通信系統(tǒng)課程設(shè)計報告--無線話筒.doc

1、通信系統(tǒng)課程設(shè)計報告 -無線話筒 目 錄1 緒論1.1無線話筒簡介1。2 開發(fā)軟件介紹2 設(shè)計需求及應(yīng)用分析3 設(shè)計方案及工作原理3.1 設(shè)計方案3。2 工作原理4 電路各模塊功能介紹及參數(shù)的確定4.1 音頻收集模塊4.2 音頻放大模塊4.3 載波振蕩模塊4。4 發(fā)射模塊5 電路的仿真與調(diào)試5.1 電路的仿真與調(diào)試5.2 誤差分析6 設(shè)計心得體會附錄1 緒論 1.1 無線話筒簡介 無線話筒它就是一種通過無線電波或其它的方式傳輸聲音的設(shè)備。這種設(shè)備或電路就其原理而言，在很多產(chǎn)品中以各種形式或名稱存在著，如雙工的無線耳機HS4系列型號就是其中之一. 電路板上的電子元件話筒先將自然界的聲音信號變成音

2、頻電信號，這個電信號會去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生的高頻信號。最后，高頻信號通過天線發(fā)射到空中。 我們將發(fā)射頻率設(shè)計在FM收音機波段，因此可以配合任何FM收音機接收到該高頻信號，并從該高頻信號還原出聲音信號，從而實現(xiàn)各種功能. 1。2 開發(fā)環(huán)境介紹軟件:Protel 99 SE通用電子設(shè)計自動化EDA(Electronic Design Automation）已成為時代潮流，EDA的設(shè)計思想因此普及。Protel設(shè)計系統(tǒng)是一套建立于IBM兼容PC環(huán)境下的EDA電路集成設(shè)計系統(tǒng)；Protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套將EDA環(huán)境引入Windows環(huán)境的EDA開發(fā)工具，是具有強大功能的電子設(shè)計CAD軟件，以高

3、度的集成性與擴展性著稱于世。Protel公司2001年推出的具有PDM功能的EDA綜合設(shè)計環(huán)境Protel 99 SE，是基于Windows 98/200/NT/XP環(huán)境的電路原理圖輔助設(shè)計與繪制軟件，是具有原理圖設(shè)計、PCB電路板設(shè)計、層次原理圖設(shè)計、報表制作、電路仿真及邏輯器件設(shè)計等功能，是電子設(shè)計的有用軟件之一.軟件：MultisimMultisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有

4、豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖,并對電路行為進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容,這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計,這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù),PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim可以進行復(fù)雜模擬/數(shù)字電路的仿真、簡單的PCB板設(shè)計、簡單的單片機仿真。 2 設(shè)計需求及應(yīng)用分析無線話筒用途：1、 無線話筒： 用戶在唱歌、講話或者表演時可以360度的任意轉(zhuǎn)動和移動,

5、不會有電線絆腳、扯后腿。2、 無線廣播： 老師在講課時進行現(xiàn)場轉(zhuǎn)播，可以無數(shù)學(xué)生用收音機收叫講課，大大的增加了聽課人數(shù)。3、 無線叫賣器： 在街上推銷商品時，用無線話筒叫賣具有一定新穎性,會收到比普通話筒好的廣告效果。4、 無線助聽器: 具有比較好的隱蔽性和安全性，可在遠處用收音機耳機收聽。5、 無線抱警器： 實現(xiàn)一定距離的無人值守.例如可以在二樓監(jiān)聽一樓之門鎖聲音,起防盜報警器的作用。6、 無線電子門鈴：由于可無線傳播聲音，因此也可以無線傳播門鈴聲音，配對還可以改裝成無線對講機。7、 無線電子樂器： 將口琴、二胡、吉它等樂器聲音用收音機接收,或用功放擴大播出，可更好欣賞音樂。8、 電子助聽器

6、： 通過調(diào)節(jié)收音機或者話筒的音量，將聲音放大后再送入耳機，可以有效的改善老人聽力。9、讀書記憶增強器：和助聽器類似,將話筒對準自己,聽自己的讀書聲來排除外界干擾，起集中注意力作用。10、小型廣播電臺:適合學(xué)校工廠等單位自行舉辦各種節(jié)目,可以播放音樂、新聞、通知等，用收音機聽。11、電視伴音轉(zhuǎn)發(fā)器：看電視時用耳機聽可不影響別人睡覺,但受耳機線長控制。本裝置則可以不受此限制。3 設(shè)計方案及工作原理3。1 設(shè)計方案 設(shè)計制作無限話筒的方案很多.這里的無線話筒就相當(dāng)于一個無線調(diào)頻發(fā)射機。它主要包括音頻收集，音頻放大，載波振蕩，調(diào)制電路,還有天線發(fā)射幾部分。其發(fā)射信號頻率在87108MHz范圍內(nèi)，這正是

7、調(diào)頻收音機接收的范圍。該調(diào)頻范圍調(diào)頻臺很少，可大大避免電臺的相互干擾,同時該頻段外界其他干擾也較少，還可以直接用調(diào)頻收音機作為接收機，以方便制作。以下是設(shè)計總框圖。 載波振蕩 音頻收集 音頻放大圖3。1 原理框圖3。2 工作原理圖3。2為調(diào)頻無線話筒的具體原理圖，該調(diào)頻話筒，具有使用電壓低、受話靈敏、制作簡易的特點，能拾取距話筒0.5m以外的輕微講話聲；有效距離10m左右，可用作電話教學(xué)的無線話筒等。 圖3.2 調(diào)頻無線話筒電路原理圖外界聲波通過話筒MIC轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電壓信號，經(jīng)C1耦合至由VT1組成的微音放大電路放大后，經(jīng)C2加至電容三點式高頻振蕩器振蕩管VT2基極,使其cb結(jié)電容變化，振蕩頻

8、率隨之變化，實現(xiàn)頻率調(diào)制.調(diào)制后的高頻信號經(jīng)C7耦合到發(fā)射天線ANT,并向外輻射。L1、C4為調(diào)諧回路，改變L1的匝數(shù)與間距可改變工作頻率。MIC選用小型駐極體話筒。三極管VT1用>60的超高頻管，如9018、3DG56、3DG80等、C1、C2為電解電容，其余為高頻瓷介電容。電阻均為1/8碳膜電阻。L1用0.40.6mm漆包線在圓珠筆芯上繞78圈脫胎而成。ANT采用0。5m長的軟銅線作尾拖天線。4 電路各模塊功能介紹及參數(shù)的確定4.1 音頻收集模塊一個無線話筒，則音頻信號的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個小巧的無線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高.據(jù)介紹

9、，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外,駐極體話筒內(nèi)實際藏有一枚FET，可視之為一級，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。 圖4.1音頻收集模塊4。2 音頻放大模塊這個模塊是對所收集到的音頻信號進行無失真地放大,為下面的調(diào)制做準備。因為在自然環(huán)境中，由于諸多因素,所收集到的聲音(即音頻信號)都經(jīng)過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進入調(diào)制模塊來與本振進行調(diào)制,需要將其音頻信號來進行適當(dāng)?shù)姆糯髞磉_到相關(guān)匹配。另一方面，這個無線話筒也是一個調(diào)頻發(fā)射機，發(fā)出的信號又要經(jīng)過

10、大自然的無數(shù)干擾才會得到接收,若原始信號的能量就不夠強烈,那么接收端的信號就無從談起了。所以只有對其原始的音頻信號進行充分放大,達到相應(yīng)要求之后，再發(fā)射出去。接收端才能夠正常進行解調(diào)恢復(fù)原始的音頻信號.這里的音頻放大模塊采取的是基本的三極管甲類的放大。R2=80K是VT1的基極偏置電阻，給三極管提供電流，使其三極管始終工作在甲類無失真的放大 狀態(tài)，達到最好的放大效果。電阻R3=1.3K，其作用是穩(wěn)定三極管的工作狀態(tài)。 圖4.2音頻放大模塊4.3 載波振蕩模塊一個調(diào)頻信號發(fā)射機，載波振蕩（即俗稱本振）模塊更是必不可少的。根據(jù)電磁場理論可以知道，通過天線發(fā)射的信號需要與天線匹配,即天線的長度要大于

11、信號波長的四分之一。而音頻信號的頻帶是20Hz至20kHz，對應(yīng)的波長范圍是15至15000km。制造出巨大的天線是不合適的，所以我們需要一個高頻載波來將我們的音頻信息“裝載"上去，再進行發(fā)送?；谶@樣的理論基礎(chǔ)，我設(shè)計的是高頻三極管VT2與C3、C4、C5所構(gòu)成的一個電容三點式振蕩器。通過調(diào)整L的數(shù)值(拉伸或者壓縮線圈L)可以方便地改變發(fā)射頻率。發(fā)射的頻率就是這個本振的頻率，則我們選擇一個標稱的12pF的電容，其頻率是f=1/2 (4-1）還有根據(jù)選定的頻率代入上式可以得到電感是L=0。22H （42）在最后的制作中繞制了一個D=2mm，d=0.5mm，N=8，H=0.22H的電感

12、。其中D-線圈直徑 N-線圈匝數(shù) d-線徑 圖4.3 載波振蕩模塊4。4 發(fā)射模塊將已經(jīng)放大的音頻相關(guān)信號和載波振蕩產(chǎn)生的高頻載波信號進行疊加，發(fā)射信號通過C7耦合到天線上再發(fā)射出去。圖4.4 發(fā)射模塊 5 電路的仿真與調(diào)試5。1 電路的仿真與調(diào)試原理圖確定下來后，接下來進行仿真。在本次設(shè)計中我用Multisim軟件進行仿真.下面是仿真圖: 圖5.1 電路仿真圖仿真結(jié)果如下： 圖5。2 信號源波形圖 圖5.3 發(fā)射端輸出波形圖通過改變電感L的值，觀察輸出波形，直至最佳. 圖5.4 調(diào)試后的波形5.2 誤差分析 本設(shè)計中由于參數(shù)設(shè)計有不完美的地方，導(dǎo)致最終結(jié)果與理想情況有不小的差距，我們應(yīng)當(dāng)通過

13、不斷調(diào)式來減小誤差,在以后的設(shè)計中要認真選好各元件的參數(shù)，爭取誤差達到最小。另外，在計算的時候很多數(shù)據(jù)都是取的近似值,這樣也對結(jié)果產(chǎn)生了很大的影響?？赡艹霈F(xiàn)的故障分析:故障:傳播距離不遠:主要是信號不是很清晰解決：加長天線，使用拉伸式天線調(diào)整線圈的匝數(shù)6 心得體會在這次通信系統(tǒng)課程設(shè)計中，我們秉著學(xué)以致用的原則，利用高頻知識設(shè)計了無線高頻話筒。正所謂“紙上談兵終覺淺,覺知此事要躬行?！睂W(xué)習(xí)任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，通過這次課程設(shè)計不僅加深我們了們對電子電路的認識，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的

14、話題。通過這次課程設(shè)計，我們才真正意識到我們只有通過勤奮的努力，才能夠真正體會到科技帶給人類的幸福.在整個電路課程設(shè)計過程中，我們小組不斷地對所遇到的問題進行多次討論，這讓我們真正體會到團隊的力量所在,團隊學(xué)習(xí)的高效率性讓我們徹底明白人終究不是孤立的，團隊精神是偉大的。歷時這三個星期的課程設(shè)計即將在這次的答辯中畫上圓滿的句號?；仡^看看，不禁感慨眾多,沒有想到我們的科學(xué)家，哪怕是我們身邊的老師，原來也是如此這般的努力才能夠換來今天的幸福生活；離不開你們這些辛勤的工作者,我們的身邊這一切才能夠如此快捷方便；沒有了這一切，我們不敢想象社會會如何發(fā)展，難道是倒退到那種封建社會，還是奴隸時代？并且通過了這次課程設(shè)計，我們才了解到我們所學(xué)的只是原來是如此地貼近我們,其實他們就在我們身邊，就在我們身邊或大或小的地方，甚至是我們不能發(fā)現(xiàn)的地方，而并不是我們原先所想象的那樣遙不可及，總是好像在那種大房子里面的大機器才會用到這些東西，感覺那些是科學(xué)家做的事情,對于我們來說是天方夜譚.而