赵嘉妮调频无线话筒设计.docx

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赵嘉妮调频无线话筒设计

湖南文理学院课程设计报告

课程名称：

专业综合课程设计

系部：

电气与信息工程学院

专业班级：

芙蓉通信0901

学号：

09110102

学生姓名：

赵妮

指导教师：

王立

完成时间：

2012-06-15

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师日期

摘要

对于整个录音音响系统中，第一个重要环节是话筒。

话筒的重要性是人们时常谈论的话题。

话筒的争论往往是最激烈而革命性的，从电子管到晶体管、从动圈到电容、从微型话筒到金话筒，还有值得珍藏的纪念版话筒等。

话筒又分为有线话筒和无线话筒。

调频无线话筒系统简单、成本低廉，但是采用传统制作方式做出的话筒音质不好且功能单一。

市面上无线话筒产品的种类很多,高档的价格比较昂贵,低档的性能不太稳定。

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。

整个电路使用Protel99se软件设计，并最终做成一块8cm*4cm（width*height）PCB（印刷电路板），使用普通调频收音机在100M频率左右，话筒中心20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，可应用于教学，无线广播，报警器，助听器，及各类声控设备中。

关键词调频；三点式；振荡电路；载波；印刷电路板

Abstract

TheprincipleoffrequencyadjustmentwirelessradiomicrophoneisthatthesignalchangessoundwaveintoVFelectricsignalbythemicrophone,thewaveexportingfrequency,producingfrequencyadjustmentbychangingaHFoscillator'scomingchangingthejunctioncapacity,passeshigh-frequencyamplificationandchoosesfrequency,ultimatereasonairwireradiation.TheentirecircuitisdesignedbyusingProtel99sesoftware,makesupintoapieceof8cm*4cm（width×high）PCB（printingcircuitboardultimately）,usetheaveragefrequencyadjustmentradiotobeabletoadmitregularlyin100Mfrequencyretinue,20metersofmicrophonecentrerangeinner.Itsmakingprocessisnotdifficultandhavinganelectricitybeinglowered,foritscharacteristic,itcaneasilytoappliedintoteaching,wirelessbroadcasting,alarmequipments,deaf-aid,andofallkindssoundcontrolequipments.

Keywords:

Frequencyadjustment,trikini,oscillatingcircuit,carrierwave,printingcircuitboard.

目录

一、绪论…………………………………………………………………4

二、设计方案…………………………………………………………5

2.1方案选择………………………………………………………5

2.2无线话筒准用的频段………………………………………………6

2.3各频段无线电波的传播特性………………………………………7

三、电路设计……………………………………………………………8

3.1调频无线话筒框图设计………………………………………………………8

3.2实验原理图……………………………………………………………………9

3.3protel设计…………………………………………………………………10

3.4pcb板设计………………………………………………………………10四、设计中遇到的问题及解决方法………………………………………………11

4.1电路板设计…………………………………………………………………11

4.2调频测试……………………………………………………………………11

4.3电感的制作…………………………………………………………………12五、心得体会…………………………………………………………………………13

六、参考文献…………………………………………………………………………14

一、绪论

信息传输是人类社会生活的重要内容。

从古代的烽火到近代的旗语，都是人们寻求快速远距离通信的手段。

直到19实际电磁学的理论与实践已有坚实的基础后，人们开始寻求用电磁能量传送信息的方法。

通信（Communication）作为电信（Telecommunication）是从19世纪30年度开始的。

面向21世纪的无线通信，无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码、接入技术、网络技术、抗衰落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用的发展更是一日千里，简易无线发射网络。

正是这些电路的基础，设计与调试发射电路能使我们快速步入电子设计的大门。

高频课程设计是作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握高频电子线路设计和调试的方法，增加模拟电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课电路与电子技术后，应安排课程设计教学实践项目，其目的是使学生更好地巩固和加深对专业基础知识的理解，学会设计中、小型电子线路的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。

通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

本次课程设计本小组选择设计制作调频发射机（调频无线话筒），要求是分析高频发射系统各功能模块的工作原理，提出系统的设计方案，对电路进行调试。

在此基础上可进行创新设计，如改善电路性能；故障分析；对系统进行仿真分析等。

这是一款微型调频无线话筒，载频在88-108MKZ，传输距离为30-50m，利用FM调频收音机可以实现短距离接收。

二、设计方案

2.1、方案选择

现有的无线耳机和无线话筒，其线路虽有差异，原理是一致的，都离不开调制和解调，但却是单独的各用一套调制和解调线路，造成了不必要的浪费，使用也不方便。

本实用新型设计涉及无线通信技术，是一种将无线话筒与无线耳机合二为一的技术。

它包括发射部分与接收部分，其中发射部分由立体声信号预加重电路与调制发射电路串联而成，接收部分由接收接收解调电路、立体声解码电路、立体声功放电路串联而成，在调制发射电路上还串联话筒及话筒信号放大电路，在立体声解码电路与立体声功放电路之间连接信号输出端，在立体声信号预加重电路及话筒信号放大电路预调制发射电路之间串联互颖开关。

本设计的目的在于设计一种无线话筒与耳机合一器，以降低制作成本，方便使用。

2.2、无线话筒准用的频段

无线电波可以在空间自由传播，不受用途和地域限制，因此造成各种无线电设备的频率交叉重叠。

如果不加以规定和约束，不可避免地会产生相互干扰，影响正常的通信。

为此，世界上无线频率管理部门对无线电频率的使用范围作了统一规定，使它们之间的相互影响降到最低。

无线话筒使用的频段有：

2.2.1、VHF甚高频波段

VHF频段的频率范围为30MHz～300MHz，波长为10m～1m，通常称为“米波”，广泛用于调频广播、电视频道、民用对讲机和传呼机。

频道占用极为拥挤，工业干扰源多。

分配给无线话筒VHF频段的频率范围为169MHz～230MHz，共占有61MHz的可用频带。

与电视6～12频道占用的频率范围相同。

在61MHz可用频带内，无线话筒又把它分成三个波段，VHF（A）为169MHz～185MHz；VHF（B）为185MHz～200MHz；VHF（C）为200MHz～230MHz。

2.2.2、UHF超高频波段

UHF频段的频率范围为300MHz～3000MHz，波长为1m～0.1m，通常称为“分米波”，主要用于电视频道、移动电话、微波通信和军用雷达等。

分配给无线话筒的频率范围为690MHz～960MHz，占有270MHz的可用频率范围，是VHF频段的4.5倍，因此可设置更多的无线话筒通道，并且干扰源少。

在UHF频段中，无线话筒还分配到另一个更高的民用通信频段，即2300MHz～2400MHz，简称2.4G波段。

此频段的干扰源最少，但设备的生产成本高。

2.3各频段无线电波的传播特性

自由空间电磁波的传播衰减包括距离衰减（衰减量与距离的平方成正比）、传播媒体的吸收（空气、人体和墙体等）和金属结构物的反射。

频率越高，传播媒体的吸收越大，金属物体的反射越强（即阻止电磁波传播的能力越强）。

UHF频段的发射——接收之间主要靠直达波传播，难以绕过金属障碍物传播。

VHF频段除直达波传播外，还可利用一部分折射和绕射电磁波。

因此在同样的发射功率和传播条件下，VHF传播距离比UHF更远一些。

金属物体对电磁波传播的阻挡反射与无线电波长（频率）的关系金属物体对电磁波都有反射作用。

阻挡电磁波传播的能力与电磁波的波长和金属物体的大小有关。

电磁波的波长小于金属物体的尺寸时，会被全部反射，传播受阻。

或者说，频率越高，金属物体对电磁波的反射越强。

相反，如果电磁波的波长大于金属物体的尺寸时，部分电磁波会绕过金属障碍物继续传播（电磁波的绕射特性）。

显然，UHF频段的反射比VHF频段的反射更多、更强，电磁波对金属网格（或金属孔板）的穿透能力电磁波的波长小于金属网格孔的直径时，则会被通过。

也就是说，波长越短，通过金属网格的穿透能力越强。

非金属物体（人体、墙壁等）对电磁波的吸收作用，电磁波的频率越高，非金属物体对它的吸收越大，电磁波的传播衰减也越大。

三、电路设计

调频无线话筒是一种可以将声音或者歌声转换成88~108MHz的无线电波发射出去，距离可以达到30~50m，用普通调频收音机或者带收音机功能的手机就可以接收。

将声音调制到高频载波上，可以用调幅的方法，也可以用调频的方法。

与调幅相比，调频具有保真度好，抗干扰性强的优点，缺点是占用频带较宽。

调频的方式一般用于超短波波段。

3.1、调频无线话筒的框图如下：

缓冲放大

频荡

高震

调频

声电转换BM

图3.1：

调频话筒框图

3.2、设计原理图：

图3.2、实验原理图

晶体管T1和其周围的电路构成高频振荡器，振荡频率由L、C4、C5、T1的结电容决定。

加至T1管基极的音频信号电压，会使c-b结电容随它变化，从而实现调频。

C4可改变中心频率的选择（88~108MHz）。

T1输出调频信号，通过C7耦合到T2管的基极，经过T2管放大后从天线辐射出去。

T2管构成高频放大器，还有缓冲作用，隔离了天线对高频振荡器的影响，使振荡频率更加稳定。

3.3、protel原理图：

图3.3：

protel原理图

3.4、pcb板设计

图3.4：

pcb板图

具体步骤如下：

3.4.1：

印刷电路板的转印、腐蚀及打孔、上保护层。

3.4.2：

焊接元器件。

按pcb板图进行元件的焊接。

其中绕制电感规格：

直径4.5mm，匝数14匝，长14mm。

绕制电感用表面镀绝缘漆的漆包线。

3.4.3：

调试

（1）：

找谐振点。

将天线接至示波器，电路通电后可观察到有正弦波。

该正弦波是由T1管振荡，作为载波。

调整变电容C4，使得波形有最大幅值。

并记下谐振频率。

（2）：

调频。

将收音机调至谐振频率。

并通过mic测试发射机，进行频率细调，使收音机接受到声音最清晰。

测试得谐振频率为88.1MHz。

发射机工作距离的测量。

将发射机固定在一段，并不停讲话。

收音机不断远离发射机，直到听到的声音模糊不清。

测量此时发射机和收音机之间的距离。

测量距离得发射机工作距离为30m

四、设计中遇到的问题及解决方法

4.1、电路板设计

（1）：

尽量按照试验原理图进行布线。

这样在进行电路检查时更方便。

（2）：

电感周围的线尽量与电感垂直。

当电路线与电感平行时会影响电感值。

（3）：

电感底下不走线。

走线影响电感值

（4）：

布线时尽量减少跳线。

（5）：

布线应当尽量做到美观大方。

4.2、调频测试

（1）：

中心频率的测试。

需要用到示波器，进行中心频率的测量

（2）：

中心频率可能和电台频率重叠。

调可变电容，将中心频率尽量与电台频

率错开，减小电台对发射信号的影响。

（3）：

天线应当适当长些。

不要弯曲天线。

减小天线的抖动。

弯曲天线，天线

抖动都将影响发射信号的质量。

（4）：

调频过程中可能在多个频段内接收到音频信号。

这是主瓣、旁瓣的影响。

应当将频率调至最清晰，声音最大的频段内。

4.3、电感的制作

（1）：

电感制作直接影响到谐振频率的大小，也影响了电路工作的效率。

电感

的绕制要均匀，要先密绕11圈后进行拉伸，拉伸到14mm。

在进行电感

的焊接时容易将电感扭曲变形。

解决办法是将用于绕制的签字笔笔芯不

拆卸。

直到电感顺利焊接完成后在将签字笔笔芯拆下。

五、心得体会

课程设计已经结束了，通过这次课程设计，使我更加扎实的掌握了很多课本上的知识，做出此次设计。

在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，通过努力，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

本次课题设计是在王立老师的悉心指导下完成的，从论文选题到完成论文都浸透了恩师们的大量心血和精力，导师渊博的知识、严谨的治学态度和求实精神、忘我的工作作风、学术上的远见和生活上的平易近人，时刻激励着学生，是学生毕生学习的榜样。

值此论文完成之际，特向导师致以诚挚的感激和无尽的敬意！

六、参考文献

[1]李瀚荪.《电路分析基础》.高等教育出版社

[2]康华光.《电子技术基础》.高等教育出版社

[3]于洪珍.《通信电子电路》.清华大学出版社

[4]朱力恒.《电子技术仿真实验教程》.电子工业出版社

[5]朱昌平高远.《高频电子线路实践教程》.河海大学常州校区