高频无线话筒课程设计解析

1、一.论文研究目的及意义:由于当今无线电通讯技术的进步, 无线话筒的普及和广泛使用, 怎样才能更 好 地发挥它们的优越作用, 提升无线话筒产品的品质及功能, 达到普遍实用的领 域,触 发消费者对这项产品的逐渐爱好及普遍应用。研究目的:1. 了解无线话筒的构成,并设计一个小功率无线话筒2. 理解和掌握无线话筒的主要技术指标和设计方法3. 根据给出的技术条件和指标 . 设计无线话筒4. 增强对课本理论知识的理解 . 并提升到实践当中去做到学以致用研究意义:无线话筒在现实生活中应用十分广泛 , 调频无线话筒因为没有传输电缆的束 缚 , 可以自由移动 , 使用灵活方便 , 广泛用于各种会场、剧场、广场演出、娱乐 中 心、体育比赛场馆 , 以及广场演出和家庭卡拉 OK 演唱。对于电子制作爱好 者 , 自 己动手做一个无线话筒是一件十分愉快的工作。 调频无线话筒主要就是将 基带信 号调制成高频信号 , 然后利用天线将信号发射出去 , 使接收机能够较好的 接受到信 号。 但由于制作技术与制作水平的限制 , 无线话筒的稳定性 , 发射距离 , 发射功率 都会成为很大的问题。 所以需要设计一款高灵敏调频无

2、线话筒做简要研 究 , 利用 驻极体话筒来收集微弱的信号 , 再通过预加重电路和音频放大电路对音 频信号放 大 , 然后将音频信号调制到高频上 , 可以增加信号的抗干扰性 , 最后经 过高频功放 电路 , 提高信号的功率来增加发射距离 , 利用天线发射出去。二.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径 :本次设计选择设计 制作调频无线话筒, 简单地说, 他就是一种通过无线电波 或其他方式传输声音的设 备。电路板上的电子元件话筒先将自然界的声音信号转变成音频电信号,这个 信号 会去调制电子振荡器产生高频信号。最后,高频信号通过天线发射到空中。 我们将 发射频率设计在FM收音机波段，因此可以配合任何FM收音机接收到该高频信号, 并从该高频信号还原出声音信号 从而完成各种用途调频收音机的调频接收范围是 88-108MHZ 。 无线话筒将声音调制在这个范 围 .以便于利用FM收音机接收信号。如图所示,无线话筒主要由以下几部分组成:拾音器（话筒头 、音频放大 电路、 调频振荡电路、射频放大电路以及天线。拾音器拾取生源活人说话的声音频率在 20Hz-20kHz ,转换为响应的电信号。 拾音

3、器输出的点评很低不足以驱动调频振荡电路,需要将其放大,以提高电平,音频放 大电路完成此功能调频振荡电路是话筒的核心部分,他将低频的音频信号（不适合无线传输 转换成 适合无线传输的射频信号, 从而将音频信号的信息加载到射频信号上, 此 过程即为 调制。 话筒对音质的要求很高,采用频率调制在调频过程中,没有音频信号输入时, 调频震荡部分产生的射频信号是具有固定频率的波形载波:当 输入音频信号时, 射频信号不再是固定的频率, 而是在载频上下很快的来回移动, 即调频波。以载频为 基准,射频信号频率向高或向低偏移,产生频偏。音频信号 频率越高, 射频信号的频 率围绕载频来回变化的速度也就越快:音频信号的幅度变大,射频信号的频偏也就 增大。 因此,音频信号的信息只包含在射频信号的频率变化中,射频信号幅度的波 动不会破坏包含在在射频信号中的音频信息。 接收 机检测到射频信号的频率变化, 便可获取相应的音频信息。射频放大电路把前级电路送来的射频信号进行放大, 提升发射功率, 使信号 发 射到足够远的距离, 同时将天线和调频振荡电路隔离开, 减小天线对高频振荡 频率 的影响。1.绪论1.1无线话筒概述无

4、线话筒，简单地说，它就是一种通过无线电波或其它的方式传输声音的设 备。这种设备或电路就其原理而言，在很多产品中以各种形式或名称存在着，如双 工的EarMark无线耳机HS-4系列型号就是其中之一。电路板上的电子元件话筒（咪头先将自然界的声音信号变成音频电信号，这个 电信号会去调制电子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。我们将发射频率设计在FM收音机波段，因此可以配合任何FM收音机接收到 该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。早期的无线话筒是采用FM调频来实现的，后来采用石英晶体振荡器产生发射 与接收精确稳定的固定频率，这种话筒及接收机只固定单一个频率配对使用。现在 专业的无线话筒都是采用频率合成方式,可以在预设的带宽内任意切换所希望的工 作频道，从而达到避免受环境干扰又能实现同时使用多支无线话筒。1.2设计目的 及意义1培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的 科学态度和勇于探索的创新精神。2锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。3通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与

5、规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高4巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能3无线话筒基本原理与方案设计3.1 设计方案原理构思3.1.1 设计主要原理通过驻极体话筒将声音信号转化为电信号, 并且与电路的本 振信号混合后,通过 放大器的放大作用后,再传送至天线,经过 天线发射出去。接收方的天线接收无线电信号, 把此信号送到接收器。 接收 器将此无线电信号 转变为原来的语音, 再由扩音器放出来, 此时 就可听见原来的语音信号。 只要无线 电发射和接收信息的频率相 同,接受设备就可以接收到无线电发射设备所发出的信 息。/QA O3.1.2 设计电路原理框图无线话筒电路由声音拾取电路、 声音转换电路、 高频振荡器、 调制电路、缓 冲放大电路和电源组成。首先利用 MIC 驻极体话筒拾取音频信号, 并经过驻极体话筒 内部的声音转换 电路将音频信号转换为电信号, 用改进型的电容 三点式振荡电路, 即西勒振荡器产 生高频振荡, 并通过调制电路 进行调制, 通过三极管缓冲放大电路将调制信号进行 放大, 最后 通过天线将已调信号发送出去。 此时就可以用调频收音机清楚地 接收 到音频信号

6、。无线话筒的基本原理框图如图 1 所示:图1无线话筒原理框图3.2无线话筒总体设计电路图无线话筒总设计电路如图2所示：图2总原理图3.3各模块电路分析3.3.1声音拾取电路个无线话筒，则音频信号的收集是必不可少的。本电路中考虑到需要做一个 小巧的无线话筒，因而直接采用的是驻极体小话筒，它灵敏度极高。据介绍,甚至手 表的嘀嗒的声音也可以被它收集到。驻极体话筒内实际藏有一枚FET ,可视之为一级,FET将话筒前振膜之电容变化放大，这就是驻极体话筒很灵敏的原因R1Zg100Q1D0QC14Tk10uFC4Lt卜HI 2LED1D21S1553C31EpFRJ-WvH-5p匚DIX1N4731AL1SflnH22pFC10半伽匚C922pF?22?2lA C11 II驻极体总的电荷量不变,当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间 的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取 出来,同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。3.3.2高频振荡电路在实际应用中，如果直接使用LC振荡电路进行设计的话，将以低于L

7、C谐振电 路的频率产生振荡，而且产生的频率会随着外电路的参数而改变,稳定性比较差。在 高频段的谐振电路中，电容器的容量为数pF或十几pF，线圈的电感不及luH任何 微小的值都会对振荡频率产生影响。所以此高频振荡电路采用稳定度较高的西勒 振荡电路。二极管DI为变容二极管，其常温下的电容Cd=30pf。令C5=5pf,C6=7pf,C7=10pf,C8=22pf,C9=22pf, L=190nH。则根据原理图可以计算出振 荡频率。C=C6+1/(1/C7+1/C8+1/C9+1/(1/C5+1/Cd=16.5 pF F=1/(2 =90MKz咼频西勒振荡电路如图3所示:C1410uFInFR4J7kQD1X1M731AR12Key-A1哄區hKA3-Wv33kQ*2M2222AC11R9 T图3高频西勒振荡图3.3.3调制电路我们所制作的无线话筒选择基极注入方式，由于音频信号频率fv与本地振荡 频率f0两种信号注入同一个基极，具有易相互干涉的缺点，但与发射级注入方式相 比,本机振荡信号的电平较小。所以仍选择基级注入方式。调制电路如图4所示:图4调制电路图R9VAriooaCUThIOuF3

8、3 kQR1?IF5pF卄11F53101 Ky=AIH WpF01LI匚MnHT?pl=Q1ZN222ZAC11C1Q 1&nF3.3.4稳压源电路在电路原理图中,二极管1S1553与LED串联，将它们的正向电压作为稳压电源 加以使用，其电压值为二极管1S1553的正向电压0.6V与LED的正向电压1.7V之 和：V=0.6+1.7=2.3VR5电阻和R12可变电阻器进行分压后的电压施加给变容二极管，通过调整可变 电阻，改变电压,可以让振荡频率微调，使振荡电路的频率有所改进。稳压源电路图如图5所示:-VA-1OQ0SR5 eiokoni?01-A4-图5稳压源电路图3.3.5缓冲放大电路缓冲放大是通过三极管实现将调制信号进行放大，使其能通过天线将已调信号 发送出去,使调频收音机能较清楚地接收到音频信号。缓冲放大电路如图6所示：图6缓冲放大电路4.电路仿真4.1仿真电路图仿真图如图7所示:JR11r2N2222AC14 卄 WuP741000-IR5 IflkQ12匚&41-IrtFH-5pF54)kQ 砂Key=AR9-VA1MH2C11图7仿真电路图4.2仿真过程使用Multisi

9、m建立电路模型，用函数信号发生器代替音频信号，用稳压管代替 变容二极管。用示波器分别连接音频信号输入端、谐振振荡端、天线发射输出 亠lU 端。将电路按照仿真电路图连接好了之后,点击运行按钮，电路开始运行。双击示 波器即出现示波器界面。调节示波器使各个信号能够较好观察。观察示波器的相关参数，验证电路图是正确的。仿真波形如图8所示：图8仿真波形图医tdrl 血z 目山白 MLU炖阻YLidow Hp St J卩風 口 Qffl凹皤因 G1 Q I H h-?-丹 1 診 51Wj亍二 13 E5 *?=, J |IT * 中口 w5.制作调试5.1第一次制作过程这是我第一次用自己的电路图进行排版焊接，所以一开始就显得特别激动。我和同伴按照设计的电路原理图去购买了相应的电路元件，然后就在实验室开 始焊电路板为了方便起见，我们的排版是按原理图的顺序来的，这样可以帮助我们这些初 学者降低错误，并且可以比较直观的了解电路。整个焊接过程还是比较顺利的，但还是能从中感受出自己在这方面能力的不实物部分电路如图9所示:图9实物图5.2第一次调试过程与结果将制作好的电路板接上电源，弄好天线。将一台收音机放在附近，把频率调到90MHz左右（尽量避开各电台的频

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