電工電子創新實驗報告
課題名稱： 簡易調頻無線發射器
指導教師
專業與班級： 電子資訊工程
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評定成績
審閱教師
審閱日期： 年月日
目錄一、設計題目 2
二、設計任務與要求 2
三、方案設計與論證 2
四、單元電路設計、引數計算、元器件的選擇 4
五、總原理圖及工作原理 7
六、元器件清單 8
七、安裝與除錯 9
八、效能測試與分析 9
九、遇到的問題及解決 13
十、設計電路可能的改進措施 13
十一、結論與心得 13
十二、參考文獻 14
簡易調頻無線發射器
1、任務
（1） 設計一款簡易調頻無線話筒。
（2） 根據需要列出元件清單。
（3） 使用萬用板搭建並且獨立焊接電路。
（4） 除錯電路使發射頻率在88mhz-108mhz之間。
2、要求
（1） 電路焊接符合要求，避免虛焊和錯焊。
（2） 無線話筒抗干擾能力強，頻率誤差±0.5mhz。
（3） 可以使用普通調頻收音機接收清晰的音訊訊號，有效發射距離在5-10m。
1、設計方案
(1) 電壓3.0v，整機工作電流30-50ma；
(2) 輸出頻率88-108mhz左右，可以使用普通調頻收音機接收；
(3) 使用少量元件，三極體放大；
(4) 接通電源的時候用小功率led燈給出指示。
2、論證
(1)方案一
此方案是最初設計方案，但是模擬過程中發現三極體輸入波形比較微弱，可能是電阻r2不合適的緣故，但是修改r2的阻值發現變化不明顯，另外由於反饋電容器c3直接接在電源的正極，反饋效果不理想。
(2)方案二
此電路由電晶體vt1和vt2、電阻r2、電感l、電容c2和c3等組成，其功能是產生高頻載波並進行調製發射。l與c2構成lc諧振迴路，該迴路具有選頻作用，兩個電晶體vt1、vt2的集電極與基極互相交叉連線，並與l、c2選頻迴路組成高頻振盪器。經c1耦合過來的音訊訊號加在vt1集電極(也就是vt2基極)，對高頻振盪訊號進行頻率調製，調製後的調頻訊號經c3耦合至天線輻射出去。
發射頻率取決於lc諧振迴路諧振頻率，調節l或c2的大小即可改變發射頻率。
此方案電路比較簡單，在電路搭接的過程中發現他的抗干擾能力差，特別是有人靠近的時候，漂頻現象比較嚴重。
(3)方案三
c8是電源旁路電容。r1是mic的偏置提供話筒的靜態工作點。r1現mic構成了拾音迴路。
c1、c2起聲音頻號的耦合作用。r2、d1、d2組成限幅電路，防止話筒在近距離時輸入訊號過大而失真嚴重。r3、r4用於提供q1的靜態工作點。
c3、c4、c5、c6、l1、q1構成振盪、放大。c7將訊號耦合到天線。天線則將已經過調製的聲音頻號發射出，本電路由3v供電，用兩隻1.
5v的電池即可。
在對方案一論證修改的過程中發現，當駐極體話筒易懂後就變成了方案三，實際上方案三在模擬的過程中已經能得到非常好的調頻波了。
(4)方案四
高頻三極體c9018和電容c4、c2、c5組成乙個電容三點式的振盪器，三極體集電極的負載c5、l1組成乙個諧振器，諧振頻率就是調頻話筒的發射頻率，根據圖中元件的引數發射頻率可以在88～108mhz之間，正好覆蓋調頻收音機的接收頻率，通過調整l的數值（拉伸或者壓縮線圈l）可以方便地改變發射頻率，避開調頻電台。發射訊號通過c4耦合到天線上再發射出去。r2是三極體的基極偏置電阻，給三極體提供一定的基極電流，使它工作在放大區，r1是直流反饋電阻，起到穩定三極體工作點的作用。
這種調頻話筒的調頻原理是通過改變三極體的基極和發射極之間電容來實現調頻的，當聲音電壓訊號加到三極體的基極上時，三極體的基極和發射極之間電容會隨著聲音電壓訊號大小發生同步的變化，同時使三極體的發射頻率發生變化，實現頻率調製。駐極體話筒可以採集外界的聲音頻號，靈敏度非常高，可以採集微弱的聲音，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作，電阻r3可以提供一定的直流偏壓，r2的阻值越大，話筒採集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒採集到的交流聲音頻號通過c6耦合後送到三極體的基極。
電路中k是乙個開關，開關可以控制電路的接入與斷開，降低耗電、延長電池的壽命。
在方案一和方案三的基礎上進行優化設計，得到了方案四。
(5) 方案論證綜述
1 在電路原理上：
上述幾個方案無一例外地採用了超高頻三極體進行放大，使用lc**，直接調製。
2 在電路複雜程度上
以上幾個電路中電路元件都不超過20，但是真正易於焊接實現的、最方便的電路是方案四。
3 在電路功能上
方案四增加了電路工作led指示燈，讓使用哪個更加方便。
綜上所述，方案四是最終方案。
1、單元電路設計
(1)音訊收集模組
乙個無線話筒，則音訊訊號的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做乙個小巧的無線話筒，因而直接採用的是駐極體小話筒mic，它靈敏度極高。據介紹，甚至手錶的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。
話筒採集到的交流聲音頻號通過c2耦合和r2匹配後送到三極體的基極。另外，駐極體話筒內實際藏有一枚fet，可視之為一級，fet將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。
圖4.1.1 音訊收集模組
(2) 音訊放大模組
這個模組是對所收集到的音訊訊號進行無失真地放大，為下面的調製做準備。因為在自然環境中，由於諸多因素，所收集到的聲音（即音訊訊號）都經過了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進入調製模組來與本振進行調製，需要將其音訊訊號來進行適當的放大來達到相關匹配。另一方面，這個無線話筒也是乙個調頻發射機，發出的訊號又要經過大自然的無數干擾才會得到接收，若原始訊號的能量就不夠強烈，那麼接收端的訊號就無從談起了。
所以只有對其原始的音訊訊號進行充分放大，達到相應要求之後，再發射出去。接收端才能夠正常進行解調恢復原始的音訊訊號。這裡的音訊放大模組採取的是基本的三極體甲類的放大。
r2=10kω是三極體的基極偏置電阻，給三極體提供電流，使其三極體始終工作在甲類無失真的放大狀態，達到最好的放大效果。r1=30oω是直流反饋電阻，是穩定三極體的工作狀態。
圖4.1.2 音訊放大模組
(3)載波振盪模組
乙個調頻訊號發射機，載波振盪（即俗稱本振）模組更是必不可少的。根據電磁場理論可以知道，通過天線發射的訊號需要與天線匹配，即天線的長度要大於訊號波長的四分之一。而音訊訊號的頻帶是20hz至20khz，對應的波長範圍是15至15000km。
製造出巨大的天線是不合適的，所以我們需要乙個高頻載波來將我們的音訊資訊「裝載」上去，再進行傳送。基於這樣的理論基礎，我設計的是高頻三極體與c2、c3、c5所構成的乙個電容三點式振盪器。通過調整l的數值（拉伸或者壓縮線圈l）可以方便地改變發射頻率
圖4.1.3 音訊放大模組
(4) 直接調製模組
將已經放大的音訊相關訊號和載波振盪產生的高頻載波訊號進行疊加，發射訊號通過c4耦合到天線上再發射出去。這種調頻話筒的調頻原理是通過改變三極體的基極和發射極之間電容來實現調頻的，當聲音電壓訊號加到三極體的基極上時，三極體的基極和發射極之間電容會隨著聲音電壓訊號大小發生同步的變化，同時使三極體的發射頻率發生變化，實現頻率調製。
圖4.1.4 音訊放大模組
(6) 電源及控制模組
電源選用兩節乾電池，為了在不使用的時候節省電能，使用了乙個開關，為了在開啟開關的時候讓使用者知道電路已經接通使用紅色led指示燈指示。
2、元件引數的確定
(1)計算製作電感
元件引數的選擇最主要是lc選頻網路的選擇。選擇發射頻率為100mhz，選擇乙個標稱值30p的瓷片電容，由公式
計算得出l=0.08452uh.
最後繞制了乙個骨架直徑3mm，漆包線直徑0.8mm，6圈的線圈。
(2)三極體的選擇
由於發射頻率是100mhz左右，因此選用超高頻小功率三極體c9018,
c9018 結構：npn
集電極-發射極電壓 15v
集電極-基電壓 30v
射極-基極電壓 5v
集電極電流 0.05a
耗散功率 0.4w
結溫 150℃
特怔頻率平均 620mhz
(3)其他元件的選擇
普通駐極體話筒輸出阻抗為2kω,音訊訊號範圍在20-20000hz範圍內，人聲音頻率範圍在300-1000hz。容抗公式：zc=1/(2πfc)，那麼電容範圍在0.
265uf-0.079uf,因此c1選擇0.1uf，即瓷片電容104。
電源電壓為兩節普通乾電池，e=3v。
1、電路原理框圖
圖5.1 無線話筒原理框圖
無線話筒相當於乙個無線調頻發射機。它主要包括音訊收集，音訊放大，載波振盪，調製電路，還有天線發射幾部分。
2、原理圖
圖5.2 無線話筒原理框圖
3、工作原理
上面的就是調頻無線話筒的電路圖。高頻三極體c9018和電容c4、c2、c5組成乙個電容三點式的振盪器，三極體集電極的負載c5、l1組成乙個諧振器，諧振頻率就是調頻話筒的發射頻率，根據圖中元件的引數發射頻率可以在88～108mhz之間，正好覆蓋調頻收音機的接收頻率，通過調整l的數值（拉伸或者壓縮線圈l）可以方便地改變發射頻率，避開調頻電台。發射訊號通過c4耦合到天線上再發射出去。
r2是三極體的基極偏置電阻，給三極體提供一定的基極電流，使它工作在放大區，r1是直流反饋電阻，起到穩定三極體工作點的作用。這種調頻話筒的調頻原理是通過改變三極體的基極和發射極之間電容來實現調頻的，當聲音電壓訊號加到三極體的基極上時，三極體的基極和發射極之間電容會隨著聲音電壓訊號大小發生同步的變化，同時使三極體的發射頻率發生變化，實現頻率調製。駐極體話筒可以採集外界的聲音頻號，靈敏度非常高，可以採集微弱的聲音，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作，電阻r3可以提供一定的直流偏壓，r2的阻值越大，話筒採集聲音的靈敏度越弱。
電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒採集到的交流聲音頻號通過c6耦合後送到三極體的基極。電路中k是乙個開關，開關可以控制電路的接入與斷開，降低耗電、延長電池的壽命。電路還提供了乙個電路工作led指示燈。
無線話筒設計報告
電工電子創新實驗報告 課題名稱 簡易調頻無線發射器 指導教師 專業與班級 小組內成員 評定成績 審閱教師 審閱日期 年月日 目錄一 設計題目 2 二 設計任務與要求 2 三 方案設計與論證 2 四 單元電路設計 引數計算 元器件的選擇 4 五 總原理圖及工作原理 7 六 元器件清單 8 七 安裝與除...
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