高頻電子線路期末論文-調(diào)頻無線話筒

1、<p>　　高頻電子線路期末論文</p><p>　　2011 年 12月 15 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p>　

2、　2原理電路的設(shè)計4</p><p>　　2.1單元電路的設(shè)計4</p><p>　　2.1.1單元電路框圖4</p><p>　　2.1.2具體電路選擇6</p><p><b>　　2.2實際電路8</b></p><p>　　3 方案的分析與改進(jìn)9</p><

3、p><b>　　4 電路仿真11</b></p><p><b>　　5結(jié)論13</b></p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　對于整個錄音音響系統(tǒng)中，第一個重要環(huán)節(jié)是

4、話筒。話筒的重要性是人們時常談?wù)摰脑掝}。話筒的爭論往往是最激烈而革命性的，從電子管到晶體管、從動圈到電容、從微型話筒到金話筒，還有值得珍藏的紀(jì)念版話筒等。話筒又分為有線話筒和無線話筒。調(diào)頻無線話筒系統(tǒng)簡單、成本低廉，但是采用傳統(tǒng)制作方式做出的話筒音質(zhì)不好且功能單一。市面上無線話筒產(chǎn)品的種類很多,高檔的價格比較昂貴,低檔的性能不太穩(wěn)定。</p><p>　　調(diào)頻無線話筒的原理是將聲波信號通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)化為音頻電信號，

5、通過改變結(jié)電容來改變高頻振蕩器的輸出頻率，產(chǎn)生調(diào)頻波，通過高頻放大與選頻，最終由天線輻射。該設(shè)計具有電壓低，受話靈敏，制作簡易等特點，可應(yīng)用于教學(xué)，無線廣播，報警器，助聽器，及各類聲控設(shè)備中。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　信息傳輸是人類社會生活的重要內(nèi)容。從古代的烽火到近代的旗語，都是人們尋求快速遠(yuǎn)距離通信的手段。直到19世紀(jì)電磁

6、學(xué)的理論與實踐已有堅實的基礎(chǔ)后，人們開始尋求用電磁能量傳送信息的方法。</p><p>　　通信（Communication)作為電信（Telecommunication) 是從19世紀(jì)30年度開始的。面向21世紀(jì)的無線通信，無線通信的系統(tǒng)組成、信道特性、調(diào)制與編碼、接入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、抗衰落與抗干擾技術(shù)以及無線通信的新技術(shù)和新應(yīng)用的發(fā)展更是一日千里?！案哳l電子線路”正是這些電路的基礎(chǔ)學(xué)科。 </p&

7、gt;<p>　　高頻電子線路是一門理論性、工程性和實踐性都很強的課程。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不但應(yīng)該掌握必要的基礎(chǔ)理論知識，而且還應(yīng)在分析問題、解決問題和實際動手能力等方面得到鍛煉和提高。對于這些能力的培養(yǎng)，理論教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)必須密切聯(lián)系、互相配合，才會取得比較好的效果。</p><p><b>　　2原理電路的設(shè)計</b></p><p>　　2

8、.1單元電路的設(shè)計</p><p>　　2.1.1單元電路框圖</p><p>　　該電路涉及到的技術(shù)有：高頻電容三點式振蕩電路，功率放大器等。</p><p>　　經(jīng)過比較分析，確定調(diào)頻發(fā)射電路的方框圖如下：</p><p>　　圖2.1 單元電路框圖</p><p><b>　　調(diào)頻振蕩器</b&g

9、t;</p><p>　　低頻小信號部分只是將調(diào)制信號不失真的略作放大，直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中，調(diào)頻振蕩器的電路形式主要有晶體振蕩器直接調(diào)頻，電抗管調(diào)頻、變?nèi)荻O管調(diào)頻。晶體振蕩器直接調(diào)頻電路的優(yōu)點是提高了振蕩器中心頻率的穩(wěn)定性；電抗管調(diào)頻電路與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路相比，要復(fù)雜一些?？紤]到本設(shè)計任務(wù)要求中心頻率的穩(wěn)定性不高，用LC振蕩器就可達(dá)到； 另外，我們選擇了電抗管調(diào)頻電路。所謂電抗管，就是由一只晶體管或場效應(yīng)管加

10、上由電抗和電阻元件構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)組成。它與普通的電抗元件不同，其參量可以隨調(diào)制信號而變化。電抗管的放大器件可以是電子管、晶體管或場效應(yīng)晶體管；移相電路也有多種型式（如RC或RL移相網(wǎng)絡(luò)）,其作用是使放大管T1的輸出阻抗Ze=U0/IC具有一個電抗分量Xe，當(dāng)Xe隨 而變化時,即可獲得調(diào)頻信號。采用不同的移相電路，等效電抗Xe可以是電容性的,也可是電感性的。電抗管調(diào)頻器的缺點是:振蕩頻率穩(wěn)定度不高；頻移也不能太大,阻抗 Ze通常還具有電阻

11、分量，這個分量也隨 而變化,使振蕩器產(chǎn)生寄生調(diào)幅。電抗管調(diào)頻部分是一個電容三點式振蕩器，其中晶體管Q2、電阻R5、電容C4組成的移相網(wǎng)絡(luò)即為電抗管，它等效為一個電感，這個</p><p>　　這種調(diào)頻器的優(yōu)點是電路比較簡單，能獲得較大的頻偏；便于做成集成電路。缺點是載頻不能很高，頻率穩(wěn)定度較低。</p><p><b>　　高頻功率放大器</b></p>

12、<p>　　晶體管的工作狀態(tài)有截止、導(dǎo)通和飽和三種狀態(tài)。在晶體管不具備工作條件時，它處截止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)阻很大，各極電流幾乎為0。當(dāng)晶體管的發(fā)射結(jié)加下合適的正向偏置電壓、集電結(jié)加上反向偏置電壓時，晶體管導(dǎo)通，其內(nèi)阻變小，各電極均有工作電流產(chǎn)生（IE=IB+IC）。適當(dāng)增大其發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓、使基極電流IB增大時，集電極電流IC和發(fā)射極電流IE也會隨之增大。</p><p>　　當(dāng)晶體管發(fā)射結(jié)的正向偏置電

13、壓增大至一定值（硅管等于或略高于0.7V，鍺管等于或略高于0.3V0時，晶體管將從導(dǎo)通放大狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時集電極電流IC將處于較大的恒定狀態(tài)，且已不受基極電流IB控制。晶體管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小，集電極與發(fā)射極之間的電壓低于發(fā)射結(jié)電壓，集電結(jié)也由反偏狀態(tài)變?yōu)檎珷顟B(tài)。</p><p>　　高頻放大器屬于線性放大器。根據(jù)電路所需要的電壓增益和選擇性，來確定電路形式。一般電路形式有單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。在對放大

14、器選擇性要求不高的場合，可以選用單調(diào)諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級放大器級聯(lián)的電路形式。要使負(fù)載（天線）上獲得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機效率較高，應(yīng)選擇丙類功率放大器。末級功放的功率增益不能太高，否則電路性能不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機各部分的作用，適當(dāng)?shù)睾侠矸峙涔β试鲆?。要使?fù)載（天線）上獲得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機效率較高，應(yīng)選擇丙類高頻功率放大器。2.1.2具體電路選擇</p><

15、;p><b>　　1話筒MIC：</b></p><p>　　駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音信號。話筒底部有兩個接點，用兩根粗銅絲焊牢在PCB印制電路板上。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容

16、式話筒在工作時需要直流工作電壓。駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點，廣泛用于盒式錄音機、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話筒在工作時需要直流工作電壓。并且，外圍電路中需要有相應(yīng)的偏置電阻為其提供偏置。</p><p><b>　　圖2.2</b></p>

17、;<p>　　2高頻振蕩調(diào)制電路：</p><p>　　該部分由晶體管VT2、電阻R5電感L1電容C4、C5、C6等組成。其功能是產(chǎn)生高頻載波信號并進(jìn)行調(diào)制。L1和C5構(gòu)成LC諧振回路。該回路具有選頻作用，其頻率由公式計算得出：</p><p>　　f = 1/ [2π*(LC)-1/2]</p><p>　　經(jīng)C3耦合過來的信號加在VT2基極上，通過

18、基極上變化的電壓改變be結(jié)電容，而實現(xiàn)對載波的調(diào)制。由集電極輸出經(jīng)C7耦合到下一級進(jìn)行功率放大。 </p><p>　　圖2.3 高頻振蕩調(diào)制電路及緩沖級</p><p><b>　　3功率放大電路：</b></p><p>　　電路由R7、VT3、C8、L2、C9、R8組成，該部分電路為自偏壓電路，無需給b極加偏置電壓，高頻信號由C7耦合經(jīng)自

19、偏壓電阻R7加到b上放大，電路工作在C類狀態(tài)。L2和C8組成選頻電路，使其諧振在前一級的工作頻率上，C9為輸出電容，輸出高頻信號。 </p><p>　　圖2.4 功率放大電路及天線 </p><p><b>　　4 天線</b></p><p>　　對于天線來說，只須設(shè)置一根電線（線狀天線）。一般天線的長度設(shè)定為電波波長的1/2（

20、為了在天線上產(chǎn)生駐波）。如果載波頻率為80MHz，那么波長λ為：</p><p>　　式中，c是電波的速度（＝光速）。所以天線的長度為1.9m。</p><p>　　但是，這個電路中如果接1.9m的天線的話，會發(fā)射很強的電波，有可能超出電波法所規(guī)定的范圍。所以把天線的長度限制在30cm的程度。</p><p><b>　　2.2實際電路</b>

21、</p><p>　　綜合以上分析，繪出實際電路原理圖</p><p><b>　　圖2.5設(shè)計原理圖</b></p><p>　　3 方案的分析與改進(jìn)</p><p>　　圖3.1 改進(jìn)后的原理圖</p><p>　　圖2.5中，話筒MIC可以采集外界的聲音信號，這里我們用的是駐極體小話筒，靈敏

22、度非常高，可以采集微弱的聲音，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作，電阻R4可以提供一定的直流偏壓，R4的阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒采集到的交流聲音信號通過低頻放大后耦合到VT2三極管的基極進(jìn)行頻率調(diào)制。</p><p>　　三極管VT2采用9018和電容C4、C5、C6組成一個電容三點式的振蕩器，由三極管VT2 9018集電極的負(fù)載C5、L1組成一個諧振器，通過C4

23、正反饋電容形成三點式諧振振蕩器原理，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，實際上是一個以諧振頻率為基準(zhǔn)的高頻振蕩器。通過調(diào)整圖中元件L1的參數(shù)可以使發(fā)射頻率可以在90MHZ左右，正好覆蓋調(diào)頻收音機的接收頻率，通過調(diào)整L1的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L1）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調(diào)頻電臺。發(fā)射信號通過C7耦合到高頻放大器，由高頻放大器進(jìn)行諧振放大后再通過天線上再發(fā)射出去(實際電路設(shè)計中我們在功放之前加了射極跟隨器)。由于高頻振蕩器和高頻放大器互

24、相獨立使得發(fā)射頻率和發(fā)射功率都十分穩(wěn)定。C7將頻率調(diào)制好的載波信號傳遞到VT3進(jìn)行高頻放大，仔細(xì)調(diào)整L2的值（拉伸或者壓縮線圈L2）可使輸出功率最大！距離最遠(yuǎn)，整個工作電流最小。</p><p>　　對比圖3.1可以發(fā)現(xiàn)，其一是去掉了用作緩沖級的設(shè)計跟隨器部分，原因是圖一中的緩沖器似乎沒有起到相關(guān)的作用，在雖然在仿真過程中看到了效果，但實際并沒有較好的改善；其二是在天線之前加裝了第三個電感L3，與C12構(gòu)成了串聯(lián)

25、回路，增進(jìn)了天線發(fā)射效果；其三是在MIC旁用一個電位器替換了原有的偏置電阻，讓其值大小可調(diào)。</p><p>　　如圖3.1，其中R1為話筒MIC的偏執(zhí)電阻，R4為集電極電阻，R5為基極電阻，給Q1提供偏置電流。R6為發(fā)射極電阻，用于穩(wěn)定Q1的直流工作點，Q2,R7,R8,C4,C5,L1,C6,C7組成高頻振蕩電路，R7給Q2提供基極偏置電流，C5和L1形成振蕩回路，通過改變其值可以改變發(fā)射頻率，C4為反饋電容

26、，R8穩(wěn)定Q2直流工作點，C7隔直通交，Q3,R9,R10,L2,C10,C11組成高頻功率放大電路，R9給Q3提供基極電流，C10，L2放大調(diào)諧回路，和振蕩回路C5、L1調(diào)諧在同一頻點是獲得最大輸出功率，發(fā)射距離最遠(yuǎn)。</p><p><b>　　4 電路仿真</b></p><p>　　通過使用NI Multisim軟件得到如下仿真結(jié)果。</p>&

27、lt;p><b>　　圖4.1 輸入信號</b></p><p>　　這里用函數(shù)信號發(fā)生器代替信號源及麥克風(fēng)。添加函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦信號加入到話筒輸入端，看產(chǎn)生的波形。</p><p>　　圖4.2 信號經(jīng)過低頻放大器后的波形</p><p>　　仿真結(jié)果如圖4.2，由于某些原因，參數(shù)設(shè)置問題只能看到大概的有些頻率變化，而不能看到很完

28、美的波形。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　通過設(shè)計調(diào)頻無線話筒的設(shè)計，讓我更深刻的理解了高頻電子線路中對電路原理圖的分析方法。通過不斷的查閱資料和網(wǎng)上搜索資料讓我更深刻理解了《高頻電子電路》中所講的調(diào)制解調(diào)電路。雖然書本上的電路在實際上是不能直接應(yīng)用的，但是這些都是電路的主干，只要添加些輔助電路就能實現(xiàn)真正所需要設(shè)計的電路。</

29、p><p>　　通過設(shè)計無線話筒使我了解到，不管什么高頻電子器件，都離不開接收信號，即調(diào)制信號；發(fā)射信號，即解調(diào)信號這兩大方面。只要先把調(diào)制電路和解調(diào)電路確定出來，接下來的設(shè)計就容易多了。在此次論文中，體會到了熟練運用相關(guān)軟件的重要性，不像之前的數(shù)電課設(shè)，并沒有多少工作在計算機里實現(xiàn)的，就僅僅畫出了電路圖之后用元器件在面包板上搭電路就行了。此次課設(shè)絕大多數(shù)工作都高度依賴計算機，從仿真到繪制原理圖，再到參數(shù)調(diào)節(jié)，可以說

30、每一步都很艱難，但每一步都讓我真正掌握了所學(xué)到的知識并運用到實際設(shè)計中去。</p><p>　　通過寫高頻電子線路論文，我增強了通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會查尋資料﹑比較方案，學(xué)會通信電路的設(shè)計﹑計算；進(jìn)一步提高分析解決實際問題的能力，創(chuàng)造一個動腦動手﹑獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析﹑解決通信電子電路問題的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強了實踐能力。

31、</p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].劉泉 主編 《通信電子線路》武漢：武漢理工大學(xué)出版社 2002</p><p>　　[2].方維，高荔 主編 《電路與電子學(xué)基礎(chǔ)》北京：科學(xué)出版社 2004</p><p>　　[3].徐國華主編 《模擬及數(shù)字電子技術(shù)實驗教程》 北京：北京航空

32、航天大學(xué)出版社 2004</p><p>　　[4].周南生，張文敏編 《晶體管電路設(shè)計》 北京：科學(xué)出版社 2004</p><p>　　[5].李祥臣，盧留生編 《模擬電子技術(shù)教程》 北京：北京清華大學(xué)出版社　2005</p><p>　　[6].康華光，陳大欽編 《電子技術(shù)基礎(chǔ)--模擬部分》 武漢：華中理工大學(xué)出版社2004</p><

33、p>　　[7].Andrea Goldsmith, 《Wireless Communications》, Cambridge University Press, 2005</p><p>　　[8].David Tse, Pramod Viswanath，《Fundamentals of Wireless Communication》, Cambridge University Press, 2005<