無(wú)線話筒制作課程設(shè)計(jì)

1、通信電子線路課程設(shè)計(jì)小組成員： 2009111221柳 城 2009111222梅亞敏 一、課題簡(jiǎn)介（1）課程介紹：高頻電子線路是一門(mén)理論性、工程性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不但應(yīng)該掌握必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且還應(yīng)在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和實(shí)際動(dòng)手能力等方面得到鍛煉和提高。對(duì)于這些能力的培養(yǎng)，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)必須密切聯(lián)系、互相配合，才會(huì)取得比較好的效果。高頻課程設(shè)計(jì)是作為高頻電子線路課程的重要組成部分，目的是使學(xué)生進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握高頻電子線路設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法，增加模擬電路應(yīng)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力以及分析、解決問(wèn)題的能力。按照本學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃要求，在學(xué)完專(zhuān)

2、業(yè)基礎(chǔ)課電路與電子技術(shù)后，應(yīng)安排課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目，其目的是使學(xué)生更好地鞏固和加深對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)中、小型電子線路的方法，獨(dú)立完成調(diào)試過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高學(xué)生電路分析和設(shè)計(jì)能力。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。（2）無(wú)線話筒使用的頻段：無(wú)線電波可以在空間自由傳播，不受用途和地域限制，因此造成各種無(wú)線電設(shè)備的頻率交叉重疊。如果不加以規(guī)定和約束，不可避免地會(huì)產(chǎn)生相互干擾，影響正常的通信。為此，世界上無(wú)線頻率管理部門(mén)對(duì)無(wú)線電頻率的使用范圍作了統(tǒng)一規(guī)定，使它們之間的相互影響降到最低。無(wú)線話筒使用頻率為88mhz-108m

3、hz。（3）各頻段無(wú)線電波的傳播特性自由空間電磁波的傳播衰減包括距離衰減（衰減量與距離的平方成正比）、傳播媒體的吸收（空氣、人體和墻體等）和金屬結(jié)構(gòu)物的反射。頻率越高，傳播媒體的吸收越大，金屬物體的反射越強(qiáng)（即阻止電磁波傳播的能力越強(qiáng)）。二、原理圖的設(shè)計(jì)（1）電路原理圖：（2）fm無(wú)線話筒原理：mic先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào),經(jīng)c2耦合給q的基極進(jìn)行調(diào)制,當(dāng)有聲音信號(hào)的時(shí)候,三極管的結(jié)電容會(huì)發(fā)生變化振蕩頻率發(fā)生變化,完成頻率調(diào)制,即調(diào)頻.再經(jīng)c8耦合給高頻調(diào)諧放大電路對(duì)已調(diào)制的高頻信號(hào)放大,再通過(guò)c12、l3和天線tx向外發(fā)射頻率隨聲音信號(hào)變化而變化的高頻電磁波。其中r1為話筒mic

4、的偏置電阻,一般在2k5.6k選取,r4為集電極電阻.r5為基極電阻,給q1提供偏置電流.r6為發(fā)射極電阻,起穩(wěn)定q1直流工作點(diǎn)的作用;q2,r7,r8,c4,c5,l1,c6,c7組成高頻振蕩電路,r7給q2基極提供偏流,c5和l1振蕩回路,改變其值可以改變發(fā)射頻率,c4為反饋電容,r8起穩(wěn)定q2直流工作點(diǎn)作用,c7隔直流通交流電容;q3,r9,r10,l2,c10,c11組成高頻功率放大電路.r9給功率管q3提供基極電流, c10和l2放大調(diào)諧回路,和振蕩回路c5和l1調(diào)諧在同一頻點(diǎn)時(shí)獲得最大輸出功率,發(fā)射距離最遠(yuǎn)。我們將發(fā)射頻率設(shè)計(jì)在fm收音機(jī)波段,因此可以配合任何fm收音機(jī)接收到該高頻

5、信號(hào),并從該高頻信號(hào)還原出聲音信號(hào),從而完成各種用途。三、具體電路選擇（1）1話筒mic：駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音信號(hào)。話筒底部有兩個(gè)接點(diǎn)，用兩根粗銅絲焊牢在pcb印制電路板上。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以

6、要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。并且，外圍電路中需要有相應(yīng)的偏置電阻為其提供偏置。（2）高頻振蕩調(diào)制電路：該部分由晶體管vt2、電阻r5電感l(wèi)1電容c2、c11、c12等組成。其功能是產(chǎn)生高頻載波信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制。l1和c2構(gòu)成lc諧振回路。該回路具有選頻作用，其頻率由公式計(jì)算得出：f = 1/ 2*(lc)-1/2經(jīng)c1耦合過(guò)來(lái)的信號(hào)加在vt2基極上，通過(guò)基極上變化的電壓改變be結(jié)電容，而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波的調(diào)制。由集電極輸出經(jīng)c3耦合到下一級(jí)進(jìn)行功率放大。高頻振蕩調(diào)制電路（3）功率放大電路：電路由q3、c3、l2、c5組成，該部分電路為

7、自偏壓電路，無(wú)需給b極加偏置電壓，高頻信號(hào)由c3耦合經(jīng)自偏壓電阻r7加到b上放大，電路工作在c類(lèi)狀態(tài)。l2和c3組成選頻電路，使其諧振在前一級(jí)的工作頻率上，c5為輸出電容，輸出高頻信號(hào)。（4）天線:對(duì)于天線來(lái)說(shuō)，只須設(shè)置一根電線（線狀天線）。一般天線的長(zhǎng)度設(shè)定為電波波長(zhǎng)的1/2（為了在天線上產(chǎn)生駐波）。如果載波頻率為80mhz，那么波長(zhǎng)為： 式中，c是電波的速度（光速）。所以天線的長(zhǎng)度為1.9m。但是，這個(gè)電路中如果接1.9m的天線的話，會(huì)發(fā)射很強(qiáng)的電波，有可能超出電波法所規(guī)定的范圍。所以把天線的長(zhǎng)度限制在30cm的程度。（5）最終電路圖：話筒mic可以采集外界的聲音信號(hào)，這里我們用的是駐極體

8、小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音，同時(shí)這種話筒工作時(shí)必須要有直流偏壓才能工作，電阻r4可以提供一定的直流偏壓，r4的阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒采集到的交流聲音信號(hào)通過(guò)低頻放大后耦合到vt2三極管的基極進(jìn)行頻率調(diào)制。三極管q2采用9018和電容c2、c3、c11組成一個(gè)電容三點(diǎn)式的振蕩器，由三極管q2集電極的負(fù)載c2、l1組成一個(gè)諧振器，通過(guò)c11正反饋電容形成三點(diǎn)式諧振振蕩器原理，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，實(shí)際上是一個(gè)以諧振頻率為基準(zhǔn)的高頻振蕩器。通過(guò)調(diào)整圖中元件l1的參數(shù)可以使發(fā)射頻率可以在90mhz左右，正好覆蓋調(diào)頻收音機(jī)的接收頻率，通

9、過(guò)調(diào)整l1的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈l1）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開(kāi)調(diào)頻電臺(tái)。發(fā)射信號(hào)通過(guò)c13耦合到高頻放大器，由高頻放大器進(jìn)行諧振放大后再通過(guò)天線上再發(fā)射出去(實(shí)際電路設(shè)計(jì)中我們?cè)诠Ψ胖凹恿松錁O跟隨器)。由于高頻振蕩器和高頻放大器互相獨(dú)立使得發(fā)射頻率和發(fā)射功率都十分穩(wěn)定。c13將頻率調(diào)制好的載波信號(hào)傳遞到q3進(jìn)行高頻放大，仔細(xì)調(diào)整l2的值（拉伸或者壓縮線圈l2）可使輸出功率最大！距離最遠(yuǎn)，整個(gè)工作電流最小。（6）pcb板圖：四、電路仿真將一級(jí)放大輸出和二級(jí)放大輸出拆分開(kāi)來(lái)：然后對(duì)其用protel軟件進(jìn)行仿真得到：這里用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器代替信號(hào)源及麥克風(fēng)。如圖2.51，用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)正

10、弦信號(hào)加入到話筒輸入端，看產(chǎn)生的波形。仿真結(jié)果如圖所示，由于某些原因，參數(shù)設(shè)置問(wèn)題只能看到大概的有些頻率變化，而不能看到很完美的波形。（實(shí)物已經(jīng)走出來(lái)了，但按照實(shí)物圖仿真還存在一些問(wèn)題）五、實(shí)物寫(xiě)真（1）實(shí)物圖：調(diào)頻fm 87.5 歡迎收聽(tīng)?。?）手工寫(xiě)真：（3）焊工說(shuō)明:1.電阻陶瓷電容不用分正負(fù)極,但是必須注意電阻值和電容量；2.板上的話筒有正負(fù)極之分,和鋁制外殼相連接的一極為負(fù)極,另一極為正極.為了便于安裝,先加焊兩只引腳；3.三極管的三只管腳功能完全不同,一定要分清楚；4.元件包中有銅線制作的線圈,它的外面有一層絕緣漆.它是一個(gè)關(guān)鍵的元件,調(diào)節(jié)線圈間距可以改變發(fā)射頻率和距離。l1的匝距

11、變近和換容量大一點(diǎn)的電容會(huì)使發(fā)射頻率變低;要使發(fā)射頻率變高,就需要采取相反的措施.和l1并聯(lián)的電容變化范圍不可以太大或太小,否則發(fā)射頻率會(huì)偏到離譜.甚至不會(huì)產(chǎn)生高頻發(fā)射信號(hào)(不起振)；5.元件包中含有電路板插針,安裝在關(guān)鍵點(diǎn)后,可以用來(lái)和電子實(shí)驗(yàn)套件靈活的配合使用,從而可以做范圍更廣的電子實(shí)驗(yàn)；6.元件位置不能裝錯(cuò),焊接時(shí)間最好控制在23秒,力求元件安放到位并且美觀,多次檢查無(wú)誤后即可通電調(diào)試,使用。六、課程總結(jié)經(jīng)過(guò)這段時(shí)間，我們組的兩個(gè)人終于完成這次無(wú)線話筒的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。我們首先查閱了大量的書(shū)本資料，接著又上網(wǎng)搜集了許多有用信息。當(dāng)最終的電路方案設(shè)計(jì)出來(lái)以后，我們請(qǐng)教了信息學(xué)院的幾位學(xué)長(zhǎng)，他們的一個(gè)小小指點(diǎn)就給我們很大啟示和靈感，對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)圖提出了很多有價(jià)值的建議。，當(dāng)實(shí)物做出來(lái)之后，并在fm87.5收聽(tīng)到我們自己的電臺(tái)時(shí)，心中感到萬(wàn)分的喜悅。通過(guò)