小型通信系統(tǒng)設(shè)計與制作

電氣與電子信息工程學院《小型通信系統(tǒng)設(shè)計與制作》課程設(shè)計報告專業(yè)班級：2011電子信息工程①班學號：201140210106姓名：査飛指導教師：艾青、夏術(shù)泉設(shè)計時間：2014年11月10日—2014年11月28日設(shè)計地點：K2高頻實驗室-3-目錄TOC\o"1-3"\h\u25548《小型通信系統(tǒng)設(shè)計與制作》課程設(shè)計報告 -1-22896小型通信系統(tǒng)設(shè)計與制作 -3-18138一：課題名稱： -3-29519二、設(shè)計目的： -3-12486三、設(shè)計內(nèi)容與要求 -3-3343四、設(shè)計進度表 -4-25237五、設(shè)計過程 -4-270231、方案論證 -4-10739（1）、方案（一) -5-25858（2）、方案（二）

-5-29539（3）、方案（三）

-6-12074（4）、方案確定 -6-17812、設(shè)計原理 -7-25313(1)音頻收集模塊 -7-30505(2)

音頻放大模塊 -7-3162(3)載波振蕩模塊 -8-14363(4)

直接調(diào)試模塊

-8-3725六、調(diào)試

-9-27397七、課程設(shè)計心得 -9-10576八、附錄 -10-10516附錄一：電路原理圖 -10-22848附錄二：PCB圖 -10-4739附錄三：元器件清單 -11-16598附錄四：參考文獻 -11-16701課程設(shè)計成績評定表 -12-

此電路由晶體管VT1和VT2、電阻R2、電感L、電容C2和C3等組成，其功能是產(chǎn)生高頻載波并進行調(diào)制發(fā)射。L與C2構(gòu)成LC諧振回路，該回路具有選頻作用，兩個晶體管VT1、VT2的集電極與基極互相交叉連接，并與L、C2選頻回路組成高頻振蕩器。經(jīng)C1耦合過來的音頻信號加在VT1集電極(也就是VT2基極)，對高頻振蕩信號進行頻率調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)頻信號經(jīng)C3耦合至天線輻射出去。發(fā)射頻率取決于LC諧振回路諧振頻率，調(diào)節(jié)L或C2的大小即可改變發(fā)射頻率。

此方案電路比較簡單，在電路搭接的過程中發(fā)現(xiàn)他的抗干擾能力差，特別是有人靠近的時候，漂頻現(xiàn)象比較嚴重。（2）方案（二）

C8是電源旁路電容。R1是MIC的偏置提供話筒的靜態(tài)工作點。R1現(xiàn)MIC構(gòu)成了拾音回路。C1、C2起聲音信號的耦合作用。R2、D1、D2組成限幅電路，防止話筒在近距離時輸入信號過大而失真嚴重。R3、R4用于提供Q1的靜態(tài)工作點。C3、C4、C5、C6、L1、Q1構(gòu)成振蕩、放大。C7將信號耦合到天線。天線則將已經(jīng)過調(diào)制的聲音信號發(fā)射出，本電路由3V供電，用兩只1.5V的電池即可。（3）方案（三）

MIC先將自然界的聲音信號變成音頻電信號，經(jīng)C2耦合給Q的基極進行調(diào)制，當有聲音信號的時候，三極管的結(jié)電容會發(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)諧放大電路對已調(diào)制的高頻信號放大，再通過C12、L3和天線TX向外發(fā)射頻率隨聲音信號變化而變化的高頻電磁波。其中R1為話筒MIC的偏置電阻，一般在2K—5.6K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)諧在同一頻點時獲得最大輸出功率，發(fā)射距離最遠。方案確定考慮到制作的效果性，所以最終選擇方案三，因為其制作出來的效果會好很多，并且比較簡單

3.設(shè)計原理

(1)音頻收集模塊

一個無線話筒，則音頻信號的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個小巧的無線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高。據(jù)介紹，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外，駐極體話筒內(nèi)實際藏有一枚FET，可視之為一級，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。

2、設(shè)計原理輸入20Hz-2000Hz的音頻信號，通過音頻放大電路放大后加入載波進行調(diào)制，由天線發(fā)送出去，在接收機端接收到后進行濾波，解調(diào)，再由音頻放大電路驅(qū)動揚聲器將音頻信號無失真的還原。硬件系統(tǒng)方框圖如下：音頻收集模塊一個無線話筒，則音頻信號的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個小巧的無線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高。據(jù)介紹，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外，駐極體話筒內(nèi)實際藏有一枚FET，可視之為一級，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。音頻收集模塊

音頻放大模塊這個模塊是對所收集到的音頻信號進行無失真地放大，為下面的調(diào)制做準備。因為在自然環(huán)境中，由于諸多因素，所收集到的聲音（即音頻信號）都經(jīng)過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進入調(diào)制模塊來與本振進行調(diào)制，需要將其音頻信號來進行適當?shù)姆糯髞磉_到相關(guān)匹配。另一方面，這個無線話筒也是一個調(diào)頻發(fā)射機，發(fā)出的信號又要經(jīng)過大自然的無數(shù)干擾才會得到接收，若原始信號的能量就不夠強烈，那么接收端的信號就無從談起了。所以只有對其原始的音頻信號進行充分放大，達到相應(yīng)要求之后，再發(fā)射出去。接收端才能夠正常進行解調(diào)恢復原始的音頻信號。這里的音頻放大模塊采取的是基本的三極管甲類的放大。R2=10kΩ是三極管的基極偏置電阻，給三極管提供電流，使其三極管始終工作在甲類無失真的放大狀態(tài)，達到最好的放大效果。R1=30OΩ是直流反饋電阻，是穩(wěn)定三極管的工作狀態(tài)。音頻放大模塊載波振蕩模塊一個調(diào)頻信號發(fā)射機，載波振蕩（即俗稱本振）模塊更是必不可少的。根據(jù)電磁場理論可以知道，通過天線發(fā)射的信號需要與天線匹配，即天線的長度要大于信號波長的四分之一。而音頻信號的頻帶是20Hz至20kHz，對應(yīng)的波長范圍是15至15000km。制造出巨大的天線是不合適的，所以我們需要一個高頻載波來將我們的音頻信息“裝載”上去，再進行發(fā)送?；谶@樣的理論基礎(chǔ)，我設(shè)計的是高頻三極管與C2、C3、C5所構(gòu)成的一個電容三點式振蕩器。通過調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率。載波震蕩模塊(4)

直接調(diào)試模塊

將已經(jīng)放大的音頻相關(guān)信號和載波振蕩產(chǎn)生的高頻載波信號進行疊加，發(fā)射信號通過C4耦合到天線上再發(fā)射出去。這種調(diào)頻話筒的調(diào)頻原理是通過改變?nèi)龢O管的基極和發(fā)射極之間電容來實現(xiàn)調(diào)頻的，當聲音電壓信號加到三極管的基極上時，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會隨著聲音電壓信號大小發(fā)生同步的變化，同時使三極管的發(fā)射頻率發(fā)生變化，實現(xiàn)頻率調(diào)制。六、調(diào)試

把FM收音機的電源和音量打開，將頻率調(diào)在80MHz左右無電臺的地方。給無線話筒電路板通上電源，對準收音機，適當調(diào)節(jié)收音機（或者話筒板）的音量、調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰、距離又最遠為止。本人的實物發(fā)現(xiàn)是在102MHz的時候效果最好，頻率一般是在80MHZ-110MHZ之間。課程設(shè)計心得課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。附錄附錄一：電路原理圖附錄二：PCB圖附錄三：元器件清單元器件及位號清單位號名稱型號及規(guī)格數(shù)量R1、R2、R4、電阻22K3R31.5M1R52001C1、C2、瓷片電容1022C3151C451C6101C72211C5電解電容100U1Q1三極管90181Q290131L1電感9T1天線50cm1話筒1電路板1附錄四：參考文獻1、張肅文.《高頻電子線路》北京：高等教育出版社，2000.2、南利平.《通信原理》北京：清華大學出版社，2002.課程設(shè)計成績評定表姓名査飛學號201140210106專業(yè)班級2011電子信息工程1班課程設(shè)計題目：小型通信系統(tǒng)設(shè)計與制作課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄：為什么要對原始音頻信號進行放大？因為在自然環(huán)境中，由于諸多因素，所收集到的聲音（即音頻信號）都經(jīng)過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進入調(diào)制模塊來與本振進行調(diào)制，需要將其音頻信號來進行適當?shù)姆糯髞磉_到相關(guān)匹配。另一方面，這個無線話筒也是一個調(diào)頻發(fā)射機，發(fā)出的信號