無線電話筒的設計畢業(yè)設計

1、信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)設計（論文）題目: 無線電話筒的設計 專 業(yè): 通 信 技 術 班 級: 通技06-2 學 號: 姓 名: 指導教師: 職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名學號班級通技06-2班專業(yè)通信技術設計（或論文）題目無線電話筒的設計指導教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注講 師四系13高級工程師電子限公司8設計（論文）內(nèi)容：（1） 設計指標發(fā)射頻率為87108mhz；發(fā)射距離為30100m；采用收音機接收信號；整機體積應盡量??；（2）設計要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 電路仿真。進度安排： 第14周：查找資料，選擇參考方案； 第58周：查

2、找資料，進行單元電路的設計； 第912周：整機電路原理與分析； 第1314周：整理報告，確定初稿； 第15周：檢查定稿； 第1617周：答辯。主要參考文獻、資料(寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位)：1姜邈電子線路課程設計指導書北京：高等教育出版社，1996 2謝嘉奎電子線路（第4版）北京：高等教育出版社，19993童詩白，華成英模擬電子技術基礎（第3版）北京：高等教育出版社，20014康華光電子技術基礎（第4版）北京：高等教育出版社，19995林玉江模擬電子技術基礎哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1997審批意見教研室負責人：年 月 日備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教

3、師一份。ii目錄摘要1第1章緒論21.1無線電的發(fā)展21.1.1無線話筒的構造21.1.2無線話筒的使用31.2無線話筒的類型31.2.1調(diào)幅無線話筒31.2.2調(diào)頻無線話筒31.3設計的主要技術指標3第2章無線電話筒的設計42.1設計的系統(tǒng)框圖及組成42.1.1系統(tǒng)框圖42.2低頻放大電路的設計42.2.1低頻放大電路的工作原理42.2.2工作原理52.2.3分壓式偏置電路的設計72.3高頻振蕩電路的設計102.3.1電感三點式振蕩器102.3.2電容三點式振蕩器112.3.3電容三點式振蕩器的工作原理132.4參數(shù)的選擇142.4.1低頻放大電路142.4.2高頻振蕩電路15第3章整體電路

4、16第4章仿真電路17總結18致謝19參考文獻20附錄元件清單21四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書摘要無線話筒實際是一個微型無線電調(diào)頻廣播系統(tǒng)，它由發(fā)射機和接收機兩部分組成。發(fā)射機由電容話筒，調(diào)頻發(fā)射電路緊湊地組合在一起，用拖在話筒外的一段軟線做發(fā)射天線。無線話筒采用調(diào)頻的方式調(diào)制信號，具有體積小，使用方便的特點。發(fā)射功率很小，接收范圍不超過100米。本文對調(diào)頻式的無線話筒進行了研究并設計出一款簡單的無線話筒。關鍵詞無線電；低頻放大電路；高頻振蕩電路第20頁共21頁第1章緒論1.1無線電的發(fā)展無線電是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，其頻率300ghz 以下(下限頻率一般情況下是不

5、統(tǒng)一的，在各種射頻規(guī)范書中，常見的有以下三種（3khz300ghz,9khz300ghz,10khz300ghz)無線電技術是通過無線電波傳播信號的技術。無線電技術的原理在于導體中電流強弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產(chǎn)生電流。 通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。無線話筒是一個微型無線電發(fā)射和接收系統(tǒng)，教學中教師佩戴微型話筒，不用導線相連就可以擴音，不受位置和移動的限制，講授、演講都很方便。1.1.1無線話筒的構造無線話筒實際是一個微型無線電調(diào)頻廣播系統(tǒng)，它由發(fā)射機

6、和接收機兩部分組成。發(fā)射機由電容話筒，調(diào)頻發(fā)射電路緊湊地組合在一起，用拖在話筒外的一段軟線做發(fā)射天線。無線話筒采用調(diào)頻的方式調(diào)制信號，具有體積小，使用方便的特點。發(fā)射功率很小，接收范圍不超過100米。無線話筒使用的載波頻率在vhf和uhf頻段內(nèi)，通常使用在88mhz110mhz之間。較高檔的無線話筒載波頻率為135mhz165mhz，這個頻段不容易被外界信號干擾，性能穩(wěn)定，音質(zhì)較好。使用uhf頻段的無線話筒通常占用400mhz和900mhz這兩個頻段，其性能非常穩(wěn)定，音質(zhì)極佳，但價格較貴。無線話筒接收機是一個專用的調(diào)頻接收機，使用88mhz110mhz之間的無線話筒，因正在調(diào)頻廣播頻段的范圍內(nèi)

7、，所以可以利用普通調(diào)頻收音機來接收。但容易受到調(diào)頻廣播的干擾，音質(zhì)稍差，因價格低廉，在教學中仍有一定的使用。1.1.2無線話筒的使用(1)使用前要準確調(diào)整接收機頻率，調(diào)好音量。(2)話筒與聲源距離3040cm，過近容易失真，過遠則會使音量減弱。(3)天線要自然下垂，不得卷曲，以免影響發(fā)射效果，也不要隨意加長。(4)長期不用應取出電池，短時不用要關閉電源。(5)使用中講話者不可靠近本系統(tǒng)的揚聲器。(6)同一教室或相鄰教室不能使用同樣頻率的無線話筒，否則會相互干擾。1.2無線話筒的類型1.2.1調(diào)幅無線話筒調(diào)幅無線電話筒是利用話筒將聲音信號變成音頻電信號，經(jīng)放大后調(diào)制高頻振蕩信號的幅度再經(jīng)天線以電

8、磁波的形式發(fā)射出去。調(diào)幅無線電話筒采用短波發(fā)送。1.2.2調(diào)頻無線話筒調(diào)頻無線電話筒首先將聲音通過話筒變成音頻電信號，經(jīng)放大后調(diào)制高頻振蕩信號的頻率，再通過天線將信號以電磁波的形式發(fā)射出去。電路形式有：單管無線電話筒，雙管無線電話筒和三管無線電話筒三種。 選擇調(diào)頻方式的原因：外界干擾少。1.3設計的主要技術指標(1)發(fā)射頻率為87108mhz；(2)發(fā)射距離為30100m；(3)采用收音機接收信號；(4)整機體積應盡量小。第2章無線電話筒的設計2.1設計的系統(tǒng)框圖及組成2.1.1系統(tǒng)框圖無線話筒由兩部分組成，調(diào)頻振蕩器和低頻放大器，如圖2-1所示。圖2-1無線話筒的結構原理圖話筒是將聲音轉(zhuǎn)換成

9、是電信號，然后送到低頻放大電路進行放大，作為調(diào)制信號送到調(diào)頻電路中進行調(diào)頻，實現(xiàn)聲音信號的轉(zhuǎn)換。最后由天線將信號發(fā)送出去。此信號可以用無線調(diào)頻收音機進行接收信號。2.2低頻放大電路的設計2.2.1低頻放大電路的工作原理圖2-2共射極基本放大電路原理圖共射極基本放大的原理電路圖如圖2-2所示，三極管v是放大電路的核心，起電流放大作用?；鶚O回路的電源通過既保證管子的發(fā)射結為正偏，又供給基極合適的直流電流?；鶚O電阻既和配合，使電路又一合適偏流，又保證在輸入信號作用下能作相應的變化，否則若，則就不會變化，電路就沒有放大作用。集電極回路的電源通過是集電結反偏，保證三極管工作在放大區(qū)，同時也給輸出信號提供

10、能量。集電極電阻的作用是把電流放大轉(zhuǎn)換為電壓放大，從而使電路具有電壓放大的能力，否則若恒等于，輸出電壓就等于零，電路將失去電壓放大的作用。由于這種電路是依靠電容和信號源及負載相耦合的，因此稱為阻容耦合放大電路。在放大電路中，未加信號時電路各處的電壓、電流都是不變的直流，這時稱電路的狀態(tài)為直流狀態(tài)或靜止工作狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。靜態(tài)時，三極管具有固定的，它們分別確定輸入和輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點，簡稱工作點，常用q示。當輸入交流信號時，電路中各處的電壓、電流是變動的，這時電路處于交流狀態(tài)或動態(tài)工作狀態(tài)，簡稱動態(tài)。2.2.2工作原理如圖2-2所示未加輸入信號時，電路的工作狀態(tài)為靜態(tài)，其各處

11、的電壓、電流都有固定的靜態(tài)值，如，輸出電壓。靜態(tài)時，通過和信號源給充電，通過載給充電，使和兩端的電壓分別為和。當正弦信號輸入時，發(fā)射結兩端電壓等于電容兩端電壓之和，即在靜態(tài)值的基礎上變化了，則 （2-1）如果，且很小，則在的整個周期內(nèi)，三極管均工作在輸入特性曲線的線性區(qū)域，隨的變化而變化。因此，也在靜態(tài)值的基礎上變化了，即 （2-2）由于三極管的電流放大作用，則 （2-3）式中，。該式說明，集電極電流也在靜態(tài)值的基礎上疊加了交流分量。由圖可以看出，。因此，當時，；當加入時，由于，則 （2-4）式中，。該式也表明，也在靜態(tài)值基礎上變化了。輸出電壓等于減去兩端的電壓，即 （2-5）式中負號表明與相

12、位相反，或的變化與的變化相反。由于與、相位相同，因此與相位相反。只要電路的參數(shù)選擇適當，的幅值將比的幅值大得多，從而達到放大的目的。這個電路的基極靜態(tài)電流的大小為。由于小信號放電路中變化不大，故可近似認為是以知的：硅管的，常取0.7v；鍺管的，常取0.2v。一般，則可見，這個電路的偏流決定于和的大小。當一定時，偏流由決定；當和都一定時，偏流就是固定的。2.2.3分壓式偏置電路的設計為了穩(wěn)定工作點，最簡單的方法是把放大電路置于恒溫設備中，但代價太高，很少采用。一般多從改進電路入手，即在承認溫度變化使工作點變化的前提下，通過電路的改進盡量減少這種變化。分壓式偏置電路就是具有穩(wěn)定工作點作用的常用電路

13、，所以設計采用此電路。1穩(wěn)定工作點的原理圖2-3分壓式偏置電路分壓式偏置電路的特點之一，是利用和組成的分壓器來穩(wěn)定基極電位。由圖2-3可以看出，當流過的電流時，流過的電流。則。因此，當電路參數(shù)確定后，基本不變，與溫度就基本無關。分壓式偏置電路的特點之二，是利用發(fā)射極電阻的負反饋作用來穩(wěn)定。如果溫度升高使增大，則也增大發(fā)射極電位升高。由于，故減小，也減小，于是限制了的增大，其總的效果是使基本不變。上述穩(wěn)定過程表示為這樣，溫度升高引起的增大將被電路本身的的減小所牽制。這種將輸出量送回到輸入回路，進而控制輸入回路的某一電量的作用，稱為反饋。如果反饋的結果是使輸出量的變化減弱，則稱為負反饋。這個電路是

14、通過輸出電流的作用產(chǎn)生負反饋，又利用和作為分壓器，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的目的所以稱為分壓式電流負反饋偏置穩(wěn)定電路，簡稱分壓式電路偏置。實際上，如果滿足，則，由于基本不變，因此也基本穩(wěn)定不變，即基本不受溫度和管子值變化的影響。綜上所述，分壓式偏置電路的穩(wěn)定條件為和。2靜態(tài)分析在滿足穩(wěn)定條件下，不難得到 （2-6） （2-7） （2-8） （2-9）在上述公式中若得不到滿足，則不能忽略。3動態(tài)分析當不并聯(lián)時，可畫出其交流通路，再畫出微變等效電路，圖2-4中。 （2-10） （2-11）式中，。當較大，以致時，由于圖2-4一般，故 （2-12）為了研究的接入對輸出電阻的影響，需把三極管的輸出電阻也考慮進去。

15、畫出考慮時求的等效電路。為了更具有普遍性，該等效電路還考慮到信號源內(nèi)阻。可以得到圖2-4微變等效電路式中，。顯然，故。因此，接入使下降，這時由于對交流信號也產(chǎn)生負反饋的緣微為了避免出現(xiàn)這種情況在的兩端并聯(lián)一個大電容對于交流信號,相當于短路也被短路了，故稱為設計旁路電容，接后，q點得計算不變，但性能指標變?yōu)?（2-13） （2-14） （2-15）可見，其性能指標與固定偏流電路相同。應當指出，分壓式偏置電路只能使工作點基本不變。實際上，當溫度變化時，還是有少量變化。在對工作點的穩(wěn)定性要求較高的場合，常在分壓式偏置電路中引進一個與三極管的溫度特性相類似的非線性元件，如熱敏電阻、二極管，構成溫度補償

16、偏置電路。2.3高頻振蕩電路的設計對于調(diào)頻振蕩器首先應實現(xiàn)高頻振蕩，然后再實現(xiàn)頻率調(diào)制。高頻自激振蕩器有變壓器耦合lc振蕩器、電感三點式振蕩器和電容三點式振蕩器多種。2.3.1電感三點式振蕩器圖2-5電感三點式振蕩器電感三點式振蕩器的特點是：這種電路有較寬的可調(diào)頻率范圍，適合工作于幾khz到幾mhz。電感三點式振蕩器又稱為哈特萊振蕩器其電路圖如圖2-5所示。圖2-6交流通路圖中，l是具有抽頭的電感線圈，l和c組成振蕩回路，反饋電壓取自l的一部分的兩端，和均對高頻旁路。圖2-6為該振蕩器的交流通路，其中。由圖可見，管子的輸出端和輸入端都采用接入lc回路的方式。由于三極管的三個電極分別與電感l(wèi)的三

17、個引出點相接，故稱為電感三點式振蕩器。電感三點式振蕩器特點是容易起振，輸出電壓較大；c采用可變電容后容易實現(xiàn)振蕩頻率在較寬頻段內(nèi)的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)頻率時基本上不影響反饋系數(shù)。但是，由于反饋電壓取自電感的兩端，它對高次諧波的阻抗大，故對lc回路的高次諧波反饋較強，因而輸出電壓中諧波成分多，輸出波形差；此外，由于和的分布電容及管子的輸出和輸入電容分別并聯(lián)于和的兩端，使振蕩頻率較高時減小，甚至不滿足起振條件。因此，這種振蕩器多用在振蕩頻率在幾十兆赫以下的電路中。2.3.2電容三點式振蕩器圖2-7電容三點式振蕩器電容三點式振蕩器又稱為考畢茲振蕩器，其電路如圖所示。圖2-7中，l和、組成振蕩回路，反饋電壓取

18、自電容的兩端，和均對高頻旁路；高頻扼流圈構成集電極的直流通路，而對高頻信號可視為開路，有時也可用電阻代替?？梢钥闯?，管子的輸出端和輸入端也采用部分接入lc回路的方式。由于三極管的三個電極分別與、的三個引點相接，故稱為電容三點式振蕩器。圖2-8交流通路電容三點式振蕩器的優(yōu)點是：由于反饋電壓取自電容的兩端，它對高次諧波的阻抗小，故lc回路中高次諧波反饋很弱，因而輸出電壓中諧波成分很小，輸出波形耗；由于不穩(wěn)定電容和外接的回路電容相并聯(lián)，所以適當加大回路電容量，可減弱不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，從而提高頻率穩(wěn)定度；若不外接回路電容，直接利用管子的輸入和輸出電容作為回路電容，則振蕩頻率可以很高，可達幾百

19、到上千兆赫。但是，電容三點式振蕩器調(diào)節(jié)頻率不方便，因為若通過改變某一電容來改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)也跟著改變，從而導致振蕩器工作狀態(tài)的變化，因此這個電路只適用于作固頻振蕩器；另外，由于受管子輸入和輸出電容的影響，為保證振蕩頻率的穩(wěn)定，振蕩頻率的提高將受到限制。根據(jù)這三種振蕩器的特點及適用范圍，顯然應選擇電容三點式振蕩器。2.3.3電容三點式振蕩器的工作原理1相位平衡條件斷開圖中的k點，對于，l和、構成的并聯(lián)回路的諧振頻率，回路呈純阻性，則即（）與（）的相位差為。在忽略回路的損耗、偏置電阻和管子的輸入、輸出電阻的情況下，回路在諧振時只有循環(huán)電流在流動。在圖中所示的流向情況下，兩端的滯后的相位為；

20、而在兩端的電壓的規(guī)定下，通過電流的流向應與圖中所規(guī)定的流向方向相反，因此和的相位關系，不是滯后，而是朝超前了。綜上所述，反饋一周的相位關系如下：因此，即與同相，滿足相位平衡條件。該電路也可用瞬時極性法來判斷它滿足相位平衡條件，相應的瞬時極性已用（）、（）標在圖中。2振蕩頻率電容三點式振蕩器的振蕩頻率 （2-16）式中，為回路的總電容。考慮到和的影響，實際振蕩頻率稍高于3起振條件可以推得，該振蕩器得起振條件為式中，為反饋系數(shù)得模。如果考慮管子得輸入電容和輸出電容，由于和并聯(lián)，和并聯(lián)，因此，若令，并用、分別代替上述各式中得和，就得考慮管子的輸入和輸出電容時的起振條件和振蕩頻率。此時，反饋系數(shù)，回路

21、總電容2.4參數(shù)的選擇2.4.1低頻放大電路各種小信號低頻放大器中，這種電路應用得最為廣泛。集電極電流選0.55ma，小，可顯著降低噪聲，單過小，管子的值將顯著下降。發(fā)射極電阻使電路工作穩(wěn)定。這是一種直流電流串聯(lián)負反饋電路。的值選幾百歐的居多。實用中可以使三極管的值和vcc值處于合適的位置上，這時失真最小。和值太大或太小，都會引起失真、為三極管基極偏流電阻，、的阻值越小，則三極管工作點穩(wěn)定，但、對輸入信號的分流作用也大。通常設定為的1020倍（ib約幾十至幾百a），確定以后，就可以估算、。集電極負載電阻通常取幾百歐至幾千歐。大，則電壓增益高。ce取幾十至幾百f。、取幾至幾十f。2.4.2高頻振

22、蕩電路考慮靜態(tài)工作點的設置，該電路采用分壓式電流負反饋偏置，調(diào)節(jié)上偏流電阻即可使電路獲得合的靜態(tài)工作點。振蕩頻率可用下式計算： （2-17）其中c是 、與的串聯(lián)值，即 （2-18）第3章整體電路根據(jù)前面對低頻電路和高頻振蕩電路的設計，現(xiàn)將其綜合成本課題所設計的電路。電路如圖3-1所示。圖3-1整體電路圖中s為駐極體話筒，將聲音變成音頻電信號，由晶體管等組成共發(fā)射極音頻放器，將音頻信號放大。放大后的音頻信號送入振蕩級的基極。由等組成的振蕩級，其頻率主要由振蕩線圈和決定，同時受晶體管工作狀態(tài)、電容、和電感的影響。音頻信號經(jīng)饋入，產(chǎn)生fm信號，然后通過天線發(fā)射出去。接收機采用普通fm收音機即可。第4

23、章仿真電路4-1仿真波形以上為輸入40mv/10khz的信號所產(chǎn)生的波形圖。4-2仿真波形以上為輸入20mv/5khz的信號所產(chǎn)生的波形圖?？偨Y本次我設計的題目是無線電話筒，該設計從無線電的發(fā)展入題,采用了總分總的結構進行介紹的。思路清晰、邏輯合理，將個人所學的專業(yè)知識得到了全面的運用，更提高了個人的專業(yè)知識水平。無線電話筒是目前使用最廣泛的微型無線電發(fā)射和接收系統(tǒng)，它主要運用的是模擬電子技術方面的知識，涉及到低頻放大電路、高頻振蕩兩個模擬電路，而其中最主要的元器件是三極管、電容和電阻。本次課程設計的優(yōu)點是：無線電話筒不用導線相連就可以擴音，不受位置和移動的限制輸出功率大，便于攜帶等優(yōu)點。課程設計是理論和實踐的結合。通過本次畢業(yè)設計不僅讓我們鞏固和加深了以前所學知識，同時也讓我們發(fā)現(xiàn)了自身的不足。學習不能只學表面的，很多知識是需要我們深入了解的。學習也不能是一時的，知識的日新月異需要我們長期的堅持和日積月累。知識是博大精深的，由于電子技術的發(fā)展日新月異。且個人能力有限，設計中難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指證。致謝本文是在王剛老師的精心指導下完成的。在此向他表示衷心的感謝。感謝同學的鼓勵和幫助，讓我順利完成本次設計任務。通過短暫的畢業(yè)設計，從而提高了我的理論水平，真正做