高频课设调频无线话筒

计算机与信息 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系 《高频电子线路》 课程设计报告 专    业  通  信  工  程 班    级      B110509    学    号      B11050    姓    名                  完成日期    2013 - 12 - 26  指导教师    孙  昭  峰  评语： 成绩：   批阅教师签名： 批阅时间：     一、 实验题目 调频无线话筒 二、 任务要求 （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，做到了学以致用。 三、 设计要求 （1）使用万用板设计并且独立焊接电路。 （2）调试电路使发射频率在88MHz-108MHz之间。 （3）可以使用普通调频收音机接收清晰的音频信号。 四、 设计原理 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，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C4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V1工作在放大区，R5是直流反馈电阻，起到稳定三极管工作点的作用。 这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。 话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V，如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声音失真甚至无法正常工作。 CK是外部信号输出插座，可以将电视机耳机插座或者随身听耳机插座等外部声音信号源通过专用的连接线引入调频发射机，外部声音信号通过R1衰减和D1、D2限幅后送到三极管基极进行频率调制。所以这个套件不但可以做一个无线话筒，而且还可以做一个电视机无线耳机使用。 电路中发光二极管D3用来指示工作状态，当调频话筒得电工作时就会点亮，R6是发光二极管的限流电阻。C8、C9是电源滤波电容，因为大电容一般采用卷绕工艺制作的，所以等效电感比较大，并联一个小电容C8可以使电源的高频内阻降低，这个电路非常常见。电路中K1和K2其实是一个开关，它有三个不同的位置，拨到最左边时断开电源，最右边是K1、K2接通做调频话筒使用，中间位置是K1接通,K2断开，做无线转发器使用，因为做无线转发器使用是话筒不起作用，但是话筒会消耗一定的静态电流，所以断开K2可以降低耗电、延长电池的寿命。 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米范围内能正常接收。该设计具有电压低，受话灵敏，制作简易等特点。 五、 系统设计 下面的就是调频无线话筒的电路图。高频三极管V1和电容L、C5、C6组成一个电容三点式的高频振荡器振荡器。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。无线话筒相当于一个无线调频发射机。它主要包括音频收集，音频放大，载波振荡，调制电路，还有天线发射几部分。 总体设计原理图 基极偏置电阻，给三极管提供一定的基极电流，使V1工作在放大区，R5是直流反馈电阻，起到稳定三极管工作点的作用。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。 六、 模块设计  1、 电源及控制 电源选用两节干电池，为了在不使用的时候节省电能，使用了一个开关，为了在打开开关的时候让使用者知道电路已经接通使用红色LED指示灯指示。 2、 音频收集 话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V，如果信号电压超过0.7V就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声音失真甚至无法正常工作。 3、 音频放大 因为在自然环境中，由于诸多因素，所收集到的声音（即音频信号）都经过了很多的干扰，因此其所携带的能量都是很微弱的，为了使其能够正常的进入调制模块来与本振进行调制，需要将其音频信号来进行适当的放大来达到相关匹配。另一方面，这个无线话筒也是一个调频发射机，发出的信号又要经过大自然的无数干扰才会得到接收，若原始信号的能量就不够强烈，那么接收端的信号就无从谈起了。所以只有对其原始的音频信号进行充分放大，达到相应要求之后，再发射出去。接收端才能够正常进行解调恢复原始的音频信号。这里的音频放大模块采取的是基本的三极管甲类的放大。R4=27kΩ是三极管的基极偏置电阻，给三极管提供电流，使其三极管始终工作在甲类无失真的放大状态，达到最好的放大效果。R5=10OΩ是直流反馈电阻，是稳定三极管的工作状态。这个模块是对所收集到的音频信号进行无失真地放大，为下面的调制做准备。 4、载波振荡 一个调频信号发射机，载波振荡模块更是必不可少的。通过天线发射的信号需要与天线匹配，即天线的长度要大于信号波长的四分之一。而音频信号的频带是20Hz至20kHz，对应的波长范围是15至15000km。制造出这样的天线是不合适的，所以我们需要一个高频载波来将我们的音频信息“装载”上去，再进行发送。基于这样的理论基础，此次设计的是高频三极管与C3、C5、C6所构成的一个电容三点式振荡器。通过调整L的数值可以方便地改变发射频率 5、 频率调制模块 将已放大的音频相关信号和载波振荡产生的高频载波信号叠加，发射信号通过C7耦合到天线上再发射出去。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。 七、 系统调试与性能分析 把FM收音机的电源打开，音量调节到适中，将频率调在60MHz～108MHz左右无电台的地方。给无线调频话筒电路板通上电源，发光二极管发光，用手机播放器对准话筒低音量播放音乐，对准收音机，调节频段直到收音机收到该音乐。再慢慢移开话筒和收音机距离，同时适当调节收音机的音量、调谐旋钮，直到声音最清晰、距离又最远为止。在频段为68.4MHz的时候效果最好。实际焊接的电路图如下： 元件清单 麦克风 1 耳机插孔 1 68K 电阻 1 2.7K 电阻 1 10K  电阻 1 27K  电阻 1 100Ω  电阻 1 680Ω  电阻 1 1μF 电解电容 1 4.7μF电解电容 1 102 瓷片电容 1 18P 瓷片电容 1 6.2P 瓷片电容 1 101瓷片电容 1 47P瓷片电容 1 103瓷片电容 1 100μF电解电容 1 二极管 IN4148  2 三极管 9018    1 LED 发光二极管 1 焊锡丝        （一个班2卷） 万用版      1块 （1块钱一块的就行） 八、设计过程中遇到的问题及解决方法 1、如何正确的焊接电容？  对照附录识别电容器的电容值，安装焊接电容。电解电容有极性，长脚一端为正极，短脚一端为负极，安装焊接时不能反接。 2、如何正确的焊接二极管和三极管？  解决方法：安装时要特别注意二极管的正负极和三极管三个脚的相对位置。 3、如果出现焊桥怎么办？  出现焊桥的话会引起短路。这种情况一般是由于用焊锡太多，可小心地可以用电烙铁打开。  4：元件接错怎么办？  如果接错数目不多的话可用电烙铁打开，否则可请在场老师用吸锡器处理。 九、 课程设计体会 以前只是用过小话筒,从来都没有想过它们的原理是什么,是怎么做出来的。而如今却真要自己动手去做它们，真有些不知所措。这个设计看起来简单，可是做起来并不是太容易。首先电路板不大，但是元器件不少，焊接的时候难度比较大，其次这次课程设计中好多同学的电路板不发生起振，如果这样的话就说明了设计的不理想，可见焊接功夫是多么的重要。  无线调频话筒的制作使我认识到了电子器件的制作过程也并不是太复杂，只要我们学生细心去做，也能够做出我们生活中常见的电子产品。通过这次设计实践，我知道了自己在动手操作上的一些薄弱坏节，也知道了不能妄想一次就将整个电路板焊接好，要认真仔细，养成做事有耐心的好习惯，一个产品的焊接调试的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能看出你的动手能力。在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。