调频无线话筒课程设计
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目录
摘要 (1)
1. 绪论 (1)
2. 设计方案 (2)
2.1 设计方案 (2)
3.系统设计及元件选择 (2)
3.1 驻极体话筒(音频收集及放大) (2)
3.2 振荡以及调频发射 (3)
3.3 系统总电路及原理 (6)
4. 电路仿真 (6)
5. 实物的制作与调试 (8)
6.心得与体会 (10)
参考文献 (11)
附录 (12)
摘要
无线话筒它就是一种通过无线电波传输声音的设备。焊制电路板上的电子元件话筒将自然界的声音信号变成音频电信号,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,调频的信号设置在FM波段,这样就可以用收音机几首调试。
关键词:无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试
1.绪论
对于现在而言越来越多的产品都向无线过度,有线的东西越来越跟不上时代的发展,而对于话筒这种小范围的家用电器产品也不例外,无线话筒也越来越受到K 歌达人们以及电视主持人的爱好。但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,所以这次课程设计专门要设计一款无线话筒,明白其工作原理,以巩固刚学完的高频相关知识,同时提高电子制作的爱好。
2.设计方案
2.1 设计方案
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很大的距离,所以功率放大的部分就不用加了,图2.1是大概的一个系统的总框图。
图2.1 系统框图
3.系统设计及元件选择
3.1 驻极体话筒(音频收集及放大)
我们需要做的是一个无线话筒,则音频信号的收集是必不可少的。由于一般的音频信号转化成电信号很微弱,那就要考虑到放大的问题,这样才能使电路更灵敏。但是我们为了简化电路,这里就采用了驻极体话筒,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,被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。图3.1为驻极体话筒的外形,内部,以及电路符号。
图3.1 A 图为驻极体话筒外形,B 图为驻极体内部结构,C 图为原理图符号 如图可见驻极体话筒本身内部实际藏有一枚FET ,FET 将话筒前振膜之电容变化放大,所以这也就是驻极体话筒很灵敏的原因。因此,如果选用了驻极体话筒,音频收集以及音频放大的部分就用驻极体话筒就可以完成,大大的节省了材料和成本,并且驻极体话筒工作在0.5-1.5V 之间,可以直接往基极与发射极上接就可工作。
3.2 振荡以及调频发射
根据天线理论可知,天线长度达到辐射波长的
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时才能达到一定的辐射效率,所以一般的语音要辐射出去就必须要架设很长的天线,这是极不明智的,对于无线话筒这样的小
图A 外形
图B 内部结构
图C 原理图符号
东西就更不现实了,所以我们需要把信号调制到高频上去,那这就需要用到振荡器,也就是本地振荡,简称本振,产生一个高频振荡,然后用调制的方法将音频信号调制到高频,然后发射出去。
图3.2 振荡调频发射电路
如图3.2就是我们的一个振荡调频以及发射电路,由于无线话筒主要在室内工作,所以不需要太大功率,也就不需要专门的功率放大了。R1为偏置电阻,主要让三极管工作在一定区域,由于我们采用的是3V的电压,而且要求工作电流在10—15mV,所以采用了2K的电阻,去掉发射结的压降,让工作电流在10-15mV这样,达到比较大的辐射效率。
三极管我们就采用了9018,这个一个性能比较好的高频管,查表可知MHz
f T700
,完全够我们所要求的90MHz,并且噪声小,用来处理语音类的东西还是比较好的。
图3.3 等效高频电路
如图3.3是电路的
等效高频电路,图中ce C 为集电极与发射极
间的电容,be C 为发射结的结电容,可见电路可看成一个一般的电容三点式振荡器,反馈主要由ce C 和be C 组成,而1C 和1L 构成振荡回路,确定主要的工作振荡频率。
由
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C L f π=
,
且p C 101=,0f 为90MHz 左右,这样就可以确定电感了,由于电感元件不好买,并且振荡的中心频率还受到三极管内部的影响,所以会产生不准的,并且为了后面测试时候方便调试,我们选择了自己绕电
感,从网上下载
了一个算自己绕电感值的软件,计算如图3.4。
由计算公式得,频率大概在95MHz 左右,不过不要紧,后期可以作微调,微调也很
图3.4 电感计算
简单,把电感线圈拉长则电感值减小,则频率增大,压缩线圈电感值就增大,则频率减小。
3.3 系统总电路及原理
如图3.5为设计的总电路图,采用了3V电源供电,即两个干电池即可驱动工作,1S为话筒开关,1D则为工作指示灯,2R是其工作偏置电阻,2
C是过滤电容。在此电路中,我们不采用一般的变容二极管进行调频,这样会使电路变得更加复杂,我们采用了简单实用的方法,那就是根据了三极管发射极PN结的电容效应,即be
C会随着输入的语音信号的改变而同步改变大小,从而改变整个回路的电容值,类似于变容二极管,这样就改变了整个电路的工作频率,从而实现调频。由于驻极体话筒工作在0.5-1.5V之间,所以我们直接把驻极体接在三级管的基极和发射机之间,使得语音信号直接输入三极管调频发射出去。该无线话筒具有使用电压低、受话灵敏、制作简易的特点,能拾取距话筒0.5m以外的轻微讲话声,在无干扰的情况下理论有效距离20m左右,符合课设的基本要求。
图3.5 总电路图
4.电路仿真