无线话筒的设计毕业论文

摘要

对于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、从微型话筒到金话筒，还有值得珍藏的纪念版话筒等。话筒又分为有线话筒和无线话筒。调频无线话筒系统简单、成本低廉，但是采用传统制作方式做出的话筒音质不好且功能单一。市面上无线话筒产品的种类很多,高档的价格比较昂贵,低档的性能不太稳定。

调频无线话筒的原理是将声波信号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。使用普通调频收音机在100M频率左右，话筒中心20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，可应用于教学，无线广播，报警器，助听器，及各类声控设备中。

[关键词]调频三点式振荡电路

目录

第一章绪论 (3)

1.1概述 (3)

1.2简易无线话筒原理 (3)

1.3无线话筒的功能 (4)

第二章无线话筒电路设计 (5)

2.1频无线话筒的框图 (5)

2.2电路图 (6)

2.3无线话筒设计原理 (7)

2.3元器件清单 (8)

2.4各元器件功能 (9)

第三章制作实物 (10)

3.1PCB板图的绘制 (10)

3.2制作过程 (10)

3.3制作过程注意事项 (11)

第四章无线话筒调试 (12)

4.1电路成品调试 (12)

4.2故障处理 (12)

4.3简易无线话筒的使用技巧 (13)

第五章总结 (14)

致谢 (15)

参考文献： (16)

第一章绪论

1.1 概述

信息传输是人类社会生活的重要内容。从古代的烽火到近代的旗语，都是人们寻求快速远距离通信的手段。直到19实际电磁学的理论与实践已有坚实的基础后，人们开始寻求用电磁能量传送信息的方法。

通信（Communication)作为电信（Telecommunication) 是从19世纪30年度开始的。面向21世纪的无线通信，无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码、接入技术、网络技术、抗衰落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用的发展更是一日千里，简易无线发射网络。正是这些电路的基础，设计与调试发射电路能使我们快速步入电子设计的大门。

几乎每个电子爱好者都有利用无线电的雄心壮志，不论遥控一架飞机或者与外界通讯，都表达他们发射的期望讯号。这介绍的一部发射机，十分适用初学者，造价低廉，输出功率不超过5－8mW，发射范围在房屋区在50米左右，显示其灵敏度和清晰度俱佳，电路设计中最富挑战性的部份就是只需用3V电源和半波天线便有如此的发射能力。另外，由于电路需要的零件十分之少，故可将之安放在一个火柴盒（比国内－般火柴盒大一些）里，作为窃听器，可谓神不知、鬼不觉，不过，并非限于这方面用途上，可将之安置在婴孩房、闸门或走廊通道，监视实际情况，此外亦可当作为夜间保安装置。电路之电流损耗少于5mA，用两枚干电池可连续工作80至100小时之间。电路在正常工作下非常稳定，频率漂移极小，测试：工作8小时之后，仍不需再校接收机。唯一影响输出频率是电池的状况，当电池老化时，频率有轻微改变。通过此设计，学习有关FM发送，可了解其优越的地方，特别它产生无噪声的极高质讯号，即使利用低功率发送，也很容易取得良好的范围。

1.2简易无线话筒原理

话筒先将自然界声音信号的变成音频电信号，改变结电容容量，控制高频振荡器的输出频率，形成调频波，然后再经过倍频及高频功率放大后经天线辐射。

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

到该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。

1.3无线话筒的功能

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。

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）无线广播：老师在讲课时进行现场转播，可以无数学生用收音机收叫讲课，大大的增加了听课人数。

3）无线叫卖器：在街上推销商品时，用无线话筒叫卖具有一定新颖性，会收到比普通话筒好的广告效果。

4) 电视伴音转发器：看电视时用耳机听可以不影响别人睡觉，但受耳机线长控制。本装置则可以不受此限制。

5）无线抱警器：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。

6）无线电子门铃：由于可以无线传播声音，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。

7）无线电子乐器：将口琴、二胡、吉它等乐器声音用收音机接收，或者用功放扩大播出，可更好欣赏音乐。

8）电子助听器：通过调节收音机或者话筒的音量，将声音放大后再送入耳机，可以有效的改善老人听力。

9）声控小彩灯：将大功率功放输出端的音箱改接成瓦数相当的6V、12V汽车电灯泡，调节音量合造位置。

10）读书记忆增强器：和助听器类似，将话筒对准自己，听自己的读书声来排除外界干扰，起集中注意力作用。

11）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。

以上为无线话筒可以实现的部分功能或者用途。想要无线话筒有好的效果，使用好的电源、天线等装置，并将电路调试在最佳状态。

第二章无线话筒电路设计

2.1频无线话筒的框图

该电路涉及到的技术有：高频电容三点式振荡电路，功率放大器（采用共射极接法，增益高，效率高)等，调频发射电路的方框图如下：

图2.1—1

调频振荡器

低频小信号部分只是将调制信号不失真的略作放大，直接调频发射系统中，调频振荡器的电路形式主要有晶体振荡器直接调频，电抗管调频、变容二极管调频。晶体振荡器直接调频电路的优点是提高了振荡器中心频率的稳定性；电抗管调频电路与变容二极管调频电路相比，要复杂一些。所谓电抗管，就是由一只晶体管或场效应管加上由电抗和电阻元件构成的移相网络组成。与普通的电抗元件不同，其参量可以随调制信号而变化。电抗管的放大器件可以是电子管、晶体管或场效应晶体管；移相电路也有多种型式（如RC 或RL移相网络）,其作用是使放大管T1的输出阻抗Ze=U0/IC具有一个电抗分量Xe，当Xe随而变化时,即可获得调频信号。采用不同的移相电路，等效电抗Xe可以是电容性的,也可是电感性的。电抗管调频器的缺点是:振荡频率稳定度不高；频移也不能太大,阻抗 Ze通常还具有电阻分量，这个分量也随而变化,使振荡器产生寄生调幅。电抗管调频部分是一个电容三点式振荡器，

其中晶体管Q2、电阻R5、电容C4组成的移相网络即为电抗管，它等效为一个电感，这个等效电感会随着调制信号的变化而发生变化，从而总的电感值发生相应变化，根据公式f = 1/ [2π*(LC)-1/2]可知，频率也随之变化，最终实现低频调制信号对高频载波的频率调制。

这种调频器的优点是电路比较简单，能获得较大的频偏；便于做成集成电路。缺点是载频不能很高，频率稳定度较低。

缓冲隔离级

缓冲级通常采用射极跟随器电路。在电路的最初设计阶段，我们小组并没有添加缓冲器，是经过讨论之后，觉得有必要在调频电路和高频放大电路中间加一个缓冲器以减少两级信号之间的相互干扰，增强电路的抗干扰能力。高频功率放大器

高频放大器属于线性放大器。根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。在对放大器选择性要求不高的场合，可以选用单调谐放大器。为提高放大器的电压增益，可以选择多级放大器级联的电路形式。末级功放的功率增益不能太高，否则电路性能不稳定，容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用，适当地合理分配功率增益。

2.2电路图

图2.2—1

2.3无线话筒设计原理

现代电子系统中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础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。电路由电压放大级、调制级、倍频级和天线等部分组成。

驻极体话筒内有一个场效应管，一般有两个引出端，一个是源极S接地端，一个是漏极D输出端，它经过一个电阻R1接电源正极，使得漏极与源极之间有1V以上的电压，保障场效应管正常工作，漏极还经电解电容C1输出到放大电路的输入端，电容器起隔直流电压、耦合音频的作用。这是漏极输出的。还有源极输出的，有三个引出端。漏极接电源正极，源极经电阻接地，同时经电容输出音频，另有一个接地端。

2.3元器件清单

2.4各元器件功能

MIC先将自然界的声音信号变成音频电信号，经C2耦合给VT1的基极进行调制，当有声音信号时，三极管的结电容会发生变化，即振荡频率发生变化，完成频率调制，即调频。再经C8耦合给高频调协放大电路对已调制的高频信号放大，在通过C12、L3和天线ANT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的偏置电阻，一般在2k～5.6k选取R4为集电极电阻，R5为基极电阻，给VT1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；VT2,R7,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震荡回路，改变其值可以改变发射频频率，C4为反馈电容，R8其稳定VT2直流工作点作用，C7隔直流通交流的电容；VT3,R9,R10,L2,C10,C11组成高频功率放大电路。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。

我们将发射频率设在FM收音机波段内时，就可以配合带FM波段的收音机接收到该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。

第三章制作实物

3.1 PCB板图的绘制

图3.1—1

3.2制作过程

现在将所有零件放在工作桌上，逐个零件分清楚其数值，然后分类按次序排列好，这佯做很有条理，避免焊错零件。锡线方面最好采用特细0.6lmm的树脂（松香）锡线，因其身细，焊接起来很快并易上锡，安装制作前，用万用表筛选一下各个元件的质量。

安装的先后顺序是电感线圈、电阻器、电容器、高频三极管、话筒和拨动开关、电池卡子。将电阻器、电容器等元件分类集中安装的目的是减少差错和防止元件的丢失。以上元器件的插装孔位请认真对照图来确定。电感线圈的两个引出端首先刮除表面上的绝缘漆，然后上好锡，插装时要贴近电路板并牢固焊接，如有虚焊，振荡会不稳定，工作也会不正常。

三极管尽可能最后安装的目的是尽量减少焊接中静电、热量对管子的损害，插装时注意极性同时尽量贴近电路板。

驻极体话筒用两根导线焊接引出，焊接到电路时注意极性，将焊好线的话筒固定在电池架上。电池正极片和负极簧都插装在电池夹的相应处，并用红色、黑色导线分别焊接在正极片和负极簧上，并引出焊接到电路板上。

电阻器和电解电容器采用卧式安装，并靠近电路板。瓷介电容立式安装，也需靠近电路板。

3.3制作过程注意事项

a)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不要搞错。请参见我们电子实验套件中介绍的有关方法。

b)板上的话筒有正负极之分，和铝制外壳相连的一级为负极，另一极为正极。为了能装上线板，请先加焊两只脚。

c)三极管的三只脚功能完全不同，一定要分清。请参见电子实验套件、网站等相关电子资料中提供的识别方法。

d)元件包中有铜线制作的线圈，它的外面有一层绝缘漆。它是一个关键元件，调节线圈间距可以改变发射频率和距离

e)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。

f)元件位置请不要装错，焊接时间最好控制在2---3秒，力求元件安装到位并且美观，多次检查无误后即可通电调试。

第四章无线话筒调试

4.1电路成品调试

采用电容三点式，简单可靠，起振容易。但一级放大电路虽然达到我们的设计目标，但是抗干扰等功能仍然有印象，毕竟这是用较少的一些分立元件组成的一个高频电路。我们将偏置电阻的阻值减小使其对接收灵敏度提高，经测试，达到15.20m的声音信号仍能正常接收（温度：28），而且这是在有很多电磁干扰的环境下进行的测试，测试效果良好。

天线输出距离选频回路较远，由于板子已经焊好，我们使用面包板进行测试，发现天线距离选频回路越近时，收音机的接收效果越好。

先找来FM收（录）音机，打开电源和音量，将频率调在100MHz左右无电台的地方。给无线话筒电路板通上电源，对准收音机，用螺丝刀调节震荡线圈L1的稀疏（线圈匝数距离），直到收音机传出尖叫声。这时再慢慢移开话筒和收音机的距离，同时适当iaojie收音机或者话筒板的音量、调节旋钮，直到声量最清晰距离最远为止。

经测试还发现，将电源等有源元件与其他元件分开距离较大摆放时，接受的效果较好，频率较稳定，抗干扰能力提高近20%，频率抖动不大。为此我们选择了将天线与电源分在两边摆放。

4.2故障处理

在FM接收机上不能接收到窃听器发出来之载波，首先应假定频率低于正常88－108MHzFM波段，这是最有可能的原因。

a)传播距离不远：主要是信号不是很清晰

解决：加长天线，使用拉伸式天线；

调整L2的线圈匝数。

b)用收音机接收声音不清晰

解决：调整L1的线圈距离

4.3简易无线话筒的使用技巧

随着无线话筒的普及和广泛使用，怎样才能更好地发挥它们的优越作用，在操作使用中应注意以下问题：

a)选购无线话筒发射机机的电池为保证系统正常使用时不至出现信号失真

和频率干扰，必须使用能是充足的电池，在使用时有条件的话最好选用碱性9V电池

b)防止和避免外界对无线话筒的干扰在调试非变频无限话筒前应先弄清当

地电视台的发射频率，调试时应错开电视台的发射频率免受干扰，选购多个无线话筒系统时还应注意，各系统的频率不能重复，以避免频率重叠时的相互干扰。在新建场所，有条件的话土建时在建筑顶部及四周加入高密度铁丝网或铁皮，用以屏蔽、隔绝外界无线信号的干扰。

c)消除无线话筒受外界干扰非变频的分集无线话筒系统在受到外界干扰时（指发射机电源关闭时，在接受机显示器上仍有RF射频、AF音频或DIVERSITY 分集通到A、B中任一或二者的LED显示器有信号显示的话，则表明接收器正处于外界无线电波干扰），可通过调校SQUEICH静躁器以改善接收，减少干扰。其具体做法是，调好天线位置，发射机仍处于关闭状态，将接收机音量输出增益关死，最后顺时针方向调校SQUEICH静躁器，直至所有干扰信号消失（此时接收机除电源显示外没有任何信号显示），再顺时针转少许，调试时一定要使用无感应螺丝刀。

第五章总结

经过六周的准备和实践，我们小组完成了无线话筒的设计和制作。我觉得我从中收获很多。

我们选定任务后，根据任务要求收集相关资料并熟悉相关的电路基础、高频电子线路知识，然后设计出总体方框图，并尝试设计电路原理图，然后运用理论知识并结合元器件常识确定相关元器件的数值。设计好原理图后，用仿真软件对我们设计的电路进行仿真，分析电路特性，找出电路设计中的缺点与不合理的地方，并修改，直至改到满意的结果（与所给任务和理论分析一致）。之后，对照设计好的电路图焊接元件，最后调试，对调试过程中出现的问题进行分析解决。

通过这几周的学习，让我体会到想要创造一个实用的电子设备要经过很长时间的设计与改造，因为实际与理论又很大的区别。另外仿真软件的方针效果也很重要，对实物的焊接又很大的影响。有了较好的仿真将使焊接工作变得方便、简捷。在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握。完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了电路与高频的知识及还提高了自己的设计能力及动手能力。同时还认识到理论知识要在这次实习中的重要性。这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习。实践后才能明白其个中滋味。本次实践，通过组装、调试制作套件使我们增强了动手能力。制作过程是一个考验人细心与耐心的过程，绘制电路图要仔细。这次开发这个硬件项目，基于学校给的部分资料进行，应学校的要求而实现具体功能，提高系统某方面能力的需要。

致谢

毕业论文暂告收尾，这也意味着我在德州职业技术学院的3年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这3年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。在无线话筒的制作过程中，老师的谆谆诱导、同学的相互参考，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的指导老师杨春民老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有杨老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。感谢我班【08应用电子】的众位同学，与他们的交流使我受益颇多。

时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！