通信基本电路课程设计-无线话筒.doc

河南理工大学通信基本电路课程设计通信基本电路课程设计无线话筒学号：姓名：班级：指导老师：14目录摘要1一选题意义2二总体设计方案3三各部分设计与原理分析4四、元件参数的确定6五、Multisim仿真实验及实物焊接7六结论10七体会11八、参考文献11附录12摘要功率无线话筒实际上就是一台小功率的无线电高频发射机，因其具有体积小、重量轻、电路简单，成本低、无电缆传送等特点，因而得到了灵活广泛的应用。无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识点高频电子线路系统地介绍了通信系统，特别是无线通信系统中的最基本电路及他们的功能，给出了定性及定量分析这些电路性能的方法。这些电路包括了发射机及接收机中的选频放大电路、混频电路、功放电路、振荡电路、调制及解调电路、锁相环电路、自动增益控制电路及频率合成电路。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。该设计具有电压低，受话灵敏，制作简易等特点。Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim软件具有：直观的图形界面丰富的元器件库丰富的测试仪器完备的分析手段强大的仿真能力的特点。Multisim易学易用，便于进行综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。关键词：无线话筒Matlabmultsim一选题意义无线话筒理论原理在我们生活中的需求及用途都很大，我们随处可见，例如：用户在唱歌、讲话或者表演时要用到的无线话筒，可以360度的任意转动和移动，不会有电线绊脚、扯后腿。老师在讲课时进行现场转播时用到的无线广播，可以无数学生用收音机收叫讲课，大大的增加了听课人数。此外还有无线电子门铃等等。 既然它如此重要，那么我们就怎样好好掌握它及其他理论原理呢？通过调频无线话筒的设计，提高知识的应用能力，设计电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能,指标,内容及要求。然后根据任务进行方案选择，把系统要完成的任务分配成若干个电路，并对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的电路图。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进，而且还要对方案进行可行性和优缺点的分析，最后才能设计出一个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识点。能很大程度上的巩固所学知识并进行综合应用.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。无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。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。二总体设计方案2.1.设计原理这个调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。驻极体话筒可以采集外界的声音信号，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R1可以提供一定的直流偏压，R2的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C6耦合后送到三极管的基极。 图2.1 设计框图2.2设计目的（1）掌握调频话筒的基本工作原理。 （2）掌握调频话筒的调试过程及故障排除。 （3）培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。 （4）书写详细的课程设计报告 2.3 设计要求 分析无线调频话筒系统各功能模块的工作原理（1）增益要高，即放大倍数要大。 （2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的 影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能(4)前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不 能产生明显的相互干扰. 三各部分设计与原理分析3.1音频收集与放大模快 图3.1音频收集与放大模块 一个无线话筒，则音频信号的收集是必不可少的。本电路中考虑到需要做一个小巧的无线话筒，因而直接采用的是驻极体小话筒MIC，它灵敏度极高。据介绍，甚至手表的嘀嗒的声音也可以被它收集到。话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极。驻极体（Electret）：一种具有持久性极化的固态电介质。其内实际藏有一枚FET，可视之为一级，FET将话筒前振膜之电容变化放大，这就是驻极体话筒很灵敏的原因3.2载波震荡模块图3.2载波震荡模块一个调频信号发射机，载波振荡（即俗称本振）模块更是必不可少的。根据电磁场理论可以知道，通过天线发射的信号需要与天线匹配，即天线的长度要大于信号波长的四分之一。而音频信号的频带是20Hz至20kHz，对应的波长范围是15至15000km。制造出巨大的天线是不合适的，所以我们需要一个高频载波来将我们的音频信息“装载”上去，再进行发送。基于这样的理论基础，我设计的是高频三极管与C2、C3、C5所构成的一个电容三点式振荡器。通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率3.3调制模块图3.3调制模块将已经放大的音频相关信号和载波振荡产生的高频载波信号进行叠加，发射信号通过C4耦合到天线上再发射出去。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。四、元件参数的确定4.1 三极管的选择 由于发射频率为88100Mhz，因此选用超高频小功率三极管C9018。C9018 结构：NPN 集电极-发射极电压 15V 集电极-基电压 30V 射极-基极电压 5V 集电极电流 0.05A 耗散功率 0.4W 结温 150 特怔频率 平均 620MHZ4.2 计算制作电感 元件参数的选择最主要是LC选频网络的选择。选择发射频率为100MHz，选择一个标称值35p的瓷片电容，由公式计算得出L1=1uH。五、Multisim仿真实验及实物焊接5.1 仿真过程利用Multisim软件进行仿真，三极管用高频管2N2222A代替。一般人耳朵能听到的声音频率是20Hz20kHz，我就选了10kHz的正弦波做试验，至于幅值的话， 我选了选12mV和后面的电路参数匹配。图5.1 仿真的电路图图5.2 交流电压源产生的信号波形图5.3 调制的信号图5.3 滤波后的波形图5.4焊接的实物5.2 实物的调试1先检电路板和焊接情况，应无短路和虚、假焊现象。然后可接通电源。 2用万用表直流电压档测量晶体管V基极发射极问电压，应为0.5伏左右。若将线圈两端短路，电压应有一定变化，说明电路已经振荡。3打开收音机，拉出收音机天线，波段开关置于FM波段，（频率范围为88兆赫至108兆赫）将无线话筒天线搭在收音机上。 4.慢慢转动收音机调谐旋钮，同时，对话筒用手机低声放音乐。调到收音机收到信号声为止。若收音机在调谐范围内收不到信号，可拉伸或压缩线圈L，改变其宽度，再仔细调谐收音机直至收音机收到清晰的信号。然后逐渐拉开无线话筒和收音机间的距离，直到距离在810m时，仍能收到清晰信号为止。注意在调试中无线话筒发射频率应避开调频波段内的广播电台的频率。5.3焊接注意事项由于高频线路中导线间的干扰较大，为了减小干扰，焊接时要注意导线尽避免平行且尽量减少接触等，接地线连接时要注意独立接地以减少干扰。还有很多细小的环节都不容忽视，对于高频电路更是如此，比如：电感不应该平行放置，以免造成互感干扰；天线与金属外罩不要接触。为了提高制作效果，在安装制作前我们都用万用表筛选一下各个元件的质量。安装的先后顺序是电感线圈、电阻器、电容器、高频三极管、话筒和拨动开关、电池卡子。将电阻器、电容器等元件分类集中安装的目的是减少差错和防止元件的丢失。以上元器件的插装孔位请认真对照PCB图来确定。电感线圈的两个引出端首先刮除表面上的绝缘漆，然后上好锡，插装时要贴近电路板并牢固焊接，如有虚焊振荡会不稳定，工作也会不正常。三极管尽可能最后安装的目的是尽量减少焊接中静电、热量对管子的损害，插装时注意极性同时尽量贴近电路板。驻极体话筒用两根导线焊接引出，焊接到电路时注意极性，将焊好线的话筒固定在电池架上。电池正极片和负极簧都插装在电池夹的相应处，并用红色、黑色导线分别焊接在正极片和负极簧上，并引出焊接到电路板上。焊接完毕，仔细检查电路是否有虚焊、假焊和短路的地方。电阻是否有阻值接错的，驻极体的正负极是否正确，三极管的e、b、c脚接对了没有等。逐步分析，发现错误及时纠正，以免通电后烧坏元件六结论话筒先将声音信号变成音频电信号，这个电信号会去调制电子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。具体描述如下：本电路由电容三点式振荡电路产生载波，该载波频率即为调频收音机的接收频率。声音信号通过麦克风转变为音频信号，由电容耦合到三极管的放大电路放大并使cb结电容变化，振荡频率变化，从而实现频率调制。调制后由线圈与电容组成的选频回路选频并通过天线向外辐射，调节线圈就可实现变频。我们通过麦克风MIC将低频语音信号接入电路。R1为限流电阻，防止电流过大而烧坏麦克风。高频振荡电路由一个9018三极管T1，瓷片电容C5，电容C4以及电感L构成。中心频率的测试。需要用到示波器，进行中心频率的测量。中心频率可能。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。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。七体会经过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。课程设计和平时作业题是有区别的，作业题是为了加深对课堂所讲知识的理解，它内容较窄、训练第一，且是经过抽象加工后给出的理想化的条件，因而有唯一答案，而课程设计是实际的电路装置，它涉及的知识面广，需要综合运用所学的知识，它一般没有固定的答案、需要从实际出发、通过调查研究，查寻资料、计算等环节，才能得到一个较理想电路，更重要的是，它不光是停留在理论设计和书面答案上，而要做出符合设计要求的实际电路。所以说，课程设计是一门知识的应用、综合、智力开发创新、工程技能训练、理论性和实际性极强的课程。我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。查阅了很多有关的资料，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西，比如一些芯片的功能。这次设计不仅是对我们所学课本知识的一个考察，更是对我们的自学能力和收集资料能力以及动手能力的考验。总体来说，课程设计使我们受益匪浅，在摸索该如何设计电路是之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力，我们都觉得以后更要加强这方面的设计，提高自己的能力。通过设计我们知到书本上的知识有了用武之地，这巩固了和深化了自己的知识结构。这次课程设计恰恰给了我们提供了一个应用所学知识的机会。8 出现焊桥的话会引起短路。这种情况一般是由于用焊锡太多，可小心地可以用电烙铁打开。问题4：元件接错怎么办？如果接错数目不多的话可用电烙铁打开，否则可请在场老师用吸锡器处理。五课程设计体会以前只是用过小话筒,从来都没有想过它们的原理是什么,是怎么做出来的。而如今却真要自己动手去做它们，真有些不知所措。这个设计看起来简单，可是做起来并不是太容易。首先电路板不大，但是元器件不少，焊接的时候难度比较大，其次这次课程设计中好多同学的电路板不发生起振，如果这样的话就说明了设计的不理想，可见焊接功夫是多么的重要。无线调频话筒的制作使我认识到了电子器件的制作过程也并不是太复杂，只要我们学生细心去做，也能够做出我们生活中常见的电子产品。通过这次设计实践，我知道了自己在动手操作上的一些薄弱坏节，也知道了不能妄想一次就将整个电路板焊接好，要认真仔细，养成做事有耐心的好习惯，一个产品的焊接调试的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人