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试1.绪论武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书2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电器产品也不例外，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分别的现状，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，以巩固刚学完的高频相关知识，同时提高电子制作的爱好。2.设计方案2.1设计方案设计无线话筒的方案很多，这里无线话筒就相当于一个小型的语音调频发射，它主要包括音频收集，音频放大，载波振荡，调制电路，还有天线发射几部分。由于无线话筒并不需要很大的距离，所以功率放大的部分就不用加了，图2.1是大概的一个系统的总框图。图2.1系统框图3.系统设计及元件选择3.1驻极体话筒（音频收集及放大）我们需要做的是一个无线话筒，则音频信号的收集是必不可少的。由于一般的音频信号转化成电信号很微弱，那就要考虑到放大的问题，这样才能使电路更灵敏。但是我们为了简化电路，这里就采用了驻极体话筒，驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、音频收集音频放大调频本地振荡武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书3价格低的特点，被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。图3.1为驻极体话筒的外形，内部，以及电路符号。图3.1A图为驻极体话筒外形，B图为驻极体内部结构，C图为原理图符号如图可见驻极体话筒本身内部实际藏有一枚FET，FET将话筒前振膜之电容变化放大，所以这也就是驻极体话筒很灵敏的原因。因此，如果选用了驻极体话筒，音频收集以及音频放大的部分就用驻极体话筒就可以完成，大大的节省了材料和成本，并且驻极体话筒工作在0.5-1.5V之间，可以直接往基极与发射极上接就可工作。3.2振荡以及调频发射根据天线理论可知，天线长度达到辐射波长的41时才能达到一定的辐射效率，所以一般的语音要辐射出去就必须要架设很长的天线，这是极不明智的，对于无线话筒这样的小图A外形图B内部结构图C原理图符号武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书4东西就更不现实了，所以我们需要把信号调制到高频上去，那这就需要用到振荡器，也就是本地振荡，简称本振，产生一个高频振荡，然后用调制的方法将音频信号调制到高频，然后发射出去。图3.2振荡调频发射电路如图3.2就是我们的一个振荡调频以及发射电路，由于无线话筒主要在室内工作，所以不需要太大功率，也就不需要专门的功率放大了。R1为偏置电阻，主要让三极管工作在一定区域，由于我们采用的是3V的电压，而且要求工作电流在10—15mV，所以采用了2K的电阻，去掉发射结的压降，让工作电流在10-15mV这样，达到比较大的辐射效率。三极管我们就采用了9018，这个一个性能比较好的高频管，查表可知MHzfT700，完全够我们所要求的90MHz，并且噪声小，用来处理语音类的东西还是比较好的。武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书5图3.3等效高频电路如图3.3是电路的等效高频电路，图中ceC为集电极与发射极间的电容，beC为发射结的结电容，可见电路可看成一个一般的电容三点式振荡器，反馈主要由ceC和beC组成，而1C和1L构成振荡回路，确定主要的工作振荡频率。由11021CLf，且pC101，0f为90MHz左右，这样就可以确定电感了，由于电感元件不好买，并且振荡的中心频率还受到三极管内部的影响，所以会产生不准的，并且为了后面测试时候方便调试，我们选择了自己绕电感，从网上下载了一个算自己绕电感值的软件，计算如图3.4。由计算公式得，频率大概在95MHz左右，不过不要紧，后期可以作微调，微调也很图3.4电感计算武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书6简单，把电感线圈拉长则电感值减小，则频率增大，压缩线圈电感值就增大，则频率减小。3.3系统总电路及原理如图3.5为设计的总电路图，采用了3V电源供电，即两个干电池即可驱动工作，1S为话筒开关，1D则为工作指示灯，2R是其工作偏置电阻，2C是过滤电容。在此电路中，我们不采用一般的变容二极管进行调频，这样会使电路变得更加复杂，我们采用了简单实用的方法，那就是根据了三极管发射极PN结的电容效应，即beC会随着输入的语音信号的改变而同步改变大小，从而改变整个回路的电容值，类似于变容二极管，这样就改变了整个电路的工作频率，从而实现调频。由于驻极体话筒工作在0.5-1.5V之间，所以我们直接把驻极体接在三级管的基极和发射机之间，使得语音信号直接输入三极管调频发射出去。该无线话筒具有使用电压低、受话灵敏、制作简易的特点，能拾取距话筒0.5m以外的轻微讲话声，在无干扰的情况下理论有效距离20m左右，符合课设的基本要求。图3.5总电路图4.电路仿真武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书7电路仿真采用了Multisim12，刚发布没几天的软件就下载安装了，遗憾的是没有9018这个管子，只有采用与其性能相近的代替了，仿真电路图如图4.1。由于找不到9018仿真，所以出来的波形不是很好，但是还是有波的，频率也还是有的，说明电路还是起振了的，也就是说实际上是能工作的。示波器所测如图4.2，频率计所测如图4.3。故仿真只能当做参考，也不可以全信，主要理论上可以的话，经过实践做出电路来如果可以的话那就是好用的。图4.2示波器波形图4.1仿真电路图武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书8图4.3频率计频率5.实物的制作与调试由于电路不是很复杂，所以焊制起来也不是很困难，所以电路很快就焊制好了，如图5.1就是焊好的电路。电感我们用了自制的线圈代替，按照前面的计算，我们用0.8毫米的漆包线在合适的武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书9图5.1实物图笔上密绕6圈。用小刀将线圈两端刮去漆皮后镀锡，点上一些石蜡油固定线圈然后抽出笔，形成空心线圈，然后拉伸成需要的长度，线圈也可见图5.1。天线就用了一般的导线替用，如果按照最佳辐射效率来算，90MHz频率的天线在83cm左右，这天线也还是比较长的，对于我们也不太必要，由于我们无线话筒主要在室内或者不远距离使用，也不需要太大的距离，所以我们天线取10cm到15cm就能得到一定的效果，就实用价值来说而且还比较好装配。然后就是测试阶段了，由于是调频电路，并且在90MHz左右，所以测试起来还是比较好测试的，就用一般的收音机当做接收就可以了。把焊好的电路接上两个电池，也就是3V，就可以进行测试了。打开收音机，将频率调至90MHz到100MHz间任意的一个频率,最好是找有频道的，然后轻轻的弹一下电感线圈，看是否会有信号的波动，若有则说明振荡器起振正常了，因为对于做好点电路的工作频率我们尚不清楚，而且起不起振也不是很清楚，如果没起振那就检查是不是电路的问题了。然后就是寻找工作频率了，就要在80MHz到110MHz间慢慢调大寻找，按照我调的经验是这样的，当调到一个地方有很大的噪声，接着载调大或调小一点然后噪声突然没了，很安静的，杂声很小，那差不多就是这个频率了，这时可以碰一碰天线，若信号有干扰，那么频率就找对了，说明振荡部分是工作正常的，有载波。这个时候就可以向话筒吹气或者说话，看收音机有没有反应，有反正就说明话筒部分也正常，若没反应，则是话筒部分的问题，检测一下是不是接反了或者其他原因。测试能工作后就是性能测试了。打开手机放歌然后放在实物旁边，用收音机找准频率听得很清晰后，手持收音机慢慢远离实物，当逐渐听不清楚所放音乐或者窜到其他台时停下来，看看能工作的距离，实测