高频无线话筒课程设计

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O

2、K 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，

3、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

4、的电信号。拾音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

5、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

6、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

7、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

8、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。3.1.2 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。无线话筒的基本原理框图如图1所示：声音拾取与转换缓 冲放 大调制高频振荡图1 无线话筒原理框图3.2 无线话筒总体设计电路图无

9、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 声音拾取电路一个无线话筒，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。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

10、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LC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1uH，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D1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

11、.5 pFF=1/(2 )=90MKz高频西勒振荡电路如图3所示：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3.3.4 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

12、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：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：图7 仿真电路图4.2 仿真过程使用Multisim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

13、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5. 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足。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。

14、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率）。在电路的话筒处一直播放语音，此时调节可调电感上的螺丝，仔细听看是否可以在收音机里听到话筒的语音信号。但是不管我们怎么调节，都不能听到相应的语音信号。通过测试，我们发现我们的电路图的最高频率只能达到80MHz左右，并且只有在电路的天线与收音机的天线靠在一起的时候，才能达到较好的效果。5.3 总结与改进因为制作的实物没有达到预定的效果，所以我们进行了分析与总结。通过仔细检查，我们认为，频率达不到规定的90MHz是因为我们将元件中的一个电容弄错，使可调电感不能完全弥补错误所引起的频率改变。但是为什么只有在两个天线靠在一起的时候才

15、能接收到信号，我们却找不到原因。在我们苦苦追寻原因的时候，我们组的其他成员应用他们的电路焊成了效果相当不错的实物，并且他们的电路十分简单。于是，在时间并不充裕的情况下，我们决定试试他们的电路。5.4 第二次制作过程电路图如图10所示：图10 电路图通过焊接第一块电路板之后，焊接这一个更为简便的电路板则显得比较轻松。将各个元件按照电路图进行焊接，装好话筒、天线与电源。图11就是我们的第二个实物：图11 实物图5.5 第二次调试过程与结果这个调试过程与前一个类似。我们调试时先将电路的天线与收音机天线靠的比较近，从而使信号较好。将收音机频率调到90MHz左右，调节可调电感，可以在收音机里面听到话筒端的输入信号，但是由于调