調(diào)頻無線話筒課程設計

1、本科學生畢業(yè)論文（設計）題目調(diào)頻無線話筒系另y電子工程系專業(yè)電子信息工程學生姓名丁砥學號117011指導教師吳彬 職稱論文字數(shù)5929完成日期2015 年3月12 日無線調(diào)頻話筒丁砥，電子工程系摘 要：通過高頻電路的學習，設計無線調(diào)頻話筒電路，這些電路包括了發(fā)射機及 接收機中的選頻放大電路、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、自動增益控制電路及頻率合成電路。本畢業(yè)設計的基本目標是：通過理論和動手實踐，使我們了解晶體管工作于高頻時的工作原理，特性參數(shù)及微變等效電路，掌握高頻單元電路的基本工作原理、線路組成、技術要求、分析方法及一些集成電路的實際現(xiàn)實應用，并且具備一定的理論

2、水平和足夠的實踐技能，為進一步學習通訊技術的專業(yè)知識和職業(yè)技能打下基 礎。關鍵詞（35個）：無線調(diào)頻話筒、高頻電路、放大電路英文題目 Wireless FM Microph one學生姓名、系別（英文）：DingDi、Dept.of Electronic Engineering英文摘要High Freque ncy Circuit systematic in troductio n to com muni cati on systems,particularly wireless com muni cati on systems and their basic fun cti onof the

3、circuit, give n the qualitative and qua ntitative an alysis of these methodsof circuit performa nee. The circuit in eludes a tra nsmitter and receiver in frequency selective amplifier, mixer circuits, power amplifier, oscillation circuit, modulati on and demodulati on circuits, phase locked loop cir

4、cuit, automatic gain con trol circuits and freque ncy synthesis.The basic design of this course are: the theory and practice through teaching, so we know whe n the tra nsistors operate at high work ing principle, characteristics and micro-depe ndent equivale nt circuit parameters, frequency con trol

5、 circuit of the line unit compositi on, the basic working prin ciple methods, tech ni cal requireme nts, and some typical IC, and have a certa in theoretical level and eno ugh of the practical skills, com muni cati on techno logies for the further study of expertise and professi onal skills basis.英文

6、關鍵詞 _Wireless FM?Micrphone,high frequency circuit,?amplifyingcircuit一、 緒論高頻電子線路是一門理論性、工程性和實踐性都很強的課程。學生通過本課程的學習，不但應該掌握必要的基礎理論知識，而且還應在分析問題、解決問題和 實際動手能力等方面得到鍛煉和提高。對于這些能力的培養(yǎng)，理論教學與實踐教學 環(huán)節(jié)必須密切聯(lián)系、互相配合，才會取得比較好的效果。本次畢業(yè)設計是作為高頻電子線路課程的總結與實際實踐，目的是使學生進一 步理解課程內(nèi)容并綜合大學課程，基本掌握高頻電子線路設計和調(diào)試的方法，增加 模擬電路應用知識，培養(yǎng)學生實際動手能力以及分析

7、、解決問題的能力。按照本學 科教學培養(yǎng)計劃要求，在學完專業(yè)基礎課電路與電子技術后，應安排課程設計教學 實踐項目， 其目的是使學生更好地鞏固和加深對專業(yè)基礎知識的理解， 學會設計中、 小型電子線路的方法，獨立完成調(diào)試過程，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，提高學 生電路分析和設計能力。通過實踐教學引導學生在理論指導下有所創(chuàng)新，為日后工 作實踐奠定基礎。本次畢業(yè)設計學生選擇設計制作調(diào)頻發(fā)射機（調(diào)頻無線話筒），要求是分析高 頻發(fā)射系統(tǒng)各功能模塊的工作原理，提出系統(tǒng)的設計方案，對設計方案進行仿真， 電路板焊接，對電路進行調(diào)試。在此方案上進行創(chuàng)新設計，如改善電路性能；故障 分析；對系統(tǒng)進行仿真分析等。本次畢業(yè)

8、設計調(diào)頻無線話筒，發(fā)射頻率在90MHz左右，電路設計成功話可利用FM調(diào)頻收音機可以實現(xiàn)短距離接收。在電路設計的過程中，本小組采用了 NI 公司的 Multisim 11.0 進行電路仿真， 并用Altium Designer 9.4進行原理圖及 PCB圖的繪制。電路介紹2.1 電路技術指標1) 基本要求：(1) 載波頻率90MHZ付近，用收音機FM段接收。(2) 在聲音被清晰接收的前提下，發(fā)射距離5m( 3 )電源電壓 6V。( 4)音質(zhì)清晰，發(fā)射較遠2) 發(fā)揮部分：( 1 )自制印刷電路板。( 2)設計過程中使用仿真軟件進行電路仿真2.2 制作與焊接由于高頻線路中，導線間的干擾較大，為了見效

9、干擾，焊接時要注意導線盡量 避免平行，且盡量減少接觸等，接地線連接時要注意獨立接地，以減少干擾。還有 很多細小的環(huán)節(jié)都不容忽視，對于高頻電路更是如此，比如：電感不應該平行放 置，以免造成互感干擾；天線與金屬外罩不要接觸。為了提高制作效果，在安裝制 作前，我們都用萬用表篩選一下各個元件的質(zhì)量，有條件的話將各瓷片電容用電容 表測量一下電容量，這樣就萬元一失了。安裝的先后順序是電感線圈、電阻器、電容器、高頻三極管、話筒和撥動開 關、電池卡子。將電阻器、電容器等元件分類集中安裝的目的是減少差錯和防止元 件的丟失。以上元器件的插裝孔位請認真對照PCB圖來確定。電感線圈的兩個引出端首先刮除表面上的絕緣漆，

10、然后上好錫，插裝時要貼近電路板并牢固焊接，如有 虛焊，振蕩會不穩(wěn)定，工作也會不正常。三極管盡可能最后安裝的目的是盡量減少焊接中靜電、熱量對管子的損害，插裝時注意極性同時盡量貼近電路板駐極體話筒用兩根導線焊接引出，焊接到電路時注意極性，將焊好線的話筒固 定在電池架上。電池正極片和負極簧都插裝在電池夾的相應處，并用紅色、黑色導 線分別焊接在正極片和負極簧上，并引出焊接到電路板上。焊接完畢，仔細檢查電路是否有虛焊、假焊和短路的地方。電阻是否有阻值接 錯的，柱極體的正負極是否正確，三極管的e、b、c 腳接對了沒有等。逐步分析，發(fā)現(xiàn)錯誤及時糾正，以免通電后燒壞元件。三、 電路設計2.3 單元電路選擇（框

11、圖）該電路涉及到的技術有：高頻電容三點式振蕩電路，功率放大器 （采用共射極接 法，增益高，效率高 ） 等，調(diào)頻發(fā)射電路的方框圖如下：a）調(diào)頻振蕩器低頻小信號部分只是將調(diào)制信號不失真的略作放大，直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中，調(diào) 頻振蕩器的電路形式主要有晶體振蕩器直接調(diào)頻，電抗管調(diào)頻、變?nèi)荻O管調(diào)頻。 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路的優(yōu)點是提高了振蕩器中心頻率的穩(wěn)定性；電抗管調(diào)頻電 路與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路相比，要復雜一些?？紤]到本設計任務要求中心頻率的穩(wěn) 定性不咼（10-3/分鐘），用LC振蕩器就可達到； 另外，我們選擇了電抗管調(diào)頻電 路。所謂電抗管，就是由一只晶體管或場效應管加上由電抗和電阻元件構成的移相 網(wǎng)絡組

12、成。它與普通的電抗元件不同，其參量可以隨調(diào)制信號而變化。電抗管的放 大器件可以是電子管、晶體管或場效應晶體管；移相電路也有多種型式（如RC或RL移相網(wǎng)絡），其作用是使放大管 T1的輸出阻抗Ze二U0/IC具有一個電抗分量 Xe, 當Xe隨 而變化時，即可獲得調(diào)頻信號。采用不同的移相電路，等效電抗Xe可以是電容性的 , 也可是電感性的。電抗管調(diào)頻器的缺點是 : 振蕩頻率穩(wěn)定度不咼；頻移也 不能太大 , 阻抗 Ze 通常還具有電阻分量，這個分量也隨 而變化 , 使振蕩器產(chǎn)生寄生 調(diào)幅。電抗管調(diào)頻部分是一個電容三點式振蕩器，其中晶體管Q2電阻R5電容C4組成的移相網(wǎng)絡即為電抗管，它等效為一個電感，這

13、個等效電感會隨著調(diào)制信號 的變化而發(fā)生變化，從而總的電感值發(fā)生相應變化，根據(jù)公式f = 1/ 2 n*（LC）-1/2 可知，頻率也隨之變化，最終實現(xiàn)低頻調(diào)制信號對咼頻載波的頻率調(diào) 制。這種調(diào)頻器的優(yōu)點是電路比較簡單，能獲得較大的頻偏；便于做成集成電路。 缺點是載頻不能很咼，頻率穩(wěn)定度較低。b）緩沖隔離級緩沖級通常采用射極跟隨器電路。在電路的最初設計階段，我們小組并沒有添 加緩沖器，是經(jīng)過討論之后，覺得有必要在調(diào)頻電路和高頻放大電路中間加一個緩 沖器以減少兩級信號之間的相互干擾 ，增強電路的抗干擾能力。c）高頻功率放大器高頻放大器屬于線性放大器。根據(jù)電路所需要的電壓增益和選擇性，來確定電 路形

14、式。一般電路形式有單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。在對放大器選擇性要求不 高的場合，可以選用單調(diào)諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級放大 器級聯(lián)的電路形式。要使負載（天線）上獲得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機效率 較高，應選擇丙類功率放大器。末級功放的功率增益不能太高，否則電路性能不穩(wěn) 定，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機各部分的作用，適當?shù)睾侠矸峙涔β试鲆妗?要使負載（天線）上獲得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機效率較高，應選擇丙類高 頻功率放大器。2.4 具體電路選擇圖 1 1圖 1-1 中，話筒 MIC 可以采集外界的聲音信號，這里我們用的是駐極體小話 筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音

15、，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓 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通過低頻放大 后耦合到Q2三極管的基極進行頻率調(diào)制。三極管Q2采用9018和電容C4、C5 C6組成一個電容三點式的振蕩器，由三極 管Q2 9018集電極的負載C5、L1組成一個諧振器，通過 C4正反饋電容形成三點式 諧振振蕩器原理，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，實際上是一個以諧振頻率為 基準的高頻振蕩器。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)頻收音機的接收頻率，通過調(diào)整 L1

16、 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，避幵調(diào)頻電臺。發(fā)射信號通過C7耦合到高頻放大器，由高頻放大器進行諧振放大后再通過天線上再發(fā)射出去 （ 實際電路設計中我們在功 放之前加了射極跟隨器 ）。由于高頻振蕩器和高頻放大器互相獨立使得發(fā)射頻率和 發(fā)射功率都十分穩(wěn)定。C7將頻率調(diào)制好的載波信號傳遞到 Q3進行高頻放大，仔細 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，整個工作電流最小。對比圖 1-1 可以發(fā)現(xiàn)，其一是圖 1-1 中去掉了用作緩沖級的設計跟隨器部分，原 因是圖一中的緩沖器似乎沒有起到相關的作用，在雖然在仿真過程中看到了效果， 但實際并沒有較好的

17、改善；其二是在天線之前加裝了第三個電感L3，與C12構成了串聯(lián)回路，增進了天線發(fā)射效果；其三是在MIC旁用一個電位器替換了原有的偏置電阻，讓其值大小可調(diào)。如圖1-1，其中R1為話筒MIC的偏執(zhí)電阻，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，用于穩(wěn)定 Q1的直流工作點， Q2,R7,R8,C4,C5,L1,C6,C7組成高頻振蕩電路，R7給Q2提供基極偏置電流，C5和 L1形成振蕩回路，通過改變其值可以改變發(fā)射頻率，C4為反饋電容，R8穩(wěn)定Q2直流工作點，C7隔直通交，Q3,R9,R10,L2,C10,C11組成高頻功率放大電路，R9給Q3提供基極電流， C10，

18、 L2 放大調(diào)諧回路，和振蕩回路 C5、L1 調(diào)諧在同一頻點是獲得 最大輸出功率，發(fā)射距離最遠。2.5 元器件說明1) 話筒 MIC：我們用的是駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音信號。駐極體 話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、 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)設置一個場效應管作為阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒 在工作時需要直流工作電壓。駐極體話筒具有體積小、結構簡單、電聲性能好、價 格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、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

19、高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設置一個場效應管作為 阻抗轉換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。并且，外圍電路 中需要有相應的偏置電阻為其提供偏置。 Multisim 中沒有柱體話筒所以采用函數(shù)發(fā) 生器進行模擬。2) 高頻振蕩調(diào)制電路：該部分由晶體管Q2電阻R5電感L1電容C4 C5 C6等組成。其功能是產(chǎn)生高 頻載波信號并進行調(diào)制。L1和C5構成LC諧振回路。該回路具有選頻作用，其頻率 由公式計算得出：f = 1/ 2 n *(LC) -1/2經(jīng)C3耦合過來的信號加在 Q2基極上，通過基極上變化的電壓改變be結電容，而實現(xiàn)對載波的調(diào)制。由集電極輸出經(jīng) C7耦合到下一級進行功率放大。

20、3) 功率放大電路：電路由R7、Q3 C8 L2、C9 R8組成，該部分電路為自偏壓電路，無需給b極加偏置電壓，高頻信號由 C7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C8組成選頻電路，使其諧振在前一級的工作頻率上，C9為輸出電容，輸出高頻信號。4）線圈的制作：選頻回路的電感L需要自制，用直徑0.5mm的導線，在直徑為繞制若干圈，抽去骨架成為空心線圈，并適當拉長即可。圖一中， 圈，圖二中L1為5圈，L2與L3為6圈，目的是讓話筒頻率落在根據(jù)電感計算公式可以算出繞線圈數(shù)：圈數(shù) = 電感量* （ 18* 圈直徑） + （ 40 *圈長）5mn左右的骨架上L1 與 L2 都

21、為 5 80MHz110MHz圈直徑單位分別為毫米和 mH。2.6 電路仿真( Multisim 10 )Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎的仿真工具， 適用于板級的模擬 / 數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電 路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim 軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效 地對電路進行設計和驗證。憑借 NI Multisim 中完整的器件庫，您可以快速創(chuàng)建原 理圖，并利用工業(yè)標準 SPICE仿真器仿真電路。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，能在設計流程中提

22、早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NILabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術的設計流程，從而能 夠比較仿真數(shù)據(jù)及實際建模測量。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣 一個完整的綜合設計流程。 Multisim 可以進行復雜模擬 / 數(shù)字電路的仿真、簡單的 PCB板設計、簡單的單片機仿真。我用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦信號加入到話筒輸入端，看產(chǎn)生的波形。仿真結果如圖 3-2、 3-3，由于部分原因，參數(shù)設置問題只能看到大概的有些頻率變化，而不能看到很完美的波形四、 元

23、器件清單電阻：2.2K三個33四個1M一個22K二個470K 電位器一電容：104四個681二個30四個10二個103三個33U 電解電容 一個三極管：9014 一個9018 二個其他：河海大學 清華大學出 哈爾濱工程出 科學 華中科技大學 航空航天大學出 電子工業(yè)出版社駐極體話筒一個6V穩(wěn)壓源直徑0.5mm漆包線30cm導線若干五、 參考文獻1) 朱昌平 高遠 高頻電子線路實踐教程 常州校區(qū)2) 于洪珍 通信電子電路 版社3) 楊翠娥 高頻電子線路實驗與課程設計 版社4) 鈴木憲次 無線電收音機及無線電路的設計與制作 出版社5) 謝自美 電子線路設計實驗測試 出版社6) 李銀花 電子線路設計指導