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1、 毕业设计成果（产品）设计题目: 无线调频话筒的设计与制作 二级学院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师 年 月 日诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行设计所取得的成果。尽我所知，除设计中特别加以标注的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日目 录1 设计背景11.1无线电技术及无线话筒11.2无线话筒的发展与运用21.3无线话筒准用频段32 设计任务与设计方案42.1设计任务与要求42.2设计方案选择与论证43 无线调频话筒硬件电路设计
2、83.1设计注意事项83.2无线调频话筒硬件电路84 印刷电路板的制作104.1 Protel 2004软件介绍104.2 PCB板的制作流程115 安装与调试175.1元器件的检测175.2焊接与装配185.3实物调试195.4设计与制作过程中出现的问题及解决方法20总 结21参考文献22摘 要在整个录音音响系统中，第一个重要环节是话筒。话筒的重要性是人们时常谈论的话题。话筒的争论往往是最激烈而革命性的，从电子管到晶体管、从动圈到电容等。话筒又分为有线话筒和无线话筒，无线调频话筒系统简单、成本低廉，音质优美。无线调频话筒的原理是将声音通过麦克风转化为音频电信号，通过改变结电容来改变高频振荡器
3、的输出频率，产生调频波，通过高频放大与选频，最终由天线辐射。整个电路使用Protel 2004 软件设计，并最终做成一块8cm*5cm PCB板，通过焊接、装配、调试完成设计产品，使用普通调频耳机在82MHz108MHz的频率范围，话筒中心10米范围内能正常接收。该设计具有电压低，受话灵敏，制作简易等特点。关键词： 调频；振荡电路；印刷电路板II1 设计背景1.1无线电技术及无线话筒随着无线电技术的不断发展，无线话筒已经成为人们生活中不可缺少的电子设备，无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司和教育场所都是一个重要的组成部分。但随着数以万计的无线电设备的使用以及用户对无线话筒系统需求的
4、增加使广播频率变得拥挤，理解无线调频话筒系统的设计和操作概念已经成为一个具有挑战性的问题。由于可用频谱变得越来越少，在北美DTV（数字电视）广播的出现使得无线话筒系统的运行变得更加复杂，DTV也同样出现在欧洲，它已成为未来可能出现的频谱拥挤现象的另一标志。鉴于以上这些事实，随着无线话筒、内部通讯网络系统、耳内监听系统和其它应用在各类制作的无线电通讯设备的日益普及，对于无线系统扎实的技术性理解需求是前所未有的。无线调频话筒的分类方式很多，比方说根据发射使用频率分类或无线调频话筒的接收方式来分类等。1.按照发射使用频率分类(1)FM无线话筒：工作原理是利用FM收音机来接受，这一无线话筒的特点是系统
5、简单，成本低廉，但是现在已经逐渐被淘汰，原因是使用效果不佳，不能满足专业品质的要求。(2)VHF无线话筒：这一无线话筒可分为低频段和高频段两类型，现在人们常常使用的是高频段无线话筒，高频段无线话筒是频率较高，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，且受其他电器的杂波干扰又大为减少，电路设计极为成熟，零件普遍价格低廉，现在这样的无线话筒已经是当今市场的热门机种。2.按照无线话筒的振荡方式分类(1)石英晶振式话筒它的特点是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能固定一个频率配对使用，因此无法改变或调
6、整使用频率。(2)相位锁定频率合成技术的话筒它的特点是话筒采用PLL（频率锁相环）的电路来设计的，避免无线话筒在使用中受到其他信号的干扰而无法使用，或为了同时使用多支话筒的场合，具有随时方便有快速的改变频道这一功能。1.2无线话筒的发展与运用1.无线话筒的发展无线话筒由一开始简易的一个无线调频发射器和无线调频接收器到现在的采用专门的PLL技术，这其间大致经历了三个阶段。（1）简易调频发射与接收最初人们为了摆脱话筒线缆的羁绊，想到了类似调频广播的发射和接收原理，通过话筒的换能原理及音频 调制 放大 发射过程，然后通过调频收音机或专用接收机接收然后放音。但是这种方式下的无线话筒的音质、稳定性、抗干
7、扰能力均不能满足需求。（2）石英振荡的调频发射与接收由于采用电子电路产生的RC或LC振荡，其振荡频率的稳定性受到环境影响是很大的，所以频率也不可能很高，一般只能在200MHz，在这样的频段，极易受到其它信号干扰，此时便出现了采用石英振荡体的发射与接收电路。石英晶体的振荡频率是非常稳定的，由它组成的无线话筒发射与接收器，工作起来较为稳定，与此同时，其工作频率可在V段（30MHz250MHz）,U段（200MHz1000MHz）内，外界对其干扰不严重，因此给无线话筒的使用带来了较好的效果。 但是在使用上，由于石英晶体的振荡频率是不可调的，因此对于一套无线话筒来讲，它的发射和接收频率是固定的，而且要
8、求一一对应，十分的不方便，如果在某地刚好在这频点上存在干扰，那么该无线话筒就无法使用了。（3）采用PLL接收的无线话筒PLL是频率相位锁定环路的英文字母缩写，在无线话筒的发射接收中，采用频率合成的方式，可以在一个频带内，满意的接收信号，在此频带内，还可以任意切换工作频道。理论上，在24MHz的频带内，如果以1MHz作为频道解析度，则可以切换25个频道；如果以125KHz作为频道解析度，则可以切换193个频道，至于频道数的多少与接收机的频道及频道解析度有关。2.无线话筒在日常生活中的用途（1）无线话筒：用户在唱歌、讲话或者表演时可以360度的任意转动和移动，不会有电线绊脚、扯后腿。 （2）无线助
9、听器：具有比较好的隐蔽性和安全性，可在远处用收音机耳机收听。 （3）无线报警器：实现一定距离的无人值守。例如可以在二楼监听一楼之门锁声音，起防盗报警器的作用。（4）无线电子门铃：由于可无线传播声音，因此也可以无线传播门铃声音，配对还可以改装成无线对讲机。 （5）电子助听器：通过调节收音机或者话筒的音量，将声音放大后在送入耳机，可以有效改善老人听力。 （6）声控小彩灯：将大功率功放输出端的音响改接成瓦数相当的6V、12V汽车电灯泡，调节音量合适位置。（7）小型广播电台：适合学校工厂等单位自行举办各种节目，可以播放音乐、新闻、通知等，用收音机听。因为无线话筒在生活中的广泛用途，所以对无线话筒的研究
10、以及设计都具有很重要的意义，可以使我们对电子设计产生很大的兴趣。所以这次设计我制作了一款简易的FM调频无线话筒，设计要求话筒采用调频的方式发射信号，要求频率稳定，发射距离较远。1.3无线话筒准用频段无线电波可以在空间自由传播，不受用途和地域限制，因此造成各种无线电设备的频率交叉重叠。如果不加以规定和约束，不可避免地会产生相互干扰，影响正常的通信。为此，世界上无线频率管理部门对无线电频率的使用范围作了统一规定，使它们之间的相互影响降到最低。无线话筒使用的频段有：1.VHF甚高频波段VHF 频段的频率范围为30MHz300MHz，波长为10m1m，通常称为“米波”，广泛用于调频广播、电视频道、民用
11、对讲机和传呼机。频道占用极为拥挤，工业干扰源多。分配给无线话筒VHF频段的频率范围为169MHz230MHz，共占有61MHz 的可用频带。与电视612 频道占用的频率范围相同。在61MHz 可用频带内，无线话筒又把它分成三个波段，VHF(A)为169MHz185MHz；VHF(B)为185MHz200MHz；VHF(C)为200MHz230MHz。2.UHF超高频波段UHF 频段的频率范围为300MHz3000MHz，波长为1m0.1m，通常称为“分米波”，主要用于电视频道、移动电话、微波通信和军用雷达等。分配给无线话筒的频率范围为690MHz960MHz，占有270MHz 的可用频率范围，
12、是VHF 频段的4.5 倍，因此可设置更多的无线话筒通道，并且干扰源少。在UHF 频段中，无线话筒还分配到另一个更高的民用通信频段， 即2300MHz2400MHz，简称2.4G 波段。此频段的干扰源最少，但设备的生产成本高。2 设计任务与设计方案2.1设计任务与要求了解无线调频话筒的构成，并设计并制作一小功率无线调频话筒。本次设计制作调频无线话筒，要求是分析高频发射系统各功能模块的工作原理，提出系统的设计方案，对电路进行调试。在此基础上可进行创新设计，如改善电路性能，故障分析，对系统进行仿真分析等。设计一款微型调频无线话筒，发射频率在82MHz108MHz之间，利用FM调频耳机可以实现短距离
13、接收。2.2设计方案选择与论证根据设计任务和要求设计一款无线调频话筒。无线调频话筒是将声音通过麦克风转化为音频电信号，通过改变结电容来改变高频振荡器的输出频率，产生调频波，通过高频放大与选频，最终由天线辐射。设计框图如图2-1所示： 声音收集功率放大调频音频放大 振荡器 图 2-1 无线话筒结构框图1.调制方式的选择无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，调幅是使高频载波的频率随信号改变的调制（AM）。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变化而变化。调频是使载波频率按照调制信号改变的调制（FM）。由于调频式无线话筒相对调幅式无线话筒具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗干扰性强等特点
14、，所以选择了设计并制作调频式无线话筒。2.调频方式的选择调频主要分为两大类：直接调频和间接调，调频一般想到的方法就是用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号的变化规律。通常将这种直接调变振荡器频率的方法称为直接调频法；间接调频与直接调频相比频偏较大，中心频率不太稳定，间接调频的优点是载波频率比较稳定，但电路较复杂，频移小，且寄生调幅较大，通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大，调频特性好，寄生调幅小；由于间接调频电路复杂，设计要求对频率的稳定性要求不高，所以选择直接调频。 3.LC三点式振荡器的选择LC三点式振荡器是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可以达到几百兆赫兹。之所以称为三点式振荡器，是因为作为选频回路的LC并联回路有3个端点，分别与晶体管的e、b、c 3个电极相连。常见的LC三点式振荡器有电容三点式振荡器和电感三点式振荡器。（1）电容三点式振荡器图 2-2 电容三点式振荡器电容三点式振
