无线调频话筒设计.docx

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无线调频话筒设计

无线调频话筒设计（总16页）

无限调频话筒课程设计

题目：

高频无线调频话筒

学院电子信息工程学院

专业电子信息工程

学号

姓名

教师

2014年12月05日

无线调频话筒设计方案

摘要

【摘要】本设计基于通信系统原理和高频电子线路的相关知识，采用BA1404调频立体声发射集成电路。

此电路将立体声调制、FM调制和RF放大器等功能集成在一个芯片上。

加上少许的外围元器件就能够获得良好的立体声调频信号，很容易实现无线话筒的功能。

由驻极体话筒将音频信号转换成电信号，电信号经过BA1404内部的音频放大器，再经过立体声调制，混合信号与导频输出信号合成后的信号进入射频振荡器并对载波进行FM调制，经射频放大后输出射频信号，最后经过发射匹配发射出去。

设计目标是完成简易的无线话筒发射装置，接受装置由现成的普通调频收音机代替。

为了设计简单本设计只使用了单声道。

本设计具有元器件少，电路结构简单，性能稳定等特点。

关键词：

BA1404FM调制驻极体话筒射频振荡器

摘要..............................................2

绪论..............................................5

第1章系统设计...................................6

设计方案...............................6

设计任务和要求.........................6

系统框图...............................6

第2章方案论证与比较............................7

系统方案论证与比较......................7

调制方法论证与比较......................7

单元方案论证与选择......................7

话筒的选择..........................7

放大电路的选择......................8

集成电路选择........................8

第3章集成电路的介绍............................9

BA1404的主要特点........................9

引脚功能及工作原理......................9

相关参数................................10

第4章电路原理图及PCB图......................12

电路原理图.............................12

PCB图.............................13

第5章电路的安装与调试.........................

电路的安装...............................

电路的调试...............................

电路的原理图介绍.........................

结论..............................................

参考文献..........................................

附录..............................................

（目录中行距多倍行距，设置值为倍，目录不标页码）

绪论

随着人类的文明不断进步，科学技术不断的发展，人们之间的交流越来越多，相互交换的信息也日益剧增，要传送的信息类型也是越来越多样化。

科技的进步也使得通信的技术得到了发展，特别是无线电波的使用，使我们的通信更加实时、高效。

科技的快速发展，将使人们的通信更方便，快捷。

人们的生活水平的提高，参加休闲娱乐活动的人是越来越多了，看电影、跳舞、唱歌等，那么话筒在这些当中扮演着重要的角色。

科学技术的发展，先进技术的突破，给人们带来了极大的方便，无线电话筒就是其中之一。

传统的话筒是通过电缆线将声音信号传送出去的，一旦人们的活动范围加大，电缆线就成了一个负担，而无线电用于传输话筒的信号，正好解决了这一烦扰，让人们使用起来更加方便。

无线电话筒首先将声音信号转换成低频电信号，再经过调制，再对所产生的调制信号进行放大，激励，功放和一系列的阻抗匹配，使信号输出到天线，发送出去，从而省去了电缆线。

集成电路的出现加快了科技的发展。

集成电路是一种微型电子器件或部件。

采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。

本设计采用BA1404集成电路，BA1404采用低电压、低功耗设计，电压在1V至3V之间，典型值为，最大功耗500mw，静态电流为3mA。

此芯片将立体声调制、FM调制、RF放大器等多个功能集成在一个芯片上。

所需外围元件少，大大节省了电路的体积，其性能也比较稳定。

第1章系统设计

设计方案

无线通讯技术来实现有线话筒的功能。

无线电话筒首先将声音信号转换成低频电信号，再经过调制，再对所产生的调制信号进行放大,激励,功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,发送出去。

无线电话筒包括以下部分：

音频输入、前置放大器、高频振荡器、频率调制器、倍频器射频功率放大器及辐射天线系统等。

设计任务与要求

1）、设计任务 

设计一个实用的无线调频话筒。

2）、设计要求 

①发射频率为88MHz---108MHz，这是调频收音机工作频率范围； 

②发射距离为30----100m,这是无线电话筒规定距离。

小于30m失去无线电话筒的意义，大于是100m将会影响其它调频收音机正常工作； 

③采用收音机接收发射信号； 

④电源电压，用5号干电池供电

⑤整机体积应尽量小。

系统框图

第2章方案论证与比较

系统方案论证与比较

方案一：

采用分立元件构成。

由三极管构成话筒放大电路和三极管构成的电容三点式振荡器，再加上由三极管、电感线圈、电容等组成的功率放大器，就构成了一个简单的发射机。

此系统原理简单，元器件常见，容易搭建。

方案二：

采用集成电路。

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。

它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。

用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

经过比较，分立元件之间会有干扰，系统不是很稳定，调试麻烦。

集成电路集成了系统的主要电路部分，所需外围元件少，性能比较稳定，故采用方案二。

调制方法论证与比较

电路的调制方法有多种，常见的有幅度调制和频率调制等。

①幅度调制 

调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。

也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。

这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了。

②频率调制

频率调制是一种以载波的瞬时频率变化来表示信息的调制方式，通过利用载波的不同频率来表达不同的信息。

调频信号中，载波信号的频率随着基带调制信号的幅度变化而改变，调制信号幅度变大时，载波信号的频率也变大（或变小），调制信号幅度变小时，载波信号的频率也变小（或变大）。

根据本次设计的频率要求为88MHz--108MHz范围内，故采用了调频的调制方式来实现。

单元方案论证与选择

话筒的选择

电容话筒 

电容话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。

驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。

电容的两极之间有输出电极。

由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。

当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据Q=CU 所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声—电的变换。

采用驻极体电容式话筒，该话筒中含有一只场效应管组成射随器，灵敏度高，频响宽，不加音频放大器即可得到幅度适当的调制电压。

驻极体话筒具有体积小，频率范围宽，高保真和成本低的特点，目前，已在通讯设备，家用电器等电子产品中广泛应用。

放大电路的选择

晶体管放大器

晶体管放大器的核心器件是晶体三极管，通过使三极管的发射结正向偏置、集电结反偏让晶体三极管处于放大工作区，让需要放大的信号通过晶体三极管的基极进入，控制集电极电流的变化，实现放大功能。

晶体三极管性能较稳定，价格便宜，不容易损坏。

此次选用的为9018三极管放大器。

集成电路选择

采用BA1404集成芯片。

BA1404是ROHM公司生产的调频立体声发射集成电路，芯片内部集成了立体声调制、FM调制和RF放大器等功能，其工作电压在1～3V之间，典型值为，加上少许的外围元器件就能够获得良好的立体声调频信号，很容易实现无线话筒的功能。

 BA1404芯片的工作电压在1～3V之间，可以采用5号干电池供电，而其它芯片达不到要求。

第3章集成电路的介绍

BA1404是ROHM公司生产的为数不多的调频发射集成电路之一，它弥补了过去用分立元件来设计调频电路的不足，而具有立体声调制的功能。

仅用很少的外围元件就可得到优美的立体声调频信号。

因为在FM立体声发射及无线微波方面具有重要的应用价值。

  BA1404的主要特点 

BA1404的主要特点如下：

①采用低电压、低功耗设计，电压在1～3V之间，典型值为，最大功耗500mW，静态电流为3mA； 

②将立体声调制、FM调制、射频放大电路集成在一个芯片上； ③所需外围元件少； 

④两声道分离度高，典型值为45dB； 

⑤输入阻抗为540Ω（fin=1kHz），输入增益为37dB（Vin=； ⑥典型射频输出电压为600mV

引脚功能及工作原理

引脚功能如表1所示。

BA1404主要由前置音频放大器（AMP），立体声调制器（MPX），FM调制器及射频放大器组成。

立体声前置级分别为两个声道的音频放大器。

输入为时，增益高达37dB，频带宽度为19kHz。

如输入信号中存在频率高于19kHz的成分，则必须在输入端加一个低通滤波器，否则两个声道的分离度会下降。

在立体声调制组，振荡器输出的38kHz信号于立体声调制。

通常在16、17脚接一可调电阻，以获得最佳的通道分离度。

立体声混合信号（MPX输出信号）与导频输出信号（PILOT OUT）合成后的调制信号通过12脚进入射频振荡器并对载波进行FM调制，经射频放大后输出射频信号，射频信号的典型值在600mV左右。

BA1404内部还提供了一个参考电压单元VREF。

可以利用这个电压信号改变外接变容二极管的电容值，继而改变载波的振荡频率。

因此，只要控制一个电阻的分压值就可以达到改变发射频率的目的，这是比较独特的设计。

图BA1404结构框图

参数

第4章电路原理图及PCB图

电路原理图

PCB图

第5章电路的安装与调试

电路的安装

在电路的安装过程中由于想把元器件引脚焊点焊接美观，在有的焊点处烙铁停留时间过长，导致焊盘脱落的现象发生。

因此在安装时要注意以下事项：

①焊接前需要先将元件固定； 

②由于工作于高频状态，在安装、焊接元件时各元件引脚应尽量短； 

③确保IC引脚不会被虚焊，移动的时候力度一定要轻，力度过大会损坏元件的引脚； ④焊接时候要注意时间和力度，用力过大或者焊接时间过长会让对面的焊锡也融化了，这样容易导致元件移位； 

⑤焊接完所有引脚后，检查各个引脚之间是否有短路的情况，如果有，则用烙铁从两个引脚之间慢慢划过，这样让多余的焊锡吸附到烙铁上，从而消除短路。

 电路的调试 

调试方法如下：

①通电后，将音频输入Mic处悬空，用镊子碰连接处，用万用表电压10V档位测IC的14引脚应有1V左右的输出， 

②焊上Mic，在14脚的电容7C负脚点对地用一耳机监听，应能听到Mic拾取的话音，说明IC内的音频放大器已经工作； 

③焊接一个MP3音频输入线路，将Mic短路，播放MP3中的轻音乐输入给话筒电路； ④将一调频收音机调在无广播电台处接收无线电话筒的声音信号，这样可避开广播电台的干扰； 

⑤调频收音机接收无线话筒的信号，调节振荡线圈电感1L的匝间距离，使发射频率落在88～108 MHz的调频频段内，听收音机是否有的MP3播放的音乐； 

⑥如欲提高发射频率，应增大2L的匝间距离，如欲降低发射频率，应缩小2L的匝间距离，若收不到信号，改变1L匝间距离，或改变13C容量，直到在一个没有电台的位置上收到信号为止； 

⑦调整11C容量或调整2L匝间距离，拉开同接收机的距离，使距离最远，达到设计要求距离，效果最佳为止； 

⑧适当改变发射天线的长度，以达到效果最佳为止，但不要太长，越短越好。

调试结果如下：

①实际测试时如果电源稳定，Mic悬空处有将近左右的电压，基本到达要求； ②在7C负脚点用耳机可以听到声音； 

③收音机可以听到音乐，距离越靠近30m或100m的效果越差，效果还是没原音乐好； ④在大约100m处听不到效果了。

可能是自制的电感线圈，效果不稳定，要不断调试，直到稳定。

在调试时要保证干电池电压，要多备些干电池。

最终基本可以达到设计要求。

结论：

本次无线电话筒设计主要采用了BA1404调频立体声发射集成电路作为核心器件，驻极体电容式麦克风作声音转换，为了设计简单只使用了单声道，后续电路的组装调试，电路能够满足设计要求，实现相应的功能。

本次设计的无线电话筒与市场上的无线电话筒相比较，电路体积较小，便于携带；电路只须使用电源即可工作，整机的功耗小更加节能环保；电路结构不复杂，使用了BA1404集成电路，只需少许外围元件就可以实现无线电话筒的发射功能。

BA1404是调频立体声发射集成电路，它有两个音频放大器，还具有声道平衡功能。

由于时间紧迫，没有过多的深入研究BA1404的功能，本设计对BA1404的部分功能弃用，没有有效的利用其功能，觉得可惜。

BA1404可以采用双麦克风采集声音信号，通过其内部的声道平衡功能，构成一个能够抵御强大噪声的近讲话筒。

在设计中应先查阅相关的技术资料，了解相关元件的特点、作用、功能，利于设计使用。

在设计中也遇到了一些问题，由于电源电压，并要达到相关功能，在开始时无从下手，经过细心查阅资料，了解相关知识，克服了困难。

电感线圈、发射天线等元件的选取比较麻烦，很难找到合适要求的成品元件，自己制作，为调试带来很大麻烦。

通过无线电话筒的设计，我从中学到了不少的知识，熟悉了调频无线电波的调制发射，使我更加熟练的使用PCB制图protel软件，电子元器件的识别、检测和安装，锻炼了自己的动手能力，培养了自己的学习态度。