调频无线话筒的设计要点

吉林建筑大学

电气与电子信息工程学院射频通信电路课程设计报告

设计题目：调频无线话筒的设计专业班级：电子信息工程101

学生姓名：***

学号：********

指导教师：杨佳王超

设计时间：2013.12.30 －2014.1.10

摘要 (1)

一、设计的作用、目的 (2)

二、设计任务及要求 (2)

三、设计内容 (2)

四、总体设计方案 (2)

五、各单元电路设计 (5)

5.1 音频放大部分 (5)

5.2 振荡调制部分 (6)

5.3 倍频缓冲放大部分 (7)

六、仿真与分析 (8)

6.1音频放大部分的仿真 (10)

6.2振荡调制部分的仿真 (11)

6.3倍频缓冲放大部分的仿真 (12)

七、心得体会 (14)

八、参考文献 (15)

附录（电路原理图） (16)

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。随着数字技术的广泛使用，无线话筒成为越来越多用户首选的对象，无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部分。

功率无线话筒实际上就是一台小功率的无线电高频发射机，因其具有体积小、重量轻、电路简单，成本低、无电缆传送等特点，因而得到了灵活广泛的应用。无线话筒按调制方式可分为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，所以应用较多。

简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电子技术等知识点，设计及实现这个实用性很强的课题，既可以在实践中巩固许多知识点，又可以根据自己的兴趣开发新功能，从而学习到新的知识点。

关键词：无线调频话筒、电路分析、仿真、实物调试

一、设计的作用、目的

课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过对射频通信系统的设计，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。

二、设计任务及要求

1.掌握调频发射机的工作原理及具体实现方法；

2.掌握调频发射机的工作原理及具体实现方法；

3.掌握MULTISIM的电路系统仿真。

三、设计内容

设计内容：设计一个简易调频无线话筒，具体要求如下：

1.电路发射频率在80-108MHz之间，用收音机FM段接收；

2.在声音呗清晰接收的前提下，发射距离不小于1m；

3.天线阻抗为75Ω；

4.输出功率大于200mW；

5.中心频率稳定度不低于1/1000；

6.使用Multisim进行仿真。

四、总体设计方案

图1 硬件系统框图

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C

2耦合至由V

1

等构成的音频放大器放大后，经C

1

输送给电容三点式高频振荡

器振荡管Q

4

的基极，使其ce结电容变化．从而使振荡频率随之变化。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C

8和自制的电感L

2

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。

调频无线发射机将声音信号变成无线电波信号通过无线方式在另一地点用普通的收音机就可以将声音信号还原。工作原理如下：调频无线话筒是一种可以将声音或者歌声转换成88~108MHz的无线电波发射出去，距离可以达到30~50m，用普通调频收音机或者带收音机功能的手机就可以接收。将声音调制到高频载波上，可以用调幅的方法，也可以用调频的方法。与调幅相比，调频具有保真度好，抗干扰性强的优点，缺点是占用频带较宽。调频的方式一般用于超短波波段。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。

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80MHz ，那么波长λ为：

8310/ 3.7580c m s m f MHz λ⨯=≈=

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。

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FM 88-108MHz 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。