高頻課程設(shè)計——無線話筒

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

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)計目的和意義……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.1設(shè)計目的………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2設(shè)計意義……………………

4、…………………………………………………………3</p><p>　　3設(shè)計原理及電路……………………………………………………………………………4</p><p>　　3.1設(shè)計原理………………………………………………………………………………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仿真實現(xiàn)……………………………………………………………………………7</p><p>　　5. 實物實現(xiàn)……………………………………………………………………………………9</p><p>　　6.設(shè)計心得………………………………………

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?！　”菊n程的基本知識教學(xué)目標(biāo)與能力目標(biāo)是：通過理論和實踐教學(xué)，使學(xué)生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、典型集成電路的實際應(yīng)用，并且具備一定的理論水平和足夠的實踐技能，以及使用先進仿真軟件的能力，為進一步學(xué)習(xí)、掌握電子、通訊技術(shù)的專業(yè)知識和職業(yè)技能打下基礎(chǔ)?！?高頻電子線路是一門理論性、工程性和實踐性都很強的課程。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，而且還應(yīng)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(xué)與實踐教學(xué)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。在本課程教學(xué)中應(yīng)從以

9、下幾個方面來加強這些能力的培養(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)計目的和意義</b></p><p>　　2.1設(shè)計目的（1）了解無線調(diào)頻話筒的構(gòu)成，并設(shè)計一小功率調(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)和測試方法。（3）根據(jù)給出的技術(shù)條件和指標(biāo)，設(shè)計無線調(diào)頻話筒。

10、（4）能夠獨立搭接電路、掌握調(diào)試技術(shù)。（5）增強對課本理論知識的理解，并提升到實踐制作當(dāng)中，做到了學(xué)以致用。（6）在設(shè)計中掌握Protel 99 SE的操作過程，制作電路板的流程。2.2.設(shè)計意義 （1）針對目前市場上無線話筒魚龍混雜，一般消費者消費又無法分別的現(xiàn)狀，這次課程設(shè)計專門要設(shè)計一款無線話筒，這款話筒采用調(diào)頻的方法發(fā)射信號，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)計過程中非常重視性價比，這主要是為

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

12、;p>　　什么是無線話筒？簡單地說，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HS-4系列型號就是其中之一。</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變成音頻電信號，這個電信號會去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號。最后，高頻信號通過天線發(fā)射到空中。</p><p

13、>　　我們將發(fā)射頻率設(shè)計在FM收音機波段，因此可以配合任何FM收音機接收到該高頻信號，并從該高頻信號還原出聲音信號，從而完成各種用途。</p><p><b>　　3.2電路工作原理</b></p><p>　　先將聲音信號變成音頻電信號，這個電信號會去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號。最后，高頻信號通過天線發(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組成一個電容三點式的振蕩器，對于初學(xué)者我們暫時不要去琢磨電容三點式的具體工作原理，我們只要知道這種電路結(jié)構(gòu)就是一個高頻振蕩器就可以。三極管集電極的負(fù)載C4、L組成一個諧振器，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。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)射極之間電容來實現(xiàn)調(diào)頻的，當(dāng)聲音電壓信號加到三極管的基極上時，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會隨著聲音電壓信號大小發(fā)生同步的變化，同時使三極管的發(fā)射頻率發(fā)生變化，實現(xiàn)頻率調(diào)制。</p><p>　　話筒MIC可以采集外界的聲

16、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，同時這種話筒工作時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D2兩個二極管反向并聯(lián)，主要起一個雙向限幅的功能，二極管的導(dǎo)通電壓只有0.7V，如果信號電壓超過0.7V就會被二極管導(dǎo)通分流，這樣可以確保聲音信號的

17、幅度可以限制在正負(fù)0.7V之間，過強的聲音信號會使三極管過調(diào)制，產(chǎn)生聲音失真甚至無法正常工作。</p><p>　　CK是外部信號輸出插座，可以將電視機耳機插座或者隨身聽耳機插座等外部聲音信號源通過專用的連接線引入調(diào)頻發(fā)射機，外部聲音信號通過R1衰減和D1、D2限幅后送到三極管基極進行頻率調(diào)制。所以這個套件不但可以做一個無線話筒，而且還可以做一個電視機無線耳機使用。</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)頻話筒得電工作時就會點亮，R6是發(fā)光二極管的限流電阻。C8、C9是電源濾波電容，因為大電容一般采用卷繞工藝制作的，所以等效電感比較大，并聯(lián)一個小電容C8可以使電源的高頻內(nèi)阻降低，這個電路非常常見。</p><p>　　電路中K1和K2其實是一個開關(guān)，它有三個不同的位置，撥到最左邊時斷開電源，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、，因為做無線轉(zhuǎn)發(fā)器使用是話筒不起作用，但是話筒會消耗一定的靜態(tài)電流，所以斷開K2可以降低耗電、延長電池的壽命。</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,新建一個工程文件(.ddb)，在Documents中新建一個Schematic Document(原理圖),加載庫(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行封裝，然后進行PCB印刷電路板的設(shè)計。進行PCB設(shè)計

21、當(dāng)然也可以直接在PCB設(shè)計中進行各元件的封裝，然后可以進行手動布線，也可以利用自動布線。</p><p>　　在Documents中新建一個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)入之后就要對元件進行手動排列，再自動布線，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，以防止波焊時板子產(chǎn)生氣泡和因為熱應(yīng)力作用而彎曲，但在特殊場合下要考慮ＧＮＤ的流向，大小，不能簡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)，不要集中在一個地方，也不要高電容太近以免使電解液過早老化。有時候會因為誤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，這時檢查與核對是很有必要的。所以畫完以后切不可急于進行制版，應(yīng)該先做核對，后再進行后續(xù)工作。</p><p>　　設(shè)計完成后，可用3D進行整體瀏覽，這時可以對元件封裝進行重新檢查。各

24、分立元件大小暫為列清。</p><p>　　4.Multism仿真實現(xiàn)</p><p>　　通過multism仿真，進行虛擬電路仿真，</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</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>　　實物實現(xiàn)</b></p><p>　　根據(jù)原理圖及封裝電路板對無線話筒進行焊接. </p><p><b>　　調(diào)試說明：</b></p><p>　　把FM收（錄）音機的電源和音量打開，將頻

26、率調(diào)在100MHz左右無電臺的地方。給無線話筒電路板通上電源，對準(zhǔn)收音機，用螺絲刀調(diào)節(jié)振蕩線圈L1的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機傳出尖叫聲。再慢慢移開話筒和收音機距離，同時適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機（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，收音機也能夠收到。如果收音機仍不能收到，則

27、應(yīng)檢查元件有沒有裝錯，元件是否損壞，電源是否正常工作。</p><p>　　（1）. 注意事項：</p><p>　　無線話筒線圈L1匝間距離變近和換容量大一點的電容關(guān)聯(lián)會使發(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)射頻率會偏到離譜，甚至不會產(chǎn)生高頻發(fā)射信號（電路不會起振）。如果想要更遠(yuǎn)的傳輸距商，給收音機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：</p><p>　　采用電容三點式，簡單可靠，起振容易。但一級放大電路雖然達(dá)到我們的設(shè)計目標(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，收音機的接收效果越好。經(jīng)

29、測試還發(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，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)計心得</b></p><p>　　班上很多人可能都忙于買收音機、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、自己動手的個深刻、有意義。</p><p>　　經(jīng)過三周左右的時間，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)計自己又有能力做的電路方案設(shè)計，經(jīng)過自己的細(xì)心布版布線在到后面的焊板，雖然前面幾塊板因為自己的經(jīng)驗等方面的原因都廢掉，但還是學(xué)到了很多以后實用的東西，所以說還是自己動手學(xué)的多且快。而且在寢室測試的時候自己的板的效果也挺好的，自己也又加了一個音頻的輸入端口，相當(dāng)于發(fā)揮了一個別人都沒

31、有的功能，自己真的很開心。。。</p><p>　　通過課程設(shè)計，我們增強了對通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會查尋資料﹑比較方案，學(xué)會通信電路的設(shè)計﹑計算；進一步提高分析解決實際問題的能力，創(chuàng)造一個動腦動手﹑獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析﹑解決通信電子電路問題的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強了實踐能力。</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