通信电路课程设计报告书.docx

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通信电路课程设计报告书

洛阳理工学院

课程设计报告

课程名称

高频电子线路

设计题目

调频无线话筒

专业

通信工程

班级

B100509

学号

B10050919

戈

完成日期

2013年01月12日

课程设计任务书

设计题目：

基于集电极调频的无线话筒

设计容与要求：

一、设计容

（1）使用万用板设计并且需准确无误独立焊接电路。

要求确无误焊接电路，而且各个元器件接触良好。

（2）在焊接结束后，调试电路使发射频率在88MHz-108MHz之间。

（3）送给话筒MIC一个音频信号，通过收音机调频，能够接收到相应的音频信号同时尽可能使接收到的音频信号清晰，干扰小。

二、设计要求

（1）了解无线调频话筒的构成，并设计一小功率调频无线话筒。

（2）能够独立搭接电路、掌握调试技术。

（3）理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法。

（5）增强对课本理论知识的理解，并提升到实践制作当中，做到学以致用。

指导教师：

王帆

2012年12月20日

课程设计评语

成绩：

指导教师：

_______________

年月日

调频无线话筒

摘要

调频无线话筒的原理是将声波信号通过麦克风转化为音频电信号，通过改变结电容来改变高频振荡器的输出频率，产生调频波，通过高频放大与选频，最终由天线发射。

由C1耦合到三极管9018的放大电路放大并使c－b结电容变化，振荡频率变化，从而实现频率调制。

调制后由L1线圈与电容组成的选频回路并通过天线向外发射，改动L1线圈就可实现变频。

使用普通调频收音机在80-108M频率之间，话筒中心2米围能正常接收。

该设计具有电压低，受话灵敏，制作简易等特点。

关键词:

调频，选频回路，发射，结电容，变频

FMwirelessmicrophone

ABSTRACT

FMwirelessmicrophoneistheprincipleoftheacousticsignalthroughthemicrophoneintoelectricalaudiosignal,bychangingthecapacitancetochangethefrequencyandtheoutputfrequencyoftheoscillator,producesFMwave,throughthehighfrequencyamplificationandfrequency,andultimatelybythetransmittingantenna.ByC1coupledtothetransistor9018amplifyingcircuitandtheCBjunctioncapacitancechange,oscillationfrequencychange,therebyrealizingfrequencymodulation.ModulationbyL1coilandcapacitorfrequencyselectivecircuitandtheantennaemitting,changetheL1coilcanachievefrequencyconversion.WecanuseanordinaryFMradioinfrequencybetween80-108M,microphonecenter2metersrangetoreceivethesignal.Thedesignhastheadvantagesoflowvoltage,receiversensitivity,simplemanufactureetc…

Keywords:

frequency,frequencyselectioncircuit,emission,capacitance,frequencyconversion

目　录

前　言

无线话筒从最初简易的一个无线调频发射器和无线调频接收器到目前的采用专用的PLL（频率锁相环）技术，大约经历了三个阶段。

当时，人们为了摆脱话筒线缆的羁绊，想到了类似于调频广播的发射接收原理，通过话筒的换能原理及音频→调制→放大→发射过程，然后通过调频收音机或专用接收机（特殊频点）接收、放音。

可以想见，其音质、稳定性、抗干扰能力等均不能满足实际使用的需要。

由于采用电子电路产生的RC或LC振荡，其振荡频率的稳定性受到环境的影响是很大的，其频率也不可能很高，一般只能在二、三百兆赫以下，在这样的频段，极易受到其它信号的干扰，此时便出现了采用石英振荡体的发射与接收电路。

大家知道，石英晶体的振荡频率是非常稳定的，由它组成的无线话筒发射与接收器，工作起来就稳定多了，同时，其工作频率可在V段（30MHZ-250MHZ），U段（200-1000MHZ），外界干扰信号不严重，给无线话筒的使用带来了较好的效果。

在使用上，由于石英晶体的振荡频率不可调，因此对于一套无线话筒来讲，其接收和发射频率是固定的，且要求一一对应，不怎么方便，假如在某地刚好在这一频点上存在干扰，该无线话筒就无法使用了。

随着数字技术的广泛使用，无线话筒成为越来越多用户首选的对象。

无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部分。

功率无线话筒实际上就是一台小功率的无线电高频发射机，因其具有体积小、重量轻、电路简单、成本低、无电缆传送等特点，因而得到了灵活广泛的应用。

无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式。

前者由于具有通频带宽、动态围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。

简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识点。

设计及实现这个实用性很强的课题，既可以在实践中巩固许多知识点，又可以根据自己的兴趣开发新功能，从而学习到新的知识点。

第1章系统概述

1.1设计题目

无线调频话筒的设计与制作

1.2设计目的

通过这次课程设计

（1）了解高频电子线路理论课程知识在实际生活中的应用。

（2）进一步学习有关高频电子线路的理论知识和电路图的设计。

（3）通过简单的调频无线话筒的设计图，理解其原理，知道各部分各器件的作用，在实践中练习电路合理排版和焊接能力。

（4）复习巩固高频电子线路课程的理论知识。

1.3设计任务

（1）使用万用板设计并且需准确无误独立焊接电路。

要求确无误焊接电路，而且各个元器件接触良好。

（2）在焊接结束后，调试电路使发射频率在88MHz-108MHz之间。

（3）送给话筒MIC一个音频信号，通过收音机调频，能够接收到相应的音频信号同时尽可能使接收到的音频信号清晰，干扰小。

1.4设计要求

（1）了解无线调频话筒的构成，并设计一小功率调频无线话筒。

（2）能够独立搭接电路、掌握调试技术。

（3）理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法。

（5）增强对课本理论知识的理解，并提升到实践制作当中，做到学以致用。

第2章系统设计原理

2.1电路结构

调制电路以电容三段式震荡电路产生载波。

话筒（MIC）先将自然界声音信号的变成音频电信号，改变结电容容量，控制高频振荡器的输出频率，形成调频波，然后再经过倍频及高频功率放大后经天线辐射。

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。

图2-1系统整体电路

整个系统包括一个麦克风（MIC）、音频输入插孔（CK）、LC三端式振荡电路三部分。

下面将分块详细介绍本系统。

2.2麦克风和外音输入

麦克风，学名为传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，由Microphone翻译而来。

也称话筒、微音器。

二十世纪，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

图2-2是本设计中所用的麦克风。

麦克风的分类：

按声电转换原理分为：

电动式（动圈式、铝带式），电容式（直流极化式）、压电式（晶体式、陶瓷式）、以及电磁式、碳粒式、半导

体式等。

按声场作用力分为：

压强式、压差式、组合式、线列式等。

按电信号的传输方式分为：

有线、无线。

按用途分为：

测量话筒、人声话筒、乐器话筒、录音话筒等。

按指向性分为：

心型、锐心型、超心型、双向（8字型）、

图2-2本电路中的麦克风

无指向（全向型）。

此外还有驻极体和最近新兴的硅微传声器、液体传声器和激光传声器（多用于窃听）。

动圈传声器音质较好，但体积大。

驻极体传声器体积小巧，成本低廉，在、手机等设备中广泛使用。

硅微麦克风基于CMOSMEMS技术，体积更小。

其一致性将比驻极体电容器麦克风的一致性好4倍以上，所以MEMS麦克风特别适合高性价比的麦克风阵列应用，其中，匹配得更好的麦克风将改进声波形成并降低噪声。

工作原理：

麦克风是由声音的振动传到麦克风的振膜上，推动里边的磁铁形成变化的电流，这样变化的电流送到后便的声音处理电路进行放大处理。

声音是奇妙的东西。

我们听到的各种不同声音，都是由我们周围空气的微小压差产生的。

奇妙之处在于，空气能将这些压差如此完好、如此真实地传输相当长的距离。

它是由金属隔膜连接到针上，这根针在一块金属箔上刮擦图案。

当您朝着隔膜讲话时，产生的空气压差使隔膜运动，从而使针运动，针的运动被记录在金属箔上。

随后，当您在金属箔上向回运行针时，在金属箔上刮擦产生的振动会使隔膜运动，将声音重现。

这种纯粹的机械系统运行显示了空气中的振动能产生多么大的能量！

所有现代的麦克风与最初的麦克风需要完成的事情都并无二致。

只不过就是以电的方式，代替了机械方式。

麦克风将空气中的变动压力波转化成变动电信号。

有五种常用技术用来完成此项转化：

碳麦克风——最古老最简单的麦克风，使用碳尘。

历史上第一部就使用此项技术，如今在某些中仍在使用。

在碳尘的一侧有很薄的金属或塑料隔膜。

当声波击打隔膜时，它们压缩碳尘，改变电阻。

通过给碳通电，改变了的电阻会改变电流大小。

动态麦克风——动态麦克风利用电磁效应。

当磁体通过电线（或线圈）时，磁体在电线中感应出电流。

在动态麦克风中，当声波击打隔膜时，隔膜会移动磁体，此运动产生很小的电流。

带状麦克风——在带状麦克风中，一个薄的带状物悬挂在磁场中。

声波会移动带状物，从而改变流经它的电流。

电容器麦克风——电容器麦克风实际上是一个电容器，其中电容器的一极响应声波而运动。

运动改变了电容器的电容，这些改变被放大，从而产生可测量的信号。

电容器麦克风通常使用一个小的电池，为电容器提供电压。

晶体麦克风——某些晶体改变形状时会改变它们的电属性（要了解此现象的一个例子，请参见石英表工作原理）。

通过将隔膜连接到晶体，当声波击打隔膜时，晶体将产生信号。

而音频输入插孔是将其他设备（如MP3,手机等）产生电信号直接输入到电路中。

效果和MIC相同。

2.3震荡电路与调制

高频三极管V1和电容C3、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器，对于初学者我们暂时不要去琢磨电容三点式的具体工作原理，我们只要知道这种电路结构就是一个高频振荡器就可以。

三极管集电极的负载C4、L组成一个谐振器，谐振频率就是调频话筒的发射频率，根据图中元件的参数发射频率可以在88～108MHz之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。

发射信号通过C7耦合到天线上再发射出去。

R4是V1的基极偏置电阻，给三极管提供一定的基极电流，使V