通信电子线路课程设计报告

《通信电子线路》课程设计报告班级：___________________学号：___________________姓名：___________________同组人：_________________指导老师：______________________________2015年1月2日题目：一﹑无线话筒的设计与实现二﹑无线遥控门铃的设计与实现设计要求题目一：无线话筒的设计与实现要求：1﹑在FM收音机中接收到（即无线话筒的发射信号应能落在88MHz~108MHz频段内）；2﹑声音没有明显失真。距离要求：1﹑发射的距离室内达到20米以上，2﹑发射的距离室外空旷处达到50－100米。题目二：无线遥控门铃的设计与实现要求：发射机与接收机要能配合工作。距离要求：1﹑发射的距离室内达到20米以上，2﹑发射的距离室外空旷处达到50－100米。课题一无线话筒的设计与实现一﹑设计目的1﹑了解无线话筒的构成，并设计一调频无线话筒；2﹑理解和掌握无线话筒的主要技术指标和测试方法；3﹑根据给出的技术指标和条件，设计无线话筒；4﹑焊接电路板，制作出无线话筒。二﹑工作原理1﹑电路原理图：2﹑FM无线话筒原理：MIC先将自然界的声音信号变成音频电信号,经C2耦合给Q的基极进行调制,当有声音信号的时候,三极管的结电容会发生变化→振荡频率发生变化,完成频率调制,即调频.再经C6耦合给高频调谐放大电路对已调制的高频信号放大,再通过C12、L3和天线TX向外发射频率随声音信号变化而变化的高频电磁波。其中R1为话筒MIC的偏置电阻,一般在2kΩ~5.6kΩ选取,R5为集电极电阻.R4为基极电阻,给Q1提供偏置电流.R7为发射极电阻,起稳定Q1直流工作点的作用;Q2,R6,R8,C4,C5,L1,C7,C8组成高频振荡电路,R6给Q2基极提供偏流,C5和L1振荡回路,改变其值可以改变发射频率,C4为反馈电容,R8起稳定Q2直流工作点作用,C8隔直流通交流电容;Q3,R9,R10,L2,C10,C11组成高频功率放大电路.R9给功率管Q3提供基极电流,C10和L2放大调谐回路,和振荡回路C5和L1调谐在同一频点时获得最大输出功率,发射距离最远。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。三﹑硬件电路组成1﹑话筒MIC：驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音信号。话筒底部有两个接点，用两根粗铜丝焊牢在PCB印制电路板上。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，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。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，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。并且，外围电路中需要有相应的偏置电阻为其提供偏置。2﹑高频振荡调制电路该部分由晶体管VT2、电阻R5电感L1电容C2、C11、C12等组成。其功能是产生高频载波信号并进行调制。L1和C2构成LC谐振回路。该回路具有选频作用，其频率由公式计算得出：f=1/[2π*(LC)-1/2]经C1耦合过来的信号加在VT2基极上，通过基极上变化的电压改变be结电容，而实现对载波的调制。由集电极输出经C3耦合到下一级进行功率放大。3﹑功率放大电路：电路由Q3、C3、L2、C5组成，该部分电路为自偏压电路，无需给b极加偏置电压，高频信号由C3耦合经自偏压电阻R7加到b上放大，电路工作在C类状态。L2和C3组成选频电路，使其谐振在前一级的工作频率上，C5为输出电容，输出高频信号。4﹑天线：对于天线来说，只须设置一根电线（线状天线）。一般天线的长度设定为电波波长的1/2（为了在天线上产生驻波）。如果载波频率为80MHz，那么波长λ为：式中，c是电波的速度（＝光速）。所以天线的长度为1.9m。但是，这个电路中如果接1.9m的天线的话，会发射很强的电波，有可能超出电波法所规定的范围。所以把天线的长度限制在30cm的程度。四﹑调试方法及步骤1﹑调试步骤：先找来FM收（录）音机，打开电源和音量，将频率调在100MHz左右无电台的地方。给无线话筒电路板通上电源，对准收音机，用螺丝刀（有条件使用无感螺丝刀）调节振荡线圈L1的稀疏（线圈匝间距离），直到收音机传出尖叫声。这时再慢慢移开话筒和收音机距离，同时适当调节收音机（或话筒板）的音量和调谐旋钮，直到声音最清晰﹑距离又最远为止。建议上述步骤分别在88MHz﹑98MHz﹑108MHz附近都试试，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，检查元件有没有装错和损坏，电源是否正常。2﹑调试注意事项：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（不起振）。想要更远的传输距离，则需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：或者调节无线话筒中L2﹑L3的匝间距离使距离达到最远。五﹑设计目标完成情况经过仔细的焊接和调试，无线话筒可以完成语音信号的发射工作，发射频率为99.7MHZ，传输距离为10米。六﹑设计的心得与体会通过过这段时间的反复的焊接和调试，既加强了我们的动手能力，也让我们对通信电子线路有了更深刻的理解与认识。在课程设计中，我首先查阅了大量的书本资料，接着又上网搜集了许多有用信息，深入了解了无线话筒的工作原理，并且与同学进行了交流之后，我开始了电路板的焊接，焊接过程进行的比较顺利，焊接完成后我按照步骤进行了调试，最终在听力耳机中收听到无线话筒的信号。通过这次课程设计，增强了我对通信电子技术的理解，学会查寻资料﹑比较方案，学会通信电路的设计﹑计算；进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作以及电路板的焊接，加深了我对基本原理的了解，增强了实践能力。课题二无线遥控门铃的设计与实现一﹑设计目的能够熟悉无线音乐门铃的组成、工作原理，提高读整机电路图及电路板图的能力。通过对无线音乐门铃的安装、焊接及调试，掌握无线音乐门铃的生产工艺流程，提高焊接工艺水平。掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及排除。二﹑工作原理1﹑发射原理图：发射模块由Q1﹑U型印刷线，T1﹑C1﹑C2﹑构成射频振荡发射电路，通过调节T1将发射频率控制在250MHz～300MHz范围内（一般选250MHz），在这一频率范围内，可使外界干扰信号降到最小，有利于发射性能的提高。Q2﹑Q3﹑SAW1等元件组成门铃控制信号振荡器，SAW1一般选用频率为32.768KHz的电子表所用石英晶体。按下微动开关SW，由Q2﹑Q3﹑SAW1产生的低频门铃控制信号，之后加到Q1的基极，对射频振荡发射电路进行幅度监控调制辐射，红色LED点亮，断开SW，电路因断电而无射频辐射。发射器采用12V干电池。2﹑接收机原理图：接收模块由Q1﹑C9﹑T1﹑C10等组成接收电路，C9﹑T1是确定高频振荡频率的谐振回路，当天线接收到发射器辐射出来的控制信号时，谐振电路与其发生谐振，因而在电路两端产生很高的电压。由L1﹑R6﹑C4等构成低频振荡，产生熄灭电压，是高频振荡处于间歇工作状态，在该电路中，高频振荡和熄灭电压由同一个晶体管Q1完成。接收电路接收并解调出来的门铃控制信号，经R3，C6滤波，再接到IC1的一脚。IC1为六反相器4069，,反相器1和2及相关元件组成振荡发生器，产生32.768KHz低频信号。过程：反相器1的1脚开始为低电平，2脚就是高电平，4脚也为高电平。2脚的高电平经R2对晶体SAW充电，充电电流经R1-SAW-反相器2的4脚到负极。充电时间由SAW决定，等效电容为200P。由于SAW的充电，SAW上的电压逐渐上升，左正右负，当升至反相器1的翻转电平时，2脚就由原来的高电平转为低电平，1脚也同时转为低电平。SAW开始放电，放电通路为R2-反相器1的2脚-负极。放电后SAW上的电位降低，到一定程度时1脚降为低电平了，输出端又翻转成高电平，再次对SAW充电，至此已完成一个充放电过程，即一个振荡周期，4脚输出一次低高变化的电平。之后振荡一直持续下去，反相器2的4脚就会一直输出高低不断变化的电平信号。这个信号的频率由晶体决定，为32.768kHz。SAW在电路中起选频作用，同频率的信号能顺利通过，免除了许多不需要的各种外界信号的干扰，选频后的信号送入Q2放大整形，该信号的幅度还较低，经最后两级开路反相放大后输出等幅方波信号。R8限流，C2滤波，对方波进行平滑滤波，并有数十毫秒的延时，也能消除外界尖脉冲对触发电路的干扰，K是乐曲选择开关，音乐信号经喇叭发出优美的门铃音乐声。三﹑所用仪器﹑仪表万用表，电烙铁，焊锡丝，镊子，尖嘴钳，偏口钳，螺丝刀四﹑调试方法及步骤发射调试：装上电池，用万用表测发射电流，应在3到8mA若用手触摸C2两端时电流应大幅升高，说明已起振。接收调试：装上电池测量接收整机电流小于1mA，按下反射机开关S不放，将发射机放在待调接收机附近，用无感螺丝刀调L2如果调到某点，门铃发出声音就说明接收机和发射机频率大致相同，反义微调L2直到距离最远为止。根据CfLc21发射器的C2=5P，T1=2.5T而接受端C9=4P，T1=2.5T，所以应使发射器的电感往小调，而接收器的电感往大调，我们所能调的是有插入线圈的铁芯的多少，我们调时就是要把原来相等的电感使发射端的铁芯往外拧，而接收端的往里拧。五﹑设计目标完成情况我与同组同学所制作的门铃可以实现发射端控制接收端，传输距离大概有8米左右。六﹑设计的心得与体会我先把电路板上的电路图认真看了一遍，然后开始焊接。课程设计中的困难不少，这次电路的元件很多，很密，比之前的话筒在难度上提高了不少，每焊一个元器件都要仔细观察不能焊错，尤其是集成电路，缺口要与焊接面相对应，集成电路焊接时不能长时间烫热，否则很容易坏掉，完成焊接后，经过再三调试，门铃终于响起。实践出真知。通过这次的课程设计，我受益匪浅，发现自己书本上的知识还不是很牢靠，而且书本上的知识真的很重要，尤其是在调试时，很多知识点都要用到，主要是根据原理来一一排查，所以我要在以后的学习中好好掌握书本上的知识。教师评语：