调频无线话筒课程设计

目录
摘要 (1)
1. 绪论 (1)
2. 设计方案 (2)
2.1 设计方案 (2)
3.系统设计及元件选择 (2)
3.1 驻极体话筒（音频收集及放大） (2)
3.2 振荡以及调频发射 (3)
3.3 系统总电路及原理 (6)
4. 电路仿真 (6)
5. 实物的制作与调试 (8)
6.心得与体会 (10)
参考文献 (11)
附录 (12)
摘要
无线话筒它就是一种通过无线电波传输声音的设备。

焊制电路板上的电子元件话筒将自然界的声音信号变成音频电信号，然后去调制振荡器产生的高频信号。

最后，高频信号通过天线发射到空中，调频的信号设置在FM波段，这样就可以用收音机几首调试。

关键词：无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试
1.绪论
对于现在而言越来越多的产品都向无线过度，有线的东西越来越跟不上时代的发展，而对于话筒这种小范围的家用电器产品也不例外，无线话筒也越来越受到K 歌达人们以及电视主持人的爱好。

但针对目前市场上无线话筒鱼龙混杂，一般消费者消费又无法分别的现状，所以这次课程设计专门要设计一款无线话筒，明白其工作原理，以巩固刚学完的高频相关知识，同时提高电子制作的爱好。

2.设计方案
2.1 设计方案
设计无线话筒的方案很多，这里无线话筒就相当于一个小型的语音调频发射，它主要包括音频收集，音频放大，载波振荡，调制电路，还有天线发射几部分。

由于无线话筒并不需要很大的距离，所以功率放大的部分就不用加了，图2.1是大概的一个系统的总框图。

图2.1 系统框图
3.系统设计及元件选择
3.1 驻极体话筒（音频收集及放大）
我们需要做的是一个无线话筒，则音频信号的收集是必不可少的。

由于一般的音频信号转化成电信号很微弱，那就要考虑到放大的问题，这样才能使电路更灵敏。

但是我们为了简化电路，这里就采用了驻极体话筒，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，被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。

图3.1为驻极体话筒的外形，内部，以及电路符号。

图3.1 A 图为驻极体话筒外形，B 图为驻极体内部结构，C 图为原理图符号 如图可见驻极体话筒本身内部实际藏有一枚FET ，FET 将话筒前振膜之电容变化放大，所以这也就是驻极体话筒很灵敏的原因。

因此，如果选用了驻极体话筒，音频收集以及音频放大的部分就用驻极体话筒就可以完成，大大的节省了材料和成本，并且驻极体话筒工作在0.5-1.5V 之间，可以直接往基极与发射极上接就可工作。

3.2 振荡以及调频发射
根据天线理论可知，天线长度达到辐射波长的
4
1
时才能达到一定的辐射效率，所以一般的语音要辐射出去就必须要架设很长的天线，这是极不明智的，对于无线话筒这样的小
图A 外形
图B 内部结构
图C 原理图符号
东西就更不现实了，所以我们需要把信号调制到高频上去，那这就需要用到振荡器，也就是本地振荡，简称本振，产生一个高频振荡，然后用调制的方法将音频信号调制到高频，然后发射出去。

图3.2 振荡调频发射电路
如图3.2就是我们的一个振荡调频以及发射电路，由于无线话筒主要在室内工作，所以不需要太大功率，也就不需要专门的功率放大了。

R1为偏置电阻，主要让三极管工作在一定区域，由于我们采用的是3V的电压，而且要求工作电流在10—15mV，所以采用了2K的电阻，去掉发射结的压降，让工作电流在10-15mV这样，达到比较大的辐射效率。

三极管我们就采用了9018，这个一个性能比较好的高频管，查表可知MHz
f T700
，完全够我们所要求的90MHz，并且噪声小，用来处理语音类的东西还是比较好的。

图3.3 等效高频电路
如图3.3是电路的
等效高频电路，图中ce C 为集电极与发射极
间的电容，be C 为发射结的结电容，可见电路可看成一个一般的电容三点式振荡器，反馈主要由ce C 和be C 组成，而1C 和1L 构成振荡回路，确定主要的工作振荡频率。

由
1
1021
C L f π=
，
且p C 101=，0f 为90MHz 左右，这样就可以确定电感了，由于电感元件不好买，并且振荡的中心频率还受到三极管内部的影响，所以会产生不准的，并且为了后面测试时候方便调试，我们选择了自己绕电
感，从网上下载
了一个算自己绕电感值的软件，计算如图3.4。

由计算公式得，频率大概在95MHz 左右，不过不要紧，后期可以作微调，微调也很
图3.4 电感计算
简单，把电感线圈拉长则电感值减小，则频率增大，压缩线圈电感值就增大，则频率减小。

3.3 系统总电路及原理
如图3.5为设计的总电路图，采用了3V电源供电，即两个干电池即可驱动工作，1S为话筒开关，1D则为工作指示灯，2R是其工作偏置电阻，2
C是过滤电容。

在此电路中，我们不采用一般的变容二极管进行调频，这样会使电路变得更加复杂，我们采用了简单实用的方法，那就是根据了三极管发射极PN结的电容效应，即be
C会随着输入的语音信号的改变而同步改变大小，从而改变整个回路的电容值，类似于变容二极管，这样就改变了整个电路的工作频率，从而实现调频。

由于驻极体话筒工作在0.5-1.5V之间，所以我们直接把驻极体接在三级管的基极和发射机之间，使得语音信号直接输入三极管调频发射出去。

该无线话筒具有使用电压低、受话灵敏、制作简易的特点，能拾取距话筒0.5m以外的轻微讲话声，在无干扰的情况下理论有效距离20m左右，符合课设的基本要求。

图3.5 总电路图
4.电路仿真
电路仿真采用了Multisim12，刚发布没几天的软件就下载安装了，遗憾的是没有9018这个管子，只有采用与其性能相近的代替了，仿真电路图如图4.1。

图4.1 仿真电路图
由于找不到9018仿真，所以出来的波形不是很好，但是还是有波的，频率也还是有的，说明电路还是起振了的，也就是说实际上是能工作的。

示波器所测如图 4.2，频率计所测如图 4.3。

故仿真只能当做参考，也不可以全信，主要理论上可以的话，经过实践做出电路来如果可以的话那就是好用的。

图4.2 示波器波形
图4.3 频率计频率
5.实物的制作与调试
由于电路不是很复杂，所以焊制起来也不是很困难，所以电路很快就焊制好了，如图
5.1就是焊好的电路。

电感我们用了自制的线圈代替，按照前面的计算，我们用0.8毫米的漆包线在合适的
图5.1 实物图
笔上密绕6圈。

用小刀将线圈两端刮去漆皮后镀锡，点上一些石蜡油固定线圈然后抽出笔，形成空心线圈，然后拉伸成需要的长度，线圈也可见图5.1。

天线就用了一般的导线替用，如果按照最佳辐射效率来算，90MHz频率的天线在83cm 左右，这天线也还是比较长的，对于我们也不太必要，由于我们无线话筒主要在室内或者不远距离使用，也不需要太大的距离，所以我们天线取10cm到15cm就能得到一定的效果，就实用价值来说而且还比较好装配。

然后就是测试阶段了，由于是调频电路，并且在90MHz左右，所以测试起来还是比较好测试的，就用一般的收音机当做接收就可以了。

把焊好的电路接上两个电池，也就是3V，就可以进行测试了。

打开收音机，将频率调至90MHz到100MHz间任意的一个频率,最好是找有频道的，然后轻轻的弹一下电感线圈，看是否会有信号的波动，若有则说明振荡器起振正常了，因为对于做好点电路的工作频率我们尚不清楚，而且起不起振也不是很清楚，如果没起振那就检查是不是电路的问题了。

然后就是寻找工作频率了，就要在80MHz到110MHz间慢慢调大寻找，按照我调的经验是这样的，当调到一个地方有很大的噪声，接着载调大或调小一点然后噪声突然没了，很安静的，杂声很小，那差不多就是这个频率了，这时可以碰一碰天线，若信号有干扰，那么频率就找对了，说明振荡部分是工作正常的，有载波。

这个时候就可以向话筒吹气或者说话，看收音机有没有反应，有反正就说明话筒部分也正常，若没反应，则是话筒部分的问题，检测一下是不是接反了或者其他原因。

测试能工作后就是性能测试了。

打开手机放歌然后放在实物旁边，用收音机找准频率听得很清晰后，手持收音机慢慢远离实物，当逐渐听不清楚所放音乐或者窜到其他台时停下来，看看能工作的距离，实测大概在7-10米这样还是比较清晰的，也符合了所要求的3米。

因为我们所要求的频率在90MHz左右，而我们刚刚测的频率并不一定都在90MHz，并且90MHz本身频段是没有频道的，所以我们要再跳到90MHz再测一遍。

由于我们的电感是线圈，所以调起来还是比较好调的。

如果之前的频率大于了90MHz，那么我们就将线圈压缩一点，增大电感，将频率降低，然后慢慢调至90MHz左右。

反之，如果之前是小于90MHz的，我们就将线圈拉长一点，也慢慢的调至90MHz。

然后再进行测试一遍，方法和之前相同。

这次测得和上次测的结果都差不多，在7-10米能稳定接收。

至此所有的测试调试工作也已经完成了，课程设计也进入了总结阶段。

6.心得与体会
通过将近一个礼拜的课设，从刚开始的理论验证、计算机仿真、实物搭建以及最后的电路调试，我们一步一个脚印扎扎实实的踩下去，我们深知，要想成功并不是一蹴而就的，要反复论证，反复实践才会出真知。

也是由于我们的严谨态度，终于在最后的时刻，成功了，虽然这句话说得很轻松，但是上面去加注了我们的多少汗水，当拿着收音机听到自己做出来的东西的那一刻，不知有多激动，什么汗水不汗水的都值了。

每一个电子设计爱好者都会有这样的经历，从开始时的不断失败到逐渐得心应手，到最后的设计制作成功，其中的滋味是没有制作经历的人所无法领会的。

课程设计确实是件很锻炼人东西，它让我们知道了书本的东西并不是死的，而是活生生的，给了我们将理论融入实践的机会。

本次的课程设计，一方面加强了课本上理论知识的巩固，另一方面锻炼了自己的动手的能力，将理论与实践相结合最终做出实物是件快乐并且有极大收获的事情。

通过课程设计，我们增强了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，加深对基本原理的了解，增强了实践能力。

我才了解到我们所学的只是原来是如此地贴近我们，其实他们就在我们身边，就在我们身边或大或小的地方，甚至是我们不能发现的地方，而并不是我原先所想象的那样遥不可及，总是好像在那种大房子里面的大机器才会用到这些东西，感觉那些是科学家做的事情，对于我们来说是天方夜谭。

而如今，我才知道了这一切。

我才会，并有这样的动力将我所学的知识来赋予实践。

参考文献
[1]. 陈永泰，刘泉. 通信电子线路原理与应用. 武汉：武汉理工大学出版社2011
[2]. 铃木宪治. 高频电路设计与制作. 北京：科学技术出版社，2005.4
[3]. 谢自美. 电子线路设计实验测试. 武汉：华中科技大学，2000.7
[4]. 李银花. 电子线路设计指导. 北京：航空航天大学出版社，2005.6
[5]. 朱力恒. 电子技术仿真实验教程. 北京：电子工业出版社，2003.7
[6]. 王志纲. 现代电子线路（下册）. 北京：清华大学出版社，2003.4
附录
元件清单。