调频无线话筒的设计

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1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院射频通信电路课程设计报告设计题目： 调频无线话筒的设计 专业班级： 电子信息工程121班 学生姓名： 夏雨荷 学 号： 10211134 指导教师： 杨佳 迟耀丹 设计时间： 2015.01.052015.1.16 教师评语：成绩 评阅教师 日期 - 22 -目录一、设计的作用、目的1二、设计任务及要求1三、设计内容1四、总体设计方案1五、各单元电路设计55.1驻体话筒性能指标55.2 音频放大部分65.3 振荡调制部分7 5.4 倍频缓冲放大部分9 5.5 调制电路部分10六、仿真与分析11 6.1 仿真软件介绍11 6.2 Multisim的特点146.3

2、本地振荡器仿真14 6.4音频放大器仿真15 6.5倍频缓冲放大仿真166.6调制仿真17七、心得体会 19八、参考文献 20附录一（电路原理图） 21附录二（电路仿真图） 22摘要调频无线话筒它是一种通过无线电波传输声音的设备。主要原理是电路上的驻体话筒BM电子元件将自然界的声音信号转变成音频电信号，然后去调制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。调频信号设置在FM波段，这样就可以用收音机接收话筒所发出的声音。此次简易无线话筒的设计与实现结合了射频通信电路、高频电子线路设计、模拟电子技术等知识点的结合，然后再运用Multisim软件进行仿真和调试。关键词：无线调频话筒、电路分

3、析、仿真一、 设计的作用、目的课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对射频通信系统的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。二、 设计任务及要求通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握调频发射机的工作原理及具体实现方法；2.掌握Multisim的电路系统仿真。三、设计内容设计内容：设计一个简易调频无线话筒，具体要求如下：（1）电路发射频率在80-108MHz之间，用收音机FM段接收；（2）在声音呗清晰接收的前提下，

4、发射距离不小于1m；（3）天线阻抗为75；（4）输出功率大于200mW；（5）中心频率稳定度不低于1/1000；（6）使用Multisim进行仿真。四、总体设计方案调频系统：调频定义：幅度不变，载波信号的频率随调试信号幅度变化位变化的调制方式叫着调频。就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然爱到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。使载波频率

5、按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。载波的瞬时频率按调制信号的变化而变，但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。调频无线话筒总体包括音频收集，音频放大，本地振荡，倍频，调频5个部分，系统总体框图如图4.1所示：音频收集音频放大倍频本地振荡调频图4.1 调频无线话筒总体系统框图工作原理如下：调频无线话筒是一种可以将声音或者歌声转换成881

6、08MHz的无线电波发射出去，距离可以达到3050m，用普通调频收音机或者带收音机功能的手机就可以接收。将声音调制到高频载波上，可以用调幅的方法，也可以用调频的方法。与调幅相比，调频具有保真度好，抗干扰性强的优点，缺点是占用频带较宽。调频的方式一般用于超短波波段。话筒MIC：驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音信号。话筒底部有两个接点，用两根粗铜丝焊牢在PCB印制电路板上。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电

7、容式话筒在工作时需要直流工作电压。驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。并且，外围电路中需要有相应的偏置电阻为其提供偏置。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80MHz，那么波长为：式中，c是电波的速度（等于光速）。所以天线的长度为1.9m。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

8、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。低频小信号部分只是将调制信号不失真的略作放大，直接调频发射系统中，调频振荡器的电路形式主要有晶体振荡器直接调频，电抗管调频、变容二极管调频。晶体振荡器直接调频电路的优点是提高了振荡器中心频率的稳定性；电抗管调频电路与变容二极管调频电路相比，要复杂一些。考虑到本设计任务要求中心频率的稳定性不高，用LC振荡器就可达到；另外，我们选择了电抗管调频电路。所谓电抗管，就是由一只晶体管或场效应管加上由电抗和电阻元件构成的移相网络组成。它与普通的电抗元件不同，其参量可以随调制信号而变化。电抗管的放大器件可以是电子管、晶体管或场效应晶体管；移相电路

9、也有多种型式（如RC或RL移相网络），其作用是使放大管T1的输出阻抗Ze=U0/IC具有一个电抗分量Xe，当Xe随 而变化时，即可获得调频信号。采用不同的移相电路，等效电抗Xe可以是电容性的，也可是电感性的。电抗管调频器的缺点是：振荡频率稳定度不高；频移也不能太大，阻抗 Ze通常还具有电阻分量，这个分量也随而变化，使振荡器产生寄生调幅。电抗管调频部分是一个电容三点式振荡器，其中晶体管Q2、电阻R5、电容C4组成的移相网络即为电抗管，它等效为一个电感，这个等效电感会随着调制信号的变化而发生变化，从而总的电感值发生相应变化，根据公式f = 1/ 2*(LC)-1/2可知，频率也随之变化，最终实现低

10、频调制信号对高频载波的频率调制。这种调频器的优点是电路比较简单，能获得较大的频偏；便于做成集成电路。缺点是载频不能很高，频率稳定度较低。高频放大器属于线性放大器。根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。在对放大器选择性要求不高的场合，可以选用单调谐放大器。为提高放大器的电压增益，可以选择多级放大器级联的电路形式。要使负载天线上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高，应选择丙类功率放大器。末级功放的功率增益不能太高，否则电路性能不稳定，容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用，适当地合理分配功率增益。要使负载（天线）上获得令人满意的发射功率

11、，而且整机效率较高，应选择丙类高频功率放大器。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。无线话筒的类别，依不同的定义，可区分为许多不同的类型。1依发射使用频率而区分：（1