通信基本电路毕业课程设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)通信基本电路课程设计无线麦克风设计与制作姓名：曹琳专业班级：电信12-03指导老师：张培玲2014年 12月 16日1摘要：无线话筒实际是一个微型无线电调频广播系统，它由发射机和接收机两部分组成。发射机由电容话筒，调频发射电路紧凑地组合在一起，用拖在话筒外的一段软线做发射天线。无线话筒采用调频的方式调制信号，具有体积小，使用方便的特点。发射功率很小，接收范围不超过100 米。本文对调频式的无线话筒进行了研究并设计出一款简单的无线话筒。无线话筒的设计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

2、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。该无线话筒能实现音频信号在80MHz 103MHz频段内的频率调制，并可以利用调频收音机接收到清楚的话音。关键词：无线电；前置放大电路；高频振荡电路；功率放大电路Abstract:Wireless microphone is actually a miniature FM radio broadcast system, which consists of a transmitter and receiver of two parts. By condenser microphone transmitter, FM

3、transmitter circuit together compactly, with somedrag on the microphone cord do outside the transmitting antenna. Wireless microphone using FM modulated signal, with a small, easy to use features. Transmit power is very small, no more than 100 meters reception range. In this paper, FM wireless micro

4、phone type studied and designed a simple wireless microphone. Wireless microphone design combines , analog electronic technology, knowledge, design and implementation of this very practical subject, either to consolidate a lot of knowledge in practice, but also according to their interest in the dev

5、elopment new features to learn new knowledge. The wireless microphone enables audio signals in the 80MHz-103MHz band frequency modulation and FM radio receiver can use to clear voice.Key words:Radio; preamplifier circuit;circuit目录1选题意义42总体方案53各部分设计及原理分析64参数选择105实验结果126结论137心得体会148参考文献15一、选题意义随着无线电技术

6、的不断发展，无线话筒已经成为人们生活中所不可缺少的器件，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。但是随着数以万计的无线电设备的使用以及用户对无线话筒系统需求的增加使广播频率变得拥挤，理解无线话筒系统的设计和操作的概念已经成为一个具有挑战性的问题。 由于可用的频谱越来越少，在北美 DTV（数字电视）广播的出现使得无线系统的运行更加复杂困难。 DTV也同样出现在欧洲 , 它已成为未来可能出现的频谱拥挤现象的另一标志 . 。鉴于以上这些事实，随着无线话筒、内部通讯网络系统、耳内监听系统和其它应用在各类制作的无线电通讯设备的日益普及，对于无线系统扎实的，

7、技术性理解需求是前所未有的。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 OK 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，再通过音频放大电路对音频信号放大，然后将音频信

8、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。故设计一个实用且简单的电路，使用普通调频收音机在 5-8m 范围内接受信号，接收频率为 100MHz左右。该设计具有低功耗， 灵敏度高， 制作简易等特点，有助于对高频课程的深入理解。二、整体方案1. 设计任务了解无线调频话筒的构成，并设计一小功率无线调频话筒。2. 设计要求（ 1）额定工作电压 5-9V，电流 3-5mA。（ 2）发射频率在 80-108MHz， FM收音机能稳定收听。（ 3）接收距离不小于 5 米。3. 任务自评对于无线话筒来说，首先传输的声音音质要好，而好的音质是要

9、求具有灵敏度高、调制线性好、频偏大、发射载波频率稳定；其次是发射距离要尽量远，这要求发射功率足够大。所以根据设计要求，本设计重点应在稳定频率的选定和发射距离两个性能指标上下功夫。4. 整体方案设计无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，由于调频式无线话筒具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗干扰性强等特点，所以应用较多。选择了设计并制作调频式无线话筒。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，最终由天线辐射。初步设计框图如下：通过对上面的整体方案分析，话筒我采用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微

10、弱的声音信号。对于低频音信号的放大我采用最常用的电压并联负反馈共发射极放大电路，具有稳定静态工作点的作用，又具有输出载波幅度稳定的特点。对于调频电路部分即高频振荡调制电路是本设计的一个重点，也是一个本次设计能否成功的一份关键点。三、各部分设计及原理分析整个电路可以分为三部分：音频信号的输入及放大部分；频率调制部分；高频功率放大及发射部分。（ 1）音频信号的输入及放大部分这一级电路由话筒，三极管Q1及其它元件构成。话筒采用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音信号，筒底部有两个接点，用两根粗铜丝焊牢在 PCB印制电路板上。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛

11、用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中，属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。其中放大电路我采用的是最常用的电压并联负反馈共发射极放大电路，三极管采用的 9014。它是一种小电压 , 小电流 , 小信号的 NPN型硅，是一低噪声放大管，具有稳定静态工作点的作用，又具有输出载波幅度稳定的特点。 R1 为话筒 MIC 的偏置电阻 , 一般在 2k 5.6k 选取 ,R4 为集电极电阻 .R5 为基极电阻 , 给 Q1 提供偏置电流 .R6 为发射极电阻 , 起稳定 Q1直流工作点。基极偏置电

12、阻 R5 连接在晶体管的集电极与基极之间 , 利用集电极的电压确定基极偏置电流 , 自动调节工作点，电路工作稳定可靠，灵敏度高。改变集电极电阻R4可调整电路增益，即可改变调制度，可防止过调制。最后放大的信号通过C3 耦合到下一级。（ 2）频率调制部分该电路主要有三极管Q2、电感 L1 及电容所组成的高频振荡电路，三极管采用高频管 9018，电感则是用漆包线绕制而成，其中R7 给 Q2的基极提供偏置电流， C4 为反馈电容，电阻 R8 起稳定三极管 Q2直流工作点作用 ,C7 起隔直流通交流的作用，略去 Q2 发射极直流部分，其中 Q2、L1、C5、 C8 为调频电路电抗管，起到了调频的作用。其

13、中由于电路系统中变化的电流对系统供电电源里的电源内阻起作用，从而导致电源向电路输出实际电压产生抖动。所以会对电路有一定的影响，为了避免电源的抖动，以获得稳定的供电电压的。所以加入一个退耦电容 C9，其作用是为了电路能够获得稳定的电压，一帮也叫电源去耦电容。当放大的音频信号通过电容 C3耦合到三极管的基极的时候，三级管的基极和发射极之间的电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三级管的发射频率发生发生变化，从而实现声音信号对振荡电路产生的高频信号进行调制，产生高频调谐波。当有信号通过 L1 和 C5 的时候通过改变电感 L1 的大小就可以改变输出频率的大小。可以通过改变电感 L1 线圈匝

14、数的数量或线圈的长短，就可以实现对输入的调频信号的大小进行改变。最后调制后的信号通过C6耦合到下一级。模拟通过输入频率为 500Hz 的正弦波，因为人类正常的声音频率在 500HZ 左右，通过观察，蓝色的波形表示的是调制前的波形，黄色则代表的是被调制后的波形，可以看出该电路明显起到了调频的作用，通过改变电感 L1 的大小可以看到输出波形也随之有所变化，说明该电路可行。我们的要求是输出的频率要在 88 108MHz,所以要想改变频率的大小， 自己要改变电感的大小就可以实现对频率的调节。（ 3）高频功率放大及信号的发射高频放大电路我同样采用的是共射极放大电路，既具有稳定静态工作点的作用，又具有输出

15、载波幅度稳定的特点，同时还有足够大的功率输出。此电路同时也是一个选频放大电路，集电极电感 L2 和电容 C10组成选频回路，同样谐振在 90MHZ处。C10和 L2 放大调谐回路 , 和振荡回路 C5 和 L1 调谐在同一频点时获得最大输出功率 , 发射距离最远。与低频放大电路不同的是在这里三极管我采用的是 9018，因为 9014 的特征频率很小，只有 150MHz,所以只能运用于低频放大电路中，而相反的 9018 的特征频率在 620MHz，所以可以运用于高频电路中，其中 R9 为 Q3提供偏置电流， R10为发射极电阻， C11为反馈电容， C12和 L3 进一步组成一个选频回路，如果在

16、和之前的调频在同一频点时能获得最大的输出功率，使得发射距离最远，这是在最后焊接电路时所添加的一部分。最后的输出波通过进一步选频之后由天线辐射出去。于天线来说，只须设置一根电线（线状天线）。一般天线的长度设定为电波波长的 12，以便在天线上产生驻波。 如果载波频率为80MHz，那么波长 为式中， c 是电波的速度即是光的速度。计算得天线的长度为1.9m。但是，如果在实际的电路中接入1.9m 的天线，会发射很强的电波，有可能超出电波法，在这携带不方便，且外观难看，所以把天线的长度限制在30cm的程度。四、参数选择位号R1 R4 R8R2 R3 R6 R10R5R7 R9C1 C2 C3 C13C4

17、 C11C6 C8C9C14Q1Q2 Q3名称电阻16W+5%瓷片电容三极管型号规格数量2.2K33341M122K21044681230410210319014190182位号名称型号规格数量L14.5T1L2 L35.5T2W1可调电阻470K1插针2 针13 针1天线50CM 导线1话筒1电路板1说明书1胶带1电路板1说明书1胶带1五、实验结果1. 实物调试将焊接好的无线话筒的电源开关置于“关”的位置，将万用表置于“10mA”档，两表笔接到电源开关的两端，可测量电路的总电流，如在10mA左右则电路基本正常，电流过大或过小 ( 甚至为 0) 都不正常，检查电路板上有无错焊、 虚焊、短路等现

18、象，并及时予以排除。打开收音机 ( 置于 FM段) ，然后手持话筒，一边对话筒讲话一边调收台旋钮 ( 或选频键 ) 直到收音机中传出自己的声音为止。上述步骤分别在80MHz、88MHz、98MHz、 108MHz附近调试，这样即使无线话筒发射频率存在较大偏差，收音机也能够收到。如果在整个频段 ( 即 80108MHZ)仍收不到自己的声音则仔细拨动振荡线圈L1，拨动时只需拉开或缩小线圈每匝之间的距离，调整时应仔细。若调整线圈的松紧仍不奏效则应将电感L1 取下来增加一匝或者减少一匝( 因电子元件参数的影响 ) ，重新焊上后继续上述调整。 经过检查，电路没有出现焊接及元件的错误，我按照上面的调试方式

19、，通过改变电感 L1 的长短，最后在 98MHz的位置能在收音机里面收到声音。经过测试，在 10 米内可以收到，满足设计要求。2. 结果分析本次设计的重点是高频振荡部分，我采用电容三点式振荡电路，简单可靠，起振容易，但最后测试结果显示频率在 95MHz 99MHz之间不停的抖动，频率不稳定，分析应该有以下的原因：寄生参数大，缺少对频率的控制手段；周围环境干扰严重；元器件质量不好，电阻、电容的特性参数不理想。功率放大电路虽然达到我们的设计目标，但是抗干扰等功能仍然有影响，毕竟这是用较少的一些分立元件组成的一个高频电路。经测试还发现，将电源等有源元件与其他元件分开距离较大摆放时，接收的效果较好，频率较稳定，抗干扰能力能变强，频率抖动不大。为此我们选择了