调频无线话筒课程设计.docx
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调频无线话筒课程设计
调频无线话筒课程设计（总13页）
摘要
无线话筒它就是一种通过无线电波传输声音的设备。
焊制电路板上的电子元件话筒将自然界的声音信号变成音频电信号，然后去调制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，调频的信号设置在FM波段，这样就可以用收音机几首调试。
关键词：
无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试
1.绪论
对于现在而言越来越多的产品都向无线过度，有线的东西越来越跟不上时代的发展，而对于话筒这种小范围的家用电器产品也不例外，无线话筒也越来越受到K歌达人们以及电视主持人的爱好。
但针对目前市场上无线话筒鱼龙混杂，一般消费者消费又无法分别的现状，所以这次课程设计专门要设计一款无线话筒，明白其工作原理，以巩固刚学完的高频相关知识，同时提高电子制作的爱好。
2.设计方案
设计方案
设计无线话筒的方案很多，这里无线话筒就相当于一个小型的语音调频发射，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。
由于无线话筒并不需要很大的距离，所以功率放大的部分就不用加了，图是大概的一个系统的总框图。
图系统框图
3.系统设计及元件选择
驻极体话筒（音频收集及放大）
我们需要做的是一个无线话筒，则音频信号的收集是必不可少的。
由于一般的音频信号转化成电信号很微弱，那就要考虑到放大的问题，这样才能使电路更灵敏。
但是我们为了简化电路，这里就采用了驻极体话筒，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，被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
图为驻极体话筒的外形，内部，以及电路符号。
图B内部结构
图A图为驻极体话筒外形，B图为驻极体内部结构，C图为原理图符号
如图可见驻极体话筒本身内部实际藏有一枚FET，FET将话筒前振膜之电容变化放大，所以这也就是驻极体话筒很灵敏的原因。
因此，如果选用了驻极体话筒，音频收集以及音频放大的部分就用驻极体话筒就可以完成，大大的节省了材料和成本，并且驻极体话筒工作在之间，可以直接往基极与发射极上接就可工作。
振荡以及调频发射
根据天线理论可知，天线长度达到辐射波长的
时才能达到一定的辐射效率，所以一般的语音要辐射出去就必须要架设很长的天线，这是极不明智的，对于无线话筒这样的小东西就更不现实了，所以我们需要把信号调制到高频上去，那这就需要用到振荡器，也就是本地振荡，简称本振，产生一个高频振荡，然后用调制的方法将音频信号调制到高频，然后发射出去。
图振荡调频发射电路
如图就是我们的一个振荡调频以及发射电路，由于无线话筒主要在室内工作，所以不需要太大功率，也就不需要专门的功率放大了。
R1为偏置电阻，主要让三极管工作在一定区域，由于我们采用的是3V的电压，而且要求工作电流在10—15mV，所以采用了2K的电阻，去掉发射结的压降，让工作电流在10-15mV这样，达到比较大的辐射效率。
三极管我们就采用了9018，这个一个性能比较好的高频管，查表可知
，完全够我们所要求的90MHz，并且噪声小，用来处理语音类的东西还是比较好的。
图等效高频电路
图电感计算
如图是电路的等效高频电路，图中
为集电极与发射极间的电容，
为发射结的结电容，可见电路可看成一个一般的电容三点式振荡器，反馈主要由
和
组成，而
和
构成振荡回路，确定主要的工作振荡频率。
由
，且
，
为90MHz左右，这样就可以确定电感了，由于电感元件不好买，并且振荡的中心频率还受到三极管内部的影响，所以会产生不准的，并且为了后面测试时候方便调试，我们选择了自己绕电感，从网上下载了一个算自己绕电感值的软件，计算如图。
由计算公式得，频率大概在95MHz左右，不过不要紧，后期可以作微调，微调也很简单，把电感线圈拉长则电感值减小，则频率增大，压缩线圈电感值就增大，则频率减小。
系统总电路及原理
如图为设计的总电路图，采用了3V电源供电，即两个干电池即可驱动工作，
为话筒开关，
则为工作指示灯，
是其工作偏置电阻，
是过滤电容。
在此电路中，我们不采用一般的变容二极管进行调频，这样会使电路变得更加复杂，我们采用了简单实用的方法，那就是根据了三极管发射极PN结的电容效应，即
会随着输入的语音信号的改变而同步改变大小，从而改变整个回路的电容值，类似于变容二极管，这样就改变了整个电路的工作频率，从而实现调频。
由于驻极体话筒工作在之间，所以我们直接把驻极体接在三级管的基极和发射机之间，使得语音信号直接输入三极管调频发射出去。
该无线话筒具有使用电压低、受话灵敏、制作简易的特点，能拾取距话筒以外的轻微讲话声，在无干扰的情况下理论有效距离20m左右，符合课设的基本要求。
图总电路图
4.电路仿真
电路仿真采用了Multisim12，刚发布没几天的软件就下载安装了，遗憾的是没有9018这个管子，只有采用与其性能相近的代替了，仿真电路图如图。
由于找不到9018仿真，所以出来的波形不是很好，但是还是有波的，频率也还是有的，说明电路还是起振了的，也就是说实际上是能工作的。
示波器所测如图，频率计所测如图。
故仿真只能当做参考，也不可以全信，主要理论上可以的话，经过实践做出电路来如果可以的话那就是好用的。
图示波器波形
图频率计频率
5.实物的制作与调试
由于电路不是很复杂，所以焊制起来也不是很困难，所以电路很快就焊制好了，如图
就是焊好的电路。
电感我们用了自制的线圈代替，按照前面的计算，我们用毫米的漆包线在合适的
图实物图
笔上密绕6圈。
用小刀将线圈两端刮去漆皮后镀锡，点上一些石蜡油固定线圈然后抽出笔，形成空心线圈，然后拉伸成需要的长度，线圈也可见图。
天线就用了一般的导线替用，如果按照最佳辐射效率来算，90MHz频率的天线在83cm左右，这天线也还是比较长的，对于我们也不太必要，由于我们无线话筒主要在室内或者不远距离使用，也不需要太大的距离，所以我们天线取10cm到15cm就能得到一定的效果，就实用价值来说而且还比较好装配。
然后就是测试阶段了，由于是调频电路，并且在90MHz左右，所以测试起来还是比较好测试的，就用一般的收音机当做接收就可以了。
把焊好的电路接上两个电池，也就是3V，就可以进行测试了。
打开收音机，将频率调至90MHz到100MHz间任意的一个频率,最好是找有频道的，然后轻轻的弹一下电感线圈，看是否会有信号的波动，若有则说明振荡器起振正常了，因为对于做好点电路的工作频率我们尚不清楚，而且起不起振也不是很清楚，如果没起振那就检查是不是电路的问题了。
然后就是寻找工作频率了，就要在80MHz到110MHz间慢慢调大寻找，按照我调的经验是这样的，当调到一个地方有很大的噪声，接着载调大或调小一点然后噪声突然没了，很安静的，杂声很小，那差不多就是这个频率了，这时可以碰一碰天线，若信号有干扰，那么频率就找对了，说明振荡部分是工作正常的，有载波。
这个时候就可以向话筒吹气或者说话，看收音机有没有反应，有反正就说明话筒部分也正常，若没反应，则是话筒部分的问题，检测一下是不是接反了或者其他原因。
测试能工作后就是性能测试了。
打开手机放歌然后放在实物旁边，用收音机找准频率听得很清晰后，手持收音机慢慢远离实物，当逐渐听不清楚所放音乐或者窜到其他台时停下来，看看能工作的距离，实测大概在7-10米这样还是比较清晰的，也符合了所要求的3米。
因为我们所要求的频率在90MHz左右，而我们刚刚测的频率并不一定都在90MHz，并且90MHz本身频段是没有频道的，所以我们要再跳到90MHz再测一遍。
由于我们的电感是线圈，所以调起来还是比较好调的。
如果之前的频率大于了90MHz，那么我们就将线圈压缩一点，增大电感，将频率降低，然后慢慢调至90MHz左右。
反之，如果之前是小于90MHz的，我们就将线圈拉长一点，也慢慢的调至90MHz。
然后再进行测试一遍，方法和之前相同。
这次测得和上次测的结果都差不多，在7-10米能稳定接收。
至此所有的测试调试工作也已经完成了，课程设计也进入了总结阶段。
6.心得与体会
通过将近一个礼拜的课设，从刚开始的理论验证、计算机仿真、实物搭建以及最后的电路调试，我们一步一个脚印扎扎实实的踩下去，我们深知，要想成功并不是一蹴而就的，要反复论证，反复实践才会出真知。
也是由于我们的严谨态度，终于在最后的时刻，成功了，虽然这句话说得很轻松，但是上面去加注了我们的多少汗水，当拿着收音机听到自己做出来的东西的那一刻，不知有多激动，什么汗水不汗水的都值了。
每一个电子设计爱好者都会有这样的经历，从开始时的不断失败到逐渐得心应手，到最后的设计制作成功，其中的滋味是没有制作经历的人所无法领会的。
课程设计确实是件很锻炼人东西，它让我们知道了书本的东西并不是死的，而是活生生的，给了我们将理论融入实践的机会。
本次的课程设计，一方面加强了课本上理论知识的巩固，另一方面锻炼了自己的动手的能力，将理论与实践相结合最终做出实物是件快乐并且有极大收获的事情。
通过课程设计，我们增强了对通信电子技术的理解，学会查寻资料﹑比较方案，学会通信电路的设计﹑计算；进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强了实践能力。
我才了解到我们所学的只是原来是如此地贴近我们，其实他们就在我们身边，就在我们身边或大或小的地方，甚至是我们不能发现的地方，而并不是我原先所想象的那样遥不可及，总是好像在那种大房子里面的大机器才会用到这些东西，感觉那些是科学家做的事情，对于我们来说是天方夜谭。
而如今，我才知道了这一切。
我才会，并有这样的动力将我所学的知识来赋予实践。
参考文献
[1].陈永泰，刘泉.通信电子线路原理与应用.武汉：
武汉理工大学出版社2011
[2].铃木宪治.高频电路设计与制作.北京：
科学技术出版社，
[3].谢自美.电子线路设计实验测试.武汉：
华中科技大学，
[4].李银花.电子线路设计指导.北京：
航空航天大学出版社，
[5].朱力恒.电子技术仿真实验教程.北京：
电子工业出版社，
[6].王志纲.现代电子线路（下册）.北京：
清华大学出版社，
附录
元件清单
元件代号
元件名称
元件参数
数量
Q1
三极管
S9018
1
MICROPHONE2
驻极体话筒
——
1
C1
电容
10pF
1
L1
漆包线
——
R1
电阻
2KΩ
1
R2
电阻
200Ω
1
D1
发光二极管
——
1
S1
单刀开关
——
1
——
导线
——
若干
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