调频发射机

目录1课程设计任务书........................................................................12方案设计....................................................................................42.1总体设计方框图.........................................................................42.2原理电路图设计.........................................................................52.3电路原理分析.............................................................................62.4元器件选择及参数计算...............................................................73电路仿真....................................................................................94设计总结..................................................................................105原件清单………………………………………………………146参考文献..................................................................................16-1-摘要无线话筒的特点自从世界上第一套无线话筒诞生至今已有40年历史，无线话筒因没有电缆连接，不受导线限制，给表演者提供了广阔的表演空间，并带来了极大方便，从而深受广大用户钟爱。随着电子工业的迅猛发展和高新技术的日新月异，使无线话筒的功能日趋完善，性能更稳定、技术更成熟，各项技术性能指标毫不逊色于有线话筒，是无线话筒发展史上的一个质的飞跃。无线调频话筒由音频放大，调制振荡以及倍频缓冲放大三部分构成，话筒MIC采集外界的声音信号并将采得的音频信号转变为相应得电信号，经过电路的放大与调频后由天线发出。Multisim是加拿大InteractiveImageTechnologies公司年推出的版本，是该公司电子线路仿真软件EWB(ElectronicsWorkbench，虚拟电子工作台)的升级版。Multisim易学易用，便于进行综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。-2-ABSTRACTThewirelessfrequencyadjustmentmicrophoneenlargesanabstractfromVF,thetripartitemodulatingoscillatingaswellasfrequencydoublingslowsamplificationdowncomposes,microphoneMICcollectstheexternalworldsoundsignalandanaudiblesignalchangeaspiritisgotistobesocorrespondingthattheelectricsignal,amplificationandfrequencyadjustmentcoursethecircuitmakefromairwirethedayafertomorrow.MultisimistheeditionthattheCanadaInteractiveImageTechnologiescompanyyeardebuts,istooweacompanysimulatedsoftwareofelectroncircuitEWB(ElectronicsWorkbench,supposeselectronworkingtable)promotionprintingplate.MultisimiseasytomimicYiusing,easytocarryoutacomprehensivenessdesignandexperiment,abilitybeneficialtotrainingcomprehensiveanalysisanability,developingandbeinginnovative.-3-1.题目介绍本次是设计一个调频无线话筒，并要求可以用FM收音机可靠接收，所以元件要尽量少，导线要尽量短，以免引起信号的干扰。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：a.FM无线话筒：俗称FM是指FM88-108MHz国际调频广播频段。早期消费性无线话筒是利用FM收音机来接收，系统简单，成本低廉。b.VHF无线话筒：又分为低频及高频段两类型，前者使用VHF50MHz的频段，因频率较低，使用天线长度太长，又最容易受到各种电器杂波的干扰，因此这一类型的产品，目前已经被高频段所取代而逐渐从市场上消失。后者使用VHF200MHz的频段，因频率较高，使用天线较短，甚至可以设计成隐藏式天线，方便，安全又美观，受电器的杂波干扰又大为减少，电路设计极为成熟，零件普及价格低廉，所以成为当今市场上的热门机种。2．依接收方式而区分：a.自动选讯接收无线话筒系统：由于电波舆中会产生“死角”的物理现象使接收机的声音输出，产生断断续续或不稳定的缺点，为了解决这种缺陷，专业用的机种必须采用双天线及双调谐器的“自动选讯接收”方式来改善。b.非自动选讯无线话筒系统：由于上述机型的电路设计复杂精密，装配较难，成本较高，一般低价的机型就没有采用自动选讯的设计，所以也无法消除无线话筒在使用中产生声音中断的缺点。这种机种当然不能符合专业场合使用的基本要求。3．依振荡方式而区分：a.石英锁定机种：以石英振荡器产生发射与接收精确稳定的固定频率，电路简单，成本低廉，是当今无线话筒的标准电路设计。这种类型的话筒及接收机只固定单一个频率配对使用，无法改变或调整使用频率。-4-b.相位锁定频率合成机种：为了避免无线话筒在使用中遇到其他讯号的干扰而无法使用，或为了同时使用多支话筒的场合，需要随时方便又快速的改变频道，来达到这种功能的要求。4．依接收机频道数而区分：a.单频道机种：在一个接收机的机箱内只装配一个频道的非自动选讯或自动选讯接收机。后者因使用简单，特性稳定，是适合专业场合多频道同时使用，避免讯号干扰的最佳机种。b.双频道机种：在一个接收机的机箱内，装配两个频道的非自动选讯或自动选讯接收机，充分利用机箱的空间，降低成本。后者因为机构及电路复杂，内部互相干扰的处理及天线混合匹配不易，只有少数在生产专业机种的厂商才有的机型。c.多频道机种：在一个接收机的机箱内，装配四个频道以上的接收机，大都采用模组化接收模组的机构设计。主要适用于装架式专业机种的使用场合。-5-2方案设计2.1总体设计方框图图12.2设计原理电路图无线发射话筒的原理电路图如图2所示图2音频放大载波振荡天线发射倍频放大直接调制话筒输入收音机接收-6-2.3电路原理分析线路图如图2所示。整个无线调频话筒由音频放大、调制振荡及倍频缓冲放大三部分组成。驻极体话筒MIC采集外界的声音信号并将采得的音频信号转变成相应的电信号，经电容C2耦合至由V1等构成的音频放大器放大后，经C1输送给电容三点式高频振荡器振荡管Q4的基极，使其ce结电容变化．从而使振荡频率随之变化。实现频率调制，调制后的高频信号由C7输入到Q3进行倍频缓冲放大，得到较大功率的2倍基频的射频信号，经天线w向外辐射。电路中Ll、C14为调谐回路。改变其数值可改变其工作频率。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。FM无线电台运作有关频率在88和108MHz之间。电容器C8和自制的电感L2构成一个LC环路，其发射频率将和FM调频收音机的频率产生共振而被接收。在振荡回路环路中，电容通过两极板在电场中储存电能，电感通过线圈在磁场中储存能量。由法拉第电磁感应知道，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，而这边电场和磁场的变化都是以正弦波的形式传输的，所以在空间的，电场和磁场相互垂直传输。从而达到发射效果。-7-2.4元器件选择及参数计算一、音频放大部分图3Ql音频放大管，可选为2SC1815型，也可用复合管替代，β≥150；电阻R1可改变话筒的受话灵敏度,电阻R2、R3为VT1提供静态偏置，控制R3的大小可以输入音频的大小；C2为耦合电容，采用CDll型电解电容.二、调制振荡部分-8-图4Q为振荡管，要有较高的特征频率，为了易于起振，β要尽量大一些，可选用ZTX1049A型，也可用国产管3DG56、3DG80等．β≥150，fT≥500MHz。R3R4为VT2提供静态偏置，R1为反馈电阻，C1,C3,C5,C6均为CCl型高频瓷片式，L1为自制电感方法如下:用线径为O．51mm漆包线在φ3．5mm的骨架上绕制成空心线圈。绕上10匝，L1的中心处抽头绕制，可用20W内热式电烙铁的电热芯作模具，然后脱胎而成。最后拉长为8mm。三、倍频缓冲放大三部分图5Q6选用2SC1915、D467C、3DGl2C等中功率管，fT≥250MHz，β≥100。C1和L1构成LC选频网络，谐振频率为92M，其作用是对已调信号2倍频，最后通过天线发射。L1为自制电感，其制作方法同L1一样，L2为10匝，最后拉长为6mm。天线w可用80cm长的较粗的多股软塑线代替。-9-3电路仿真绘制的电路如图所示。图6仿真我们是按三个部分进行的：音频放大部分、振荡调制部分和倍频放大部分。一、音频放大部分的仿真话筒输入信号用理想正弦波代替，其参数为Vp-p=12mV，f=1kHZ。用双踪示波器观察音频输入与音频放大输出端的波形,如下：音频放大输出波形：-10-图7下面的为话筒输入波形，灵敏度为20mV/div，上面的为音频放大输出波形，500mV/div。可见，在保证输出波形不失真的情况下，VT1起到了放大作用。二、振荡调制部分的仿真振荡调制部分的仿真分为两部分进行。首先，不加入调制信号，看振荡器能否振荡，且看振荡频率是否为理论计算的46MHz。然后，再加入调制信号，看能否看到调制波形。波形如下：振荡输出(未加调制信号）:-11-图8可见，振荡器能够振荡，且输出波形较完美。调制输出(已加调制信号）:图9三、倍频放大部分的仿真将已调制好的FM信号输入VT3的基集，观察LC回路的波形如下：倍频输出波形：-12-图10可以看出通过倍频器后，已调信号的频率加倍。因为仿真时，LC回路的Q值比较高（较为理想），使得看到的倍频后的波形有些失真。在进行了上面的三个部分的仿真后，我们又对整体进行了AC扫描分析,结果如下：输入信号频率特性：图11因为音频信号的频率范围为300—3400Hz,所以我们看到，输入信号的频谱在低频范围增益较大，而高频段则下降。发射天线端频率特性：-13-图12因为调制信号经过调制、倍频后变为90多MHz，所以，发射天线端频率特性的曲线在高频段（45M—90M）附近增益比较大，而在低频段增益则比较低。-14-4设计总结这次课程设计我们利用三个三极管和一些电容电阻设计制作了一个简易无线话筒。我们利用MIC采集声音信号，然后对其进行放大、角度调制和倍频放大等处理并通过天线发送，利用调频收音机接收放大。我们选定任务后，根据任务要求收集相关资料并熟悉相关的电路基础、高频电子线路知识，然后设计出总体方框图，并尝试设计电路原理图，然后运用理论知识并结合