通信基本电路课程设计

1、河南理工大学课程设计报告书通信基本电路课程设计报告 设计题目： 无线调频话筒 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 教师评分 2017年01月05日目录摘要1一、设计任务与要求1二、总体方案2三、 设计内容33.1电路工作原理33.2元件以及参数的选择43.2.1音频收集部分43.2.2音频放大部分53.2.3载波振荡部分63.2.4功率放大电路：73.2.5天线83.3仿真结果与分析93.3.1仿真电路总图93.3.2仿真结果10四、电路的制作和调试124.1实物的制作124.1.1实物零件124.1.2实际电路板124.2电路的调试13五、总结15六、主要参考文献17附录17元件清单：18

2、0摘要 通信作为电信是从19世纪30年代开始的。面向21世纪，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。随着无线电技术的不断发展，无线话筒已经成为人们生活中所不可缺少的器件，无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部分。 针对目前市场上无线话筒鱼龙混杂，一般消费者消费又无法分别的现状，这次课程设计专门要设计一款无线话筒，这款话筒采用调频的方法发射信号，频率比较稳定，发射距离比较远，可以满足各种不同的需求，而且在设计过程中非常重视性价比，这主要是为低端消费者考虑的。 无

3、线调频话筒由音频放大，调制振荡以及倍频缓冲放大三部分构成，话筒MIC采集外界的声音信号并将采得的音频信号转变为相应得电信号，经过电路的放大与调频后由天线发出。并且运用了protues进行了线路的仿真。关键词：无线话筒 调频 protues一、设计任务与要求采用晶体管或集成电路设计一无线话筒1，额定电压3.0V，电流35mA；2，输出频率80MHz-108MHZ左右；3，用FM收音机可以可靠收听；4，接收距离15米左右；5，采用电抗管或变容二极管调频； 第一，了解无线调频话筒的构成，并设计一小功率调频无线话筒；第二，理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法；第三，根据给出的技术条件和指标，

4、设计无线调频话筒；第四，能够独立搭接电路、掌握调试技术。本次课程设计，不仅可以使我们更好地理解调频无线话筒的原理，增加我们探索无线电的兴趣，也会使我们明白实践与理论的结合需要多加练习，并且认识到自己的不足，在以后的学习中加强实践。二、总体方案设计无线话筒的方案很多，这里无线话筒就相当于一个小型的语音调频发射，它主要包括音频收集，音频放大，载波振荡，调制电路还有天线发射几部分。由于无线话筒并不需要要很大的距离，所以功率放大的部分就不用加了。调频立体声无线发射器主要包括音频收集，音频放大，载波振荡，调制电路,天线发射几部分。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

5、。最后，高频信号通过天线发射到空中。我们将发射频率设计在FM收音机波段，因此可以配合任何FM收音机接收到该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。说明：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。话筒MIC采用的是驻极体小话筒，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的偏压才能工作。方案论证：1调制采用直接调频法，三极管选用BF374，频率稳定。2采用驻极体电容式话筒。该话筒中

6、含有一只场效应管组成射随器，灵敏度高，频响宽，不加音频放大器即可得到幅度适当的调制电压。3有各类调整元件，调试方便。10K的电阻可以麦克风音量大小,J3的闭/合可改变频率，电感线圈L也可调节频率。原理框图： 输入回路混频中频放大滤波和检频音频放大音频输出 本地振荡3、 设计内容3.1电路工作原理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。我们将发射频率设计在FM收音机波段，因此可以配合任何FM收音机接收到该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。线路图如图所示。整个无线调频话筒由音频放大、调制振荡及倍频缓冲放大

7、三部分组成。MIC先将声音信号转为音频信号，经C2耦合后给Q1的基极进行调制。当有声音信号时，三极管的结电容会发生变化，振动频率也跟着发生变化，这样就完成了频率调制，既调频。电信号再经C8耦合给高频调谐放大电路对已调制的高频信号放大，后经过C12、L3和天线TX向外发射频率随声音信号变化而变化的高频电磁波。其中R1为话筒MIC的偏置电阻，一般选在2K-5K。R4为集电极电阻、R5为基极电阻给Q1提供偏置电流、R6为发射极电阻，起稳定Q1直流工作点的作用。Q2、R7、R8、C4、C5、L1、C6、C7组成高频振荡电路，R7给Q2提供基极偏置电流，C5和L1构成振荡回路，改变其值可以改变发射频率，

8、C4为反馈电容，R8起稳定Q2直流工作点的作用，C7为隔直通交的电容。Q3、R9、R10、L2、C10、C11组成高频功率放大电路，R9给功率管Q3提供基极电流，C10和L2构成放大调谐回路,振荡回路C5和L1调谐在同一频点时获得输出功率，发射距离远。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。FM无线电台运作有关频率在88和108MHz之间。电容器C8和自制的电感L2构成一个LC环路，其发射频率将和FM调频收音机的频

9、率产生共振而被接收。在振荡回路环路中，电容通过两极板在电场中储存电能，电感通过线圈在磁场中储存能量。由法拉第电磁感应知道，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，而这边电场和磁场的变化都是以正弦波的形式传输的，所以在空间的，电场和磁场相互垂直传输。从而达到发射效果。话筒MIC采用的是驻极体小话筒，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的偏压才能工作，电阻R3可以提供一定的直流偏压，R3的阻值越大，话筒采集声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极，电路中D1和D2两个二极管反向并联，主要起一个双向限幅的功能，二极管的导通电压只有0.7V,如果信号电压超过0.7V

10、就会被二极管导通分流，这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间，过强的声音信号会使三极管过调制，产生声音失真基甚至无法正常工作。电路如图：图一 电路原理图3.2元件以及参数的选择3.2.1音频收集部分 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。另外，驻极体话筒内实际藏有一枚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。图二 音频收集部分3.2

11、.2音频放大部分这个部分是对所收集到的音频信号进行无失真地放大，为下面的调制做准备。因为在自然环境中，由于诸多因素，所收集到的声音（即音频信号）都经过了很多的干扰，因此其携带的能量都是很微弱的，为了使其能够正常的进入调制模块来与本振进行调制，需要将其音频信号来进行适当的放大来达到相关匹配。另一方面，这个无线话筒也是一个调频发射机，发出的信号又要经过大自然的无数干扰才会得到接收，若原始信号的能量就不够强烈，那么接收端的信号就无从谈起了。所以只有对其原始的音频信号进行充分放大，达到相应要求之后，再发射出去。接收端才能够正常进行解调恢复原始的音频信号。这里的音频放大模块采取的是基本的三极管甲类的放大

12、。R5=1M是Q1的基极偏置电阻，给三极管提供电流，使其三极管始终工作在甲类无失真的放大状态，达到最好的放大效果。电阻R4=2.2K，其作用是稳定三极管的工作状态。图三 音频放大部分3.2.3载波振荡部分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Q2与C4、C5、C6所

13、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。 图四 载波震荡部分3.2.4功率放大电路：电路由Q3、C10、L2、C11组成，该部分电路为自偏压电路，无需给b极加偏置电压，高频信号由C8耦合经自偏压电阻加到b上放大，电路工作在C类状态。L2和C10组成选频电路，使其谐振在前一级的工作频率上，C11为输出电容，输出高频信号。图五 功率放大电路3.2.5天线对于天线来说，只须设置一根电线（线状天线）。一般天线的长度设定为电波波长的1/2（为了在天线上产生驻波）。如果载波频率为80MHz，那么波长为：l=式中，c是电波的速度（光速）。所以天线的长度为1.

14、9m。但是，这个电路中如果接1.9m的天线的话，会发射很强的电波，有可能超出电波法所规定的范围。所以把天线的长度限制在30cm的程度。3.3仿真结果与分析3.3.1仿真电路总图图六 仿真电路总图话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体小话筒，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R4可以提供一定的直流偏压，R4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低频放大后耦合到VT2三极管的基极进行频率调制。三极管Q2采用9018和电容C4、C5、C9组成一个电容三点式的振荡器，由三极管Q2集电极

15、的负载C4、L1组成一个谐振器，通过C9正反馈电容形成三点式谐振振荡器原理，谐振频率就是调频话筒的发射频率，实际上是一个以谐振频率为基准的高频振荡器。通过调整图中元件L1的参数可以使发射频率可以在90MHZ左右，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L1的数值（拉伸或者压缩线圈L1）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。发射信号通过C7耦合到高频放大器，由高频放大器进行谐振放大后再通过天线上再发射出去(实际电路设计中我们在功放之前加了射极跟随器)。由于高频振荡器和高频放大器互相独立使得发射频率和发射功率都十分稳定。C7将频率调制好的载波信号传递到Q3进行高频放大，仔细调整L2的值（拉伸或者压缩

16、线圈L2）可使输出功率最大！距离最远，整个工作电流最小。3.3.2仿真结果图七 波形图一图八 波形图二图九 波形图三四、电路的制作和调试4.1实物的制作4.1.1实物零件图十 实物零件4.1.2实际电路板图十一 实物电路板4.2电路的调试把FM收（录）音机的电源和音量打开，将频率调在100MHz左右无电台的地方。给无线话筒电路板通上电源，对准收音机，用螺丝刀调节振荡线圈L1的稀疏（线圈匝间距离），直到收音机传出尖叫声。再慢慢移开话筒和收音机距离，同时适当调节收音机（或者话筒板）的音量、调谐旋钮，直到声音最清晰、距离又最远为止。上述步骤分别在88MHz、98MHz、108MHz附近调试，这样即使

17、无线话筒发射频率存在较大偏差，收音机也能够收到。如果收音机仍不能收到，则应检查元件有没有装错，元件是否损坏，电源是否正常工作。调试接收的杂音大可能与电路板的焊接以及元器件的摆放有关。串台的现象应该是由于接收机的分辨率不高造成的，不能很好地分辨频率相近的频道。无线话筒线圈L1匝间距离变近和换容量大一点的电容关联会使发射频率变低；要使发射频率变高，就需要采取相反的措施。和L1并联的电容变化范围不可以太大和太小，否则发射频率会偏到离谱，甚至不会产生高频发射信号（电路不会起振）。如果想要更远的传输距商，给收音机和无线话筒增加更好的天线，并适当升高无线话筒的电源电压。调节L2和L3线圈匝距离可以改变发射

18、距离，选用灵敏度更好的FM收音机也可以使传输距离更远。 采用电容三点式，简单可靠，起振容易。但一级放大电路虽然达到我们的设计目标，但是抗干扰等功能仍然有印象，毕竟这是用较少的一些分立元件组成的一个高频电路。我们将R1偏置电阻的阻值减小使其对接收灵敏度提高，经测试，达到15.20m的声音信号仍能正常接收，而且这是在有很多电磁干扰的环境下进行的测试，测试效果良好。经测试还发现，将电源等有源元件与其他元件分开距离较大摆放时，接受的效果较好，频率较稳定，抗干扰能力提高，频率抖动不大。为此我们选择了将天线与电源分在两边摆放。图十二 电路调试五、总结通过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告辛苦的完成了这

19、次课程设计，我的理论结合实践能力得到了提高。我始终认为实践出真理，实践对我们大学生的学习能力非常重要。本次课程设计总体来说是比较成功的。首先，调频话筒的工作频率最后比较稳定，并且发射的声音比较清晰，几乎没有噪声的影响。其次，调频接收机虽然接收到的频道不多，但也达到了设计的标准，只是杂音还是比较严重，再经过更精细的调试应该可以更佳。最后话筒和接收机之间也达到了匹配，接收机成功接收到了发射机话筒发射的信号，声音信号比较清晰。反思自己的这次高频课程设计，我从中学会了以下重要的几点：第一，我认识到了实践的重要性，特别是对于工科技术的学生。如果只知道理论，而做不出具体实物，那正如纸上谈兵，没有实际意义。

20、我们平时大部分时间都是用来学习理论知识，而忽略了实践动手能力。经过自己买元器件、找资料、画电路图及仿真、焊接实物，我才知道自己的动手能力还有很大的差距。以后我一定要多动手实践，真正做到理论与实践的结合。第二，我意识到了团队精神的重要性，因为人各有所长，一个人的能力和资源是有限的，我们只有充分利用每个人的才能，发挥每个人的长处，才能更好的完成任务。本次课程设计我们6人组队，集体计算成绩，这就要求每个人必须互相信任、互相配合、分工合作，老师这样布置任务我认为非常好。实践中我们六个人互相配合，分工完成每一个小部分，这使我们的工作效率很高，在规定的时间内不仅完成了实物的制作，也完成了protues仿真，比较圆满的完成了此次课程设计。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过这次课程设计，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，才真正意识到我们只有通过勤奋的努力，才能够真正体会到科技带给人类的幸福。在整个电