高頻課程設(shè)計(jì)——無線話筒

1、<p>　　高頻課程設(shè)計(jì)——無線話筒</p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　題 目: 調(diào)頻無線話筒設(shè)計(jì)與制作<

2、/p><p>　　(1)系統(tǒng)頻率范圍：88MHz-108MHz</p><p>　　(2)傳輸距離大于5米，工作電壓：1.5-12V</p><p>　　(3)發(fā)射頻率穩(wěn)定性好</p><p>　　(4)輸出功率：50負(fù)載電阻上的輸出功率>=50mW</p><p><b>　　目錄</b>&

3、lt;/p><p>　　1摘要…………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2設(shè)計(jì)目的和意義……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)意義……………………

4、…………………………………………………………3</p><p>　　3設(shè)計(jì)原理及電路……………………………………………………………………………4</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)原理………………………………………………………………………………4</p><p>　　3.2電路工作原理…………………………………………………………………………4</p>&l

5、t;p>　　3.3電路圖的制作…………………………………………………………………………6</p><p>　　4.Multism仿真實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………………7</p><p>　　5. 實(shí)物實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………………………9</p><p>　　6.設(shè)計(jì)心得………………………………………

6、……………………………………………10 </p><p>　　7.元器件清單…………………………………………………………………………………11</p><p>　　8.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………12</p><p><b>　　1.摘要</b></p><p>　　高頻電子線

7、路系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)，特別是無線通信系統(tǒng)中的最基本電路及他們的功能，給出了定性及定量分析這些電路性能的方法。這些電路包括了發(fā)射機(jī)及接收機(jī)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(dòng)增益控制電路及頻率合成電路。　　本課程的基本知識(shí)教學(xué)目標(biāo)與能力目標(biāo)是：通過理論和實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生了解晶體管工作于高頻時(shí)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線路組成、基本工作原理、分析方法、技術(shù)要求及一些

8、典型集成電路的實(shí)際應(yīng)用，并且具備一定的理論水平和足夠的實(shí)踐技能，以及使用先進(jìn)仿真軟件的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握電子、通訊技術(shù)的專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能打下基礎(chǔ)。　 高頻電子線路是一門理論性、工程性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不但應(yīng)該掌握必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且還應(yīng)在分析問題、解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力等方面得到鍛煉和提高。對(duì)于這些能力的培養(yǎng)，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)必須密切聯(lián)系、互相配合，才會(huì)取得比較好的效果。在本課程教學(xué)中應(yīng)從以

9、下幾個(gè)方面來加強(qiáng)這些能力的培養(yǎng)：1 ．在分析問題的方法上，由常用基本電路入手，講清基本原理，然后適當(dāng)綜合，再</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)目的和意義</b></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的（1）了解無線調(diào)頻話筒的構(gòu)成，并設(shè)計(jì)一小功率調(diào)頻無線話筒。（2）理解和掌握無線調(diào)頻話筒的主要技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法。（3）根據(jù)給出的技術(shù)條件和指標(biāo)，設(shè)計(jì)無線調(diào)頻話筒。

10、（4）能夠獨(dú)立搭接電路、掌握調(diào)試技術(shù)。（5）增強(qiáng)對(duì)課本理論知識(shí)的理解，并提升到實(shí)踐制作當(dāng)中，做到了學(xué)以致用。（6）在設(shè)計(jì)中掌握Protel 99 SE的操作過程，制作電路板的流程。2.2.設(shè)計(jì)意義 （1）針對(duì)目前市場(chǎng)上無線話筒魚龍混雜，一般消費(fèi)者消費(fèi)又無法分別的現(xiàn)狀，這次課程設(shè)計(jì)專門要設(shè)計(jì)一款無線話筒，這款話筒采用調(diào)頻的方法發(fā)射信號(hào)，頻率比較穩(wěn)定，發(fā)射距離比較遠(yuǎn)，可以滿足各種不同的需求，而且在設(shè)計(jì)過程中非常重視性價(jià)比，這主要是為

11、低端消費(fèi)者考慮的。 （2）如果本次課程設(shè)計(jì)可以成功，不僅可以使我們更好地理解調(diào)頻無線話筒的原理，也會(huì)增加我們探索無線電的興趣。如果設(shè)計(jì)不成功或達(dá)不到要求，本次課程設(shè)計(jì)也會(huì)使我們明白實(shí)踐與理論的結(jié)合需要多加練習(xí)，從而認(rèn)識(shí)到自己的不足，在以后的學(xué)習(xí)中加強(qiáng)實(shí)踐。總之，這次課程設(shè)計(jì)會(huì)幫我們提高很多。3設(shè)計(jì)原理及電路</p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)原理</b></p><

12、;p>　　什么是無線話筒？簡(jiǎn)單地說，它就是一種通過無線電波或其它的方式傳輸聲音的設(shè)備。這種設(shè)備或電路就其原理而言，在很多產(chǎn)品中以各種形式或名稱存在著，如雙工的EarMark無線耳機(jī)HS-4系列型號(hào)就是其中之一。</p><p>　　電路板上的電子元件話筒（咪頭）先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)會(huì)去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)。最后，高頻信號(hào)通過天線發(fā)射到空中。</p><p

13、>　　我們將發(fā)射頻率設(shè)計(jì)在FM收音機(jī)波段，因此可以配合任何FM收音機(jī)接收到該高頻信號(hào)，并從該高頻信號(hào)還原出聲音信號(hào)，從而完成各種用途。</p><p><b>　　3.2電路工作原理</b></p><p>　　先將聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)會(huì)去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)。最后，高頻信號(hào)通過天線發(fā)射到空中。</p><p>　　

14、具體描述如下：高頻三極管V1和電容C3、C5、C6組成一個(gè)電容三點(diǎn)式的振蕩器，對(duì)于初學(xué)者我們暫時(shí)不要去琢磨電容三點(diǎn)式的具體工作原理，我們只要知道這種電路結(jié)構(gòu)就是一個(gè)高頻振蕩器就可以。三極管集電極的負(fù)載C4、L組成一個(gè)諧振器，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，根據(jù)圖中元件的參數(shù)發(fā)射頻率可以在88～108MHZ之間，正好覆蓋調(diào)頻收音機(jī)的接收頻率，通過調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調(diào)頻電臺(tái)。R4是V1的基極偏置電

15、阻，給三極管提供一定的基極電流，使V1工作在放大區(qū)，R5是直流反饋電阻，起到穩(wěn)定三極管工作點(diǎn)的作用。</p><p>　　這種調(diào)頻話筒的調(diào)頻原理是通過改變?nèi)龢O管的基極和發(fā)射極之間電容來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的，當(dāng)聲音電壓信號(hào)加到三極管的基極上時(shí)，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會(huì)隨著聲音電壓信號(hào)大小發(fā)生同步的變化，同時(shí)使三極管的發(fā)射頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。</p><p>　　話筒MIC可以采集外界的聲

16、音信號(hào)，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，同時(shí)這種話筒工作時(shí)必須要有直流偏壓才能工作，電阻R3可以提供一定的直流偏壓，R3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(hào)通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極，電路中D1和D2兩個(gè)二極管反向并聯(lián)，主要起一個(gè)雙向限幅的功能，二極管的導(dǎo)通電壓只有0.7V，如果信號(hào)電壓超過0.7V就會(huì)被二極管導(dǎo)通分流，這樣可以確保聲音信號(hào)的

17、幅度可以限制在正負(fù)0.7V之間，過強(qiáng)的聲音信號(hào)會(huì)使三極管過調(diào)制，產(chǎn)生聲音失真甚至無法正常工作。</p><p>　　CK是外部信號(hào)輸出插座，可以將電視機(jī)耳機(jī)插座或者隨身聽耳機(jī)插座等外部聲音信號(hào)源通過專用的連接線引入調(diào)頻發(fā)射機(jī)，外部聲音信號(hào)通過R1衰減和D1、D2限幅后送到三極管基極進(jìn)行頻率調(diào)制。所以這個(gè)套件不但可以做一個(gè)無線話筒，而且還可以做一個(gè)電視機(jī)無線耳機(jī)使用。</p><p>　　電

18、路中發(fā)光二極管D3用來指示工作狀態(tài)，當(dāng)調(diào)頻話筒得電工作時(shí)就會(huì)點(diǎn)亮，R6是發(fā)光二極管的限流電阻。C8、C9是電源濾波電容，因?yàn)榇箅娙菀话悴捎镁砝@工藝制作的，所以等效電感比較大，并聯(lián)一個(gè)小電容C8可以使電源的高頻內(nèi)阻降低，這個(gè)電路非常常見。</p><p>　　電路中K1和K2其實(shí)是一個(gè)開關(guān)，它有三個(gè)不同的位置，撥到最左邊時(shí)斷開電源，最右邊是K1、K2接通做調(diào)頻話筒使用，中間位置是K1接通,K2斷開，做無線轉(zhuǎn)發(fā)器使用

19、，因?yàn)樽鰺o線轉(zhuǎn)發(fā)器使用是話筒不起作用，但是話筒會(huì)消耗一定的靜態(tài)電流，所以斷開K2可以降低耗電、延長(zhǎng)電池的壽命。</p><p><b>　　3.3電路圖的制作</b></p><p>　　使用Protel 99 se 完成基本電路設(shè)計(jì),新建一個(gè)工程文件(.ddb)，在Documents中新建一個(gè)Schematic Document(原理圖),加載庫(kù)(Sim.ddb與M

20、iscellaneous Devices.ddb)之后就可以開始擺放元件，連接好電路圖。繪制好的電路原理圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 </p><p>　　接下來我們要將各分立元件進(jìn)行封裝，然后進(jìn)行PCB印刷電路板的設(shè)計(jì)。進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)

21、當(dāng)然也可以直接在PCB設(shè)計(jì)中進(jìn)行各元件的封裝，然后可以進(jìn)行手動(dòng)布線，也可以利用自動(dòng)布線。</p><p>　　在Documents中新建一個(gè)PCB文件，將電路器件的封裝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)入PCB文件，再生成網(wǎng)絡(luò)表，然后就可以將原理圖導(dǎo)入到PCB中，如果在導(dǎo)入過程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤則須重新檢查原理電路圖，重新生成網(wǎng)絡(luò)表。成功導(dǎo)入之后就要對(duì)元件進(jìn)行手動(dòng)排列，再自動(dòng)布線，生成的PCB板電路圖，如圖2所示。</p>&l

22、t;p><b>　　圖2</b></p><p>　　PCB元件的布局與走線對(duì)產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。如走線高頻數(shù)字電路走線細(xì)一些、短一些好，但是太小又不利于進(jìn)行焊燒，應(yīng)盡量加大絕緣間距。大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)力作用而彎曲，但在特殊場(chǎng)合下要考慮ＧＮＤ的流向，大小，不能簡(jiǎn)單的用銅箔填充了事，而是需要去走線。元件

23、布局還要特別注意散熱問題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢查與核對(duì)是很有必要的。所以畫完以后切不可急于進(jìn)行制版，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。</p><p>　　設(shè)計(jì)完成后，可用3D進(jìn)行整體瀏覽，這時(shí)可以對(duì)元件封裝進(jìn)行重新檢查。各

24、分立元件大小暫為列清。</p><p>　　4.Multism仿真實(shí)現(xiàn)</p><p>　　通過multism仿真，進(jìn)行虛擬電路仿真，</p><p><b>　　1.原理圖繪制如下</b></p><p>　　2.模擬話筒的發(fā)聲信號(hào)</p><p>　　3.天線端輸出的波形</p>

25、<p>　　4.輸入和輸出的波形</p><p><b>　　實(shí)物實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　根據(jù)原理圖及封裝電路板對(duì)無線話筒進(jìn)行焊接. </p><p><b>　　調(diào)試說明：</b></p><p>　　把FM收（錄）音機(jī)的電源和音量打開，將頻

26、率調(diào)在100MHz左右無電臺(tái)的地方。給無線話筒電路板通上電源，對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)，用螺絲刀調(diào)節(jié)振蕩線圈L1的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機(jī)傳出尖叫聲。再慢慢移開話筒和收音機(jī)距離，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)（或者話筒板）的音量、調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰、距離又最遠(yuǎn)為止。</p><p>　　上述步驟分別在88MHz、98MHz、108MHz附近調(diào)試，這樣即使無線話筒發(fā)射頻率存在較大偏差，收音機(jī)也能夠收到。如果收音機(jī)仍不能收到，則

27、應(yīng)檢查元件有沒有裝錯(cuò)，元件是否損壞，電源是否正常工作。</p><p>　　（1）. 注意事項(xiàng)：</p><p>　　無線話筒線圈L1匝間距離變近和換容量大一點(diǎn)的電容關(guān)聯(lián)會(huì)使發(fā)射頻率變低；要使發(fā)射頻率變高，就需要采取相反的措施。和L1并聯(lián)的電容變化范圍不可以太大和太小，否則發(fā)射頻率會(huì)偏到離譜，甚至不會(huì)產(chǎn)生高頻發(fā)射信號(hào)（電路不會(huì)起振）。如果想要更遠(yuǎn)的傳輸距商，給收音機(jī)和無線話筒增加更好的天線

28、，如用鋁線來當(dāng)天線。并適當(dāng)升高無線話筒的電源電壓。</p><p>　?。?）.電路調(diào)整與改進(jìn)：</p><p>　　采用電容三點(diǎn)式，簡(jiǎn)單可靠，起振容易。但一級(jí)放大電路雖然達(dá)到我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)，但是抗干擾等功能仍然有印象，畢竟這是用較少的一些分立元件組成的一個(gè)高頻電路。</p><p>　　天線輸出距離選頻回路較遠(yuǎn)，發(fā)現(xiàn)天線距離選頻回路越近時(shí)，收音機(jī)的接收效果越好。經(jīng)

29、測(cè)試還發(fā)現(xiàn)，將電源等有源元件與其他元件分開距離較大擺放時(shí)，接受的效果較好，頻率較穩(wěn)定，抗干擾能力提高近20%，頻率抖動(dòng)不大。為此我們選擇了將天線與電源分在兩邊擺放。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　班上很多人可能都忙于買收音機(jī)、話筒的套件是，自己還是決定自己找資料、畫圖、仿真、、、買套件直接焊上去固然容易，但學(xué)到的東西肯定是有限的且沒

30、自己動(dòng)手的個(gè)深刻、有意義。</p><p>　　經(jīng)過三周左右的時(shí)間，在查閱了大量的書本資料，又上網(wǎng)搜集了許多有用信息，最終找到適合課程設(shè)計(jì)自己又有能力做的電路方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過自己的細(xì)心布版布線在到后面的焊板，雖然前面幾塊板因?yàn)樽约旱慕?jīng)驗(yàn)等方面的原因都廢掉，但還是學(xué)到了很多以后實(shí)用的東西，所以說還是自己動(dòng)手學(xué)的多且快。而且在寢室測(cè)試的時(shí)候自己的板的效果也挺好的，自己也又加了一個(gè)音頻的輸入端口，相當(dāng)于發(fā)揮了一個(gè)別人都沒

31、有的功能，自己真的很開心。。。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，我們?cè)鰪?qiáng)了對(duì)通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會(huì)查尋資料﹑比較方案，學(xué)會(huì)通信電路的設(shè)計(jì)﹑計(jì)算；進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手﹑獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析﹑解決通信電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)了實(shí)踐能力。</p><p><

32、b>　　元器件清單</b></p><p><b>　　表1 元器件清單</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　1.百度</b></p><p><b>　　2.高頻電子線路</b></p