基于声表面波谐振器的无线话筒收发电路设计.pdf

基于声表面波谐振器的无线话筒收发电路设计 雷学堂 方志雄 黄冈师范学院 物理科学与技术系 湖北 黄州438000 摘 要 选用音频动态压扩器SL5020P 鉴频器TX14570L 声表面波滤波器RO2164D和变容二极构成调频器 设计并制作 了一种具有动态压扩和静音功能的U波段 860MHz 调频无线话筒发射和接收机 给出了完整电路 并较为详细地阐述了 设计思路 该电路具有调试简单 频率稳定 声音清晰 成本低廉等特点 用于多媒体教室的无线扩音系统效果良好 关键词 无线话筒 SL5020P TX14570L RO2164D 中图分类号 TN832 1 文献标识码 A 文章编号 1009 7961 2007 01 0042 03 Design ofW irelessM icrophone s Receiver and Transm itter C ircuit Based on the Surface acoustic wave SAW Resonator LEIXue tang FANG Zhi xiong Depart ment of Physics Science and Technology of HuanggangNor malUniversity Huangzhou Hubei 438000 China Abstract U wave band 860MHz frequencymodulation wirelessmicrophone trans mitter and receiverwith dy2 namic pressure expansion and mute function was designed by selecting the SL5020P for compressing and ex2 panding the dynamic range of an audio signal the TX14570L for discriminator RO2164D and hypercap diodee for frequency modulator Complete electro circuit and idea of design were elaborated in detail This product has the characteristics of si mple debugging stable frequency clear sound and low cost which has achieved good effect in itswide use ofwireless amplifier system in ourmultimedia classrooms Key words wirelessmicrophone SL5020P TX14570L RO2164D 收稿日期 2007 01 12 基金项目 黄冈师范学院实验教学提高型实验课题研究项目 2005CI41 作者简介 雷学堂 1968 男 湖北罗田人 硕士 副教授 主要从事高频和数据通信的教学及研究工作 无线话筒因为没有传输电缆的束缚 可以自由 移动 使用灵活方便 广泛用于多媒体教室 会场 剧场 广场演出 娱乐中心 体育比赛场馆和家庭 卡拉OK等各种场所 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 考虑到多媒体教室扩音对话筒的特定要求 我们高频实验室的教师和实验技术人员共同研制 了一种具 有 动态压 扩和 静 音 功能 的U波 段 860MHz 调频无线话筒发射和接收机 并成功用 于我校各多媒体教室的无线扩音系统 1 设计思想 1 1 频段和频率的选择 无线话筒的准用频段有 VHF频段的169MHz 230MHz和UHF频段的690MHz 960MHz以及 2300MHz 2400MHz三个频率区间 因UHF频段 的发射跟接收之间主要靠直达波传播 难以绕过 金属障碍物传播 而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 在同样的发射 功率和传播条件下 虽然VHF传播距离比UHF更 远一些 但UHF频段的干扰源少 所需天线尺寸 短 而VHF频段的干扰源多 所需天线尺寸大 对 于多媒体教室来说发射和接收之间没有金属障碍 物 所以选择UHF频段 考虑到在2300MHz 2400MHz区间实现的技术难度较大 故选择UHF 频段的690MHz 960MHz区间 1 2 多媒体教室扩音对无线话筒的特定要求 为保证讲话者声音的抑扬顿挫 要求话音有 较大的动态范围 同时为保证失真小和较高的输 出信噪比 故对话筒拾取的语音信号在进行频率 第16卷第1期 淮阴工学院学报 Vol 16 No 1 2007年2月 Journal of Huaiyin Institute of Technology Feb 2007 调制之前需进行动态压扩 在收端的鉴频之后再 进行解压扩 为消除在接收机电源已接通而发射 机电源还没有打开时出现令人讨厌的 沙沙 声 需在无线话筒的接收端进行静音处理 为避免各多媒体教室间可能产生串音现象 无线话筒的发射距离不能太大 一般大于5米小于 10米为宜 而且应根据多媒体教室的实际分布最 好采用象蜂窝移动动通信那样的频率空分复用 由于讲课或会议发言对语音信号的频率范围要求 不是很高 再加上调频传输其频率响应范围本身 就很宽 故音频处理电路可以比较简单 在收发电 路中只须简单的频率补偿即可满足要求 1 3 无线话筒收发系统框图 根据上面对多媒体教室无线扩音特点的分 析 我们设计的无线发系统框图如图1 接收系统 如图2 2 电路设计和元器件选择 根据图1和图2设计的发射和接收电路分别如图3和图4 图3 FM发射电路原理图 图4 FM接收电路原理图 话筒输入部分的M I C可采用一般的驻极体话筒 这样可做成领夹式便于讲话者佩带 驻极体话筒必 须加偏置 而且为保证话音的动态范围 偏置电流应大一些 C11可保证话音有较大的动态范围 第1期 雷学堂等 基于声表面波谐振器的无线话筒收发电路设计 43 图5 SL5020 P的组成框图 动态压扩部分我们选用了韩国光电子 AUK 公司的SL5020 P 其组成框图如图5 其内部包含 两组通过可变增益控制的音频信号动态范围压缩 扩展电路和静音控制 MUTE 电路 由8 9 10 11 12 13脚连接的单元构成一组音频信号压缩电路 从10脚输入的音频信号经内部放大后从11脚输 出 11脚输出的音频信号的一部分经C18回送到 其压缩反馈输入端 一路经内部的全波整流器 RECT 整流 并由12脚外接的滤波电路滤波得 到一个正比于输入音频信号幅度的直流电压 该 电压作为可变增益控制单元 GA I N 的控制信号 12脚的直流电压越高则增益越低 9脚外接的电容 C17可进行高频提升 相当于去加重 由2 3 4 5 脚连接的单元构成一组音频信号扩展电路 从5脚 输入的音频信号一路经内部的全波整流器整流 并由3脚外接的滤波电路滤波得到一个正比于输 入音频信号幅度的直流电压 该电压作为可变增 益控制单元的控制信号 3脚的直流电压越高则增 益越高 13脚和2脚分别为压缩和扩展电路的输 出静音控制调节端 低电平静音 鉴频部分我们选用日本东工 TOKO 公司的 TK1 4 5 70L 其组成框图如图6 经混频后的 10 7MHz调频中频信号从5脚输入 通过内部的 中频限幅和鉴频 得到的音频信号从1脚输出 内 部鉴频器采用的是相移乘法鉴频方式 其2脚外接 移相电路 在TK14570L内部集成了一个接收信 号强度指示电路 RSSI 其4脚输出的直流电压 正比于从5脚输入信号的幅度 该电压加到比较器 U51的同相输入端 调节R52或R54可改变静音 电平 图6 TK14570L的组成框图 发射机的调频振荡部分和接收机的本地振荡 部分均为电容三点式LC振荡 其选频选频元件采 用的是美国RFM RF Monolithics 公司的RO系列 一端口声表面波谐振器RO2164D和RO2166D 另 一套无线话筒用RO2156D和RO2165D作为谐振 的选频元件 这种表面波谐振器具有Q值高 谐振 频率稳定 插入损耗小 2dB 等特点 其等效 RLC电路如图7所示 发射部分的高频放大输出 和接收部分的高频入电路都是典型电路 图7 RO2164D的RLC等效电路图 下转第65页 44 淮阴工学院学报 2007年 的峰面积 As 以Ax As计算蛇床子素的绝对回 收率 试验结果表明在上述三种浓度下蛇床子素 的绝对回收率均达到80 以上 2 8 稳定性考察 将蛇床子素标准液加入血浆样品中 按 血浆 样品的预处理 项下操作后于室温放置 连续进 样 以蛇床子素峰面积与内标丹皮酚峰面积之比 考察样品处理后室温放置的稳定性 结果表明经 处理后的样品在处理后48小时之间稳定 3 讨 论 在实验初期 我们考察了多种血浆处理方法 在实验中发现直接用乙腈沉淀蛋白 此方法线性 较好 但用此方法检测灵敏度低 最低检测限只能 达到0 2 g mL 用高氯酸沉淀蛋白虽可提高检测 限两倍左右 仍不能满足老鼠口服给药实验的要 求 应用乙腈沉淀蛋白后氮气流吹干浓缩的方法 可使最低检测限达到0 0125 g mL 但乙腈沸点 高 吹干很费时 而用乙醚作萃取剂 用液 液萃 取法提取血浆样本中的蛇床子素 在此基础上建 立的方法可靠 灵敏度高 可满足蛇床子素口服给 药药动学研究的需要 在实验中 我们对乙腈 水 甲醇 水不同流 动相以及不同比例组成的流动相对分离效果的影 响进行了考察 结果显示用乙腈 水 60 40 作 为流动相 不加扫尾物三乙胺 也不需调节pH值 就能达到较好的精密度及重现性 且分离效果好 由于用乙醚萃取法萃取出来的杂质很多 在内标 和蛇床子素均洗脱出来后仍需20min左右才能将 全部杂质洗脱出来 后将条件进行了改进 待内标 和蛇床子素均洗脱后在11 min将比例改为乙腈 水 80 20 使杂质快速被洗出 从而节省了时间 本实验以丹皮酚为内标 以乙醚萃取法处理 血浆 利用HPLC法测定大鼠血浆中蛇床子素的浓 度 血浆中的内源性物质不干扰蛇床子素及内标 的测定 且灵敏度高 适用于蛇床子素口服给药的 药动学和生物利用度的研究 参考文献 1 袁娟丽 谢金鲜 中药蛇床子药理研究进展 J 广西中医学院学报 2004 7 1 73 76 2 Tsai TH Tsai TR Chen CC etal Phar macokinetics of osthole in rat plas ma using high performance liquid chroma2 tography J J Pharm Biomed Anal 1996 14 6 749 753 3 国家食品药品监督管理局 化学药物制剂人体生 物利用度和生物等效性研究技术指导原则 S 2005 4 施爱明 谢梅林 张全英 等 HPLC法测定大鼠血浆 中蛇床子素的浓度 J 抗感染药学 2006 3 2 58 59 5 邢东明 赵玉男 石钺 等 解热药YL2000中蛇床 子素在正常和发热大鼠体内药物代谢动力学比较 J 中 国实验方剂学杂志 2004 10 2 30 33 6 安芳 王书华 张丹参 等 HPLC法测定兔血浆 中蛇床子素的含量 J 中草药 2004 35 1 43 44 责任编辑 吴延东 上接第44页 3 调试方法 由于采用了高Q值高频率稳定性的声表面波 谐振器作为振荡电路的选频元件 发射部分输出调 频信号的带宽只取决于加到变容二极管D21上音 频信号的幅度 加上多媒体教室使用对发射距离要 求不高 本电路的调试相当简单 一般只需调节发 射部分的L22和接收部分本振的L11使各自的频 率等于相应声表面波谐振器的谐振频率即可 参考文献 1 李鸣凤 郑晓峰 专业无线话筒设计中的几个问题 J 音响技术 1999 5 21 22 2 郑剑虹 无线话筒原理及关键技术 J 音响技术 2005 1 55 59 3 张飞碧 无线话筒技术及其应用 J 演艺设备与 科技 2005 5 22 25 4 傅佑麟 高频电子电路 M 北京 电子工业出版 社 2004 5 张秀兰 WF袖珍无线话筒的研制 J 辽宁师专 学报 自然科学版 1999 2 60 62 6 黄泽界 黄华灿 基于蓝牙技术的无线上网 J 淮阴工学院学报 2005 3 59 61 7 宋永胜 左涛 基于扩频的混沌参数调制通信方式 及其性能分析 J 淮阴工学院学报 2003 5 47 49 8 AUK SL5020 P Compandor Product speci