无线话筒.docx
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无线话筒
目录
1绪论……………………………………………………………………………………………2
1.1摘要………………………………………………………………………………………2
1.2开发环境介绍……………………………………………………………………………2
2设计目的和意义………………………………………………………………………………3
2.1设计目的…………………………………………………………………………………3
2.2设计意义…………………………………………………………………………………3
3需求及分析……………………………………………………………………………………4
4设计方案………………………………………………………………………………………5
5设计原理及电路………………………………………………………………………………6
5.1设计原理…………………………………………………………………………………6
5.2电路工作原理……………………………………………………………………………6
5.3原理电路…………………………………………………………………………………7
6Multism仿真实现……………………………………………………………………………9
7实物实现……………………………………………………………………………………11
8设计心得……………………………………………………………………………………13
9参考文献……………………………………………………………………………………15
1绪论
1.1摘要
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。
高频电子线路是一门理论性、工程性和实践性都很强的课程。
学生通过本课程的学习,不但应该掌握必要的基础理论知识,而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。
对于这些能力的培养,理论教学与实践教学环节必须密切联系、互相配合,才会取得比较好的效果。
在本课程教学中应从以下几个方面来加强这些能力的培养:
1.在分析问题的方法上,由常用基本电路入手,讲清基本原理,然后适当综合,再应用到实用电路的分析中去。
2.注意与实践课的配合,在理论课中讲清基本原理、典型电路和基本应用电路,在实践课中学习有关电路的测试、调整的原理和方法以及器件的参数选择等。
3.增加必要的例题和实用电路的分析。
例题着重于问题的分析过程和解题方法的介绍,对电路实例的分析则力求由浅入深。
1.2开发环境介绍
Protel99SE:
通用电子设计自动化EDA(ElectronicDesignAutomation)已成为时代潮流,EDA的设计思想因此普及。
Protel设计系统是一套建立于IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统;Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具,是具有强大功能的电子设计CAD软件,以高度的集成性著称于世。
Protel公司2001年推出的具有PDM功能的EDA综合设计环境Protel99SE,是基于Windows98/200/NT/XP环境的电路原理图辅助设计与绘制软件,是具有原理图设计、PCB电路板设计、层次原理图设计、电路仿真及逻辑器件设计等功能,是电子设计的有用软件之一。
2设计目的和意义
2.1设计目的
(1)了解无线调频话筒的构成,并设计一小功率调频无线话筒。
(2)理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法。
(3)根据给出的技术条件和指标,设计无线调频话筒。
(4)能够独立搭接电路、掌握调试技术。
(5)增强对课本理论知识的理解,并提升到实践制作当中,做到了学以致用。
(6)在设计中掌握Protel99SE的操作过程,制作电路板的流程。
2.2.设计意义
(1)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。
(2)如果本次课程设计可以成功,不仅可以使我们更好地理解调频无线话筒的原理,也会增加我们探索无线电的兴趣。
如果设计不成功或达不到要求,本次课程设计也会使我们明白实践与理论的结合需要多加练习,从而认识到自己的不足,在以后的学习中加强实践。
总之,这次课程设计会帮我们提高很多。
3.需求及应用分析:
无线话筒用途:
1、无线话筒:
用户在唱歌、讲话或者表演时可以360度的任意转动和移动,不会有电线绊脚、扯后腿。
2、无线广播:
老师在讲课时进行现场转播,可以无数学生用收音机收叫讲课,大大的增加了听课人数。
3、无线叫卖器:
在街上推销商品时,用无线话筒叫卖具有一定新颖性,会收到比普通话筒好的广告效果。
4、无线助听器:
具有比较好的隐蔽性和安全性,可在远处用收音机耳机收听。
5、无线报警器:
实现一定距离的无人值守。
例如可以在二楼监听一楼之门锁声音,起防盗报警器的作用。
6、无线电子门铃:
由于可无线传播声音,因此也可以无线传播门铃声音,配对还可以改装成无线对讲机。
7、无线电子乐器:
将口琴、二胡、吉它等乐器声音用收音机接收,或用功放扩大播出,可更好欣赏音乐。
8、电子助听器:
通过调节收音机或者话筒的音量,将声音放大后再送入耳机,可以有效的改善老人听力。
9、声控小彩灯:
将大功率功放输出端的音箱改接成瓦数相当的6V,12V汽车电灯泡,调节音量合造位置。
10、小型广播电台:
适合学校工厂等单位自行举办各种节目,可以播放音乐、新闻、通知等,用收音机听。
11、电视伴音转发器:
看电视时用耳机听可不影响别人睡觉,但受耳机线长控制.本装置则可以不受此限制。
4设计方案
设计一无线话筒
采用晶体管或集成电路设计一无线话筒
要求:
1、采用晶体管或集成电路(电抗管或变容二极管)设计一个晶体调频无线话筒;
2、额定电压3.0V,电流10~15mA;输出频率90MHz左右;
3、采用FM收音机可可靠接收;
4、可靠接收距离S≥3米;
5、完成课程设计报告(应包含电路图,清单、调试及设计总结)。
5设计原理及电路
5.1设计原理
无线话筒就是一种通过无线电波或其它的方式传输声音的设备。
这种设备或电路就其原理而言,在很多产品中以各种形式或名称存在着,如双工的EarMark无线耳机HS-4系列型号就是其中之一。
电路板上的电子元件话筒先将自然界的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。
5.2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。
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C1耦合到三极管BF374的放大电路放大并使c-b结电容变化,振荡频率变化,从而实现频率调制。
调制后由L1线圈与电容组成的选频回路选频并通过天线向外辐射,改动L1线圈就可实现变频。
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,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。
电路特点:
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。
5.3原理电路
使用Protel99se完成基本电路设计
新建一个工程文件(.ddb),在Documents中新建一个SchematicDocument(原理图),加载库(Sim.ddb与MiscellaneousDevices.ddb)之后就可以开始摆放元件,连接好电路图。
图1
绘制好的电路原理图如图1所示。
将各分立元件进行封装,然后进行PCB印刷电路板的设计。
进行PCB设计当然也可以直接在PCB设计中进行各元件的封装,然后可以进行手动布线,也可以利用自动布线。
在Documents中新建一个PCB文件,将电路器件的封装网络结构调入PCB文件,再生成网络表,然后就可以将原理图导入到PCB中,如果在导入过程中出现了错误则须重新检查原理电路图,重新生成网络表。
成功导入之后就要对元件进行手动排列,再自动布线,生成的PCB板电路图,如图4所示。
图4
PCB三维图:
6Multism仿真实现
通过multism仿真,进行虚拟电路仿真,原理图绘制如下
A点处的波形图
此处为三极管发射极信号
C点波形
此处为模拟话筒的发声信号
B、D点的波形
由于B、D两处只经过一个滤波电容,所以波形幅度差别不大,均表示输出处的波形信号,即发射出的声音信号
7.实物实现
根据原理图及封装电路板对无线话筒进行焊接.
调试说明:
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。
给无线话筒插上电池,对准收音机,适当调节收音机(或者话筒板)的音量、调谐旋钮,当听到啸叫时就可以适用直到声音最清晰、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。
1注意事项:
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。
简易型无线话筒中的L2用铁线短路;调节增强型无线话筒中的L2、L3可以使距离会达到最远。
2电路调整与改进:
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(温度:
20.0),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。
天线输出距离选频回路较远,由于板子已经焊好,我们使用面包板进行测试,发现天线距离选频回路越近时,收音机的接收效果越好。
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,抗干扰能力提高近20%,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。
实物元件清单:
名称
型号规格
位号
数量
名称
型号规格
位号
数量
三极管
9018
VT
1支
发射天线
15—25cm
TX
1根
振荡线圈
5T
L
1支
印刷板
54*15mm
1块
驻极体
BM
1支
电池架
5号1节
1个
电阻
100欧
R4
1支
电池弹簧
1个
电阻
120欧
R1
1支
电池极片
1片
电阻
4.7K
R2
1支
螺丝
2粒
电阻
36K
R3
1支
开关标牌
1张
电解电容
0.47u
C1
1支
话筒手柄
1个
瓷片电容
6P
C4、C6
2支
网罩海绵
2块
瓷片电容
36P
C5
1支
网罩架
1个
瓷片电容
68P
C3
1支
线尾
1个
瓷片电容
102
C2
1支
导线
4根
开关
K
1支
8心得体会
9参考文献
1铃木宪治《高频电路设计与制作》北京:
科学技术出版社,2005.4,第一版
2谢自美《电子线路设计实验测试》武汉:
华中科技大学,2000.7,第二版
3李银花《电子线路设计指导》北京:
航空航天大学出版社,2005.6,第一版
4朱力恒《电子技术仿真实验教程》北京:
电子工业出版社,2003.7,第一版
5全国大学生电子设计大赛获奖作品精选,北京理工大学出版社
6王志纲《现代电子线路(下册)》北京:
清华大学出版社,2003.4,第一版
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