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1、通信电子线路课程设计小组成员： 2009111221柳 城 2009111222梅亚敏 一、课题简介（1）课程介绍：高频电子线路是一门理论性、工程性和实践性都很强的课程。学生通过本课程的学习，不但应该掌握必要的基础理论知识，而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。对于这些能力的培养，理论教学与实践教学环节必须密切联系、互相配合，才会取得比较好的效果。高频课程设计是作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握高频电子线路设计和调试的方法，增加模拟电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。按照本学科教学培养计划要求，在学完专
2、业基础课电路与电子技术后，应安排课程设计教学实践项目，其目的是使学生更好地巩固和加深对专业基础知识的理解，学会设计中、小型电子线路的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。（2）无线话筒使用的频段：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。无线话筒使用频率为88MHZ-108M
3、HZ。（3）各频段无线电波的传播特性自由空间电磁波的传播衰减包括距离衰减（衰减量与距离的平方成正比）、传播媒体的吸收（空气、人体和墙体等）和金属结构物的反射。频率越高，传播媒体的吸收越大，金属物体的反射越强（即阻止电磁波传播的能力越强）。二、原理图的设计（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C8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
4、的偏置电阻,一般在2k5.6k选取,R4为集电极电阻.R5为基极电阻,给Q1提供偏置电流.R6为发射极电阻,起稳定Q1直流工作点的作用;Q2,R7,R8,C4,C5,L1,C6,C7组成高频振荡电路,R7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,C7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
5、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、具体电路选择（1）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
6、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/ 2*(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。高频振荡调制电路（3）功率放大电路：电路由Q3、C3、L2、C5组成，该部分电路为
7、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。（5）最终电路图：话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里我们用的是驻极体
8、小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R4可以提供一定的直流偏压，R4的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过低频放大后耦合到VT2三极管的基极进行频率调制。三极管Q2采用9018和电容C2、C3、C11组成一个电容三点式的振荡器，由三极管Q2集电极的负载C2、L1组成一个谐振器，通过C11正反馈电容形成三点式谐振振荡器原理，谐振频率就是调频话筒的发射频率，实际上是一个以谐振频率为基准的高频振荡器。通过调整图中元件L1的参数可以使发射频率可以在90MHZ左右，正好覆盖调频收音机的接收频率，通
9、过调整L1的数值（拉伸或者压缩线圈L1）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。发射信号通过C13耦合到高频放大器，由高频放大器进行谐振放大后再通过天线上再发射出去(实际电路设计中我们在功放之前加了射极跟随器)。由于高频振荡器和高频放大器互相独立使得发射频率和发射功率都十分稳定。C13将频率调制好的载波信号传递到Q3进行高频放大，仔细调整L2的值（拉伸或者压缩线圈L2）可使输出功率最大！距离最远，整个工作电流最小。（6）PCB板图：四、电路仿真将一级放大输出和二级放大输出拆分开来：然后对其用protel软件进行仿真得到：这里用函数信号发生器代替信号源及麦克风。如图2.51，用函数发生器产生一个正
10、弦信号加入到话筒输入端，看产生的波形。仿真结果如图所示，由于某些原因，参数设置问题只能看到大概的有些频率变化，而不能看到很完美的波形。（实物已经走出来了，但按照实物图仿真还存在一些问题）五、实物写真（1）实物图：调频FM 87.5 欢迎收听！（2）手工写真：（3）焊工说明:1.电阻陶瓷电容不用分正负极,但是必须注意电阻值和电容量；2.板上的话筒有正负极之分,和铝制外壳相连接的一极为负极,另一极为正极.为了便于安装,先加焊两只引脚；3.三极管的三只管脚功能完全不同,一定要分清楚；4.元件包中有铜线制作的线圈,它的外面有一层绝缘漆.它是一个关键的元件,调节线圈间距可以改变发射频率和距离。L1的匝距
11、变近和换容量大一点的电容会使发射频率变低;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或太小,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)；5.元件包中含有电路板插针,安装在关键点后,可以用来和电子实验套件灵活的配合使用,从而可以做范围更广的电子实验；6.元件位置不能装错,焊接时间最好控制在23秒,力求元件安放到位并且美观,多次检查无误后即可通电调试,使用。六、课程总结经过这段时间，我们组的两个人终于完成这次无线话筒的课程设计任务。我们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。当最终的电路方案设计出来以后，我们请教了信息学院的几位学长，他们的一个小小指点就给我们很大启示和灵感，对我们的实验图提出了很多有价值的建议。，当实物做出来之后，并在FM87.5收听到我们自己的电台时，心中感到万分的喜悦。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以及电路板的焊接，加深我们对基本原理的了解，增强了实践能力。感谢彭文标老师的指导和深切关怀！