一款无线调频话筒和调频收音机的设计分解.doc
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1、高频电路/通信原理课程设计报告 设计题目:一款无线调频话筒与调频接收器的设计与制作专业班级:12级电子科学与技术2班姓名:XXX学号:XXXXXXXXXXX指导老师:XXX时间:2015年1月2日2015年1月15日地点:四教4501/4414实验室摘要通信作为电信是从19世纪30年代开始的。面向21世纪,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。随着无线电技术的不断发展,无线话筒已经成为人们生活中所不可缺少的器件,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。本设计
2、基于SC1088芯片,利用超外差原理,再连接相应的外围电路设计成为比较实用的超外差接收机,最后通过耳机进行音频的输出。超外差式接收机具有灵敏度高而工作稳定,选择性好而失真度小等优点,在实际生活中有着广泛的应用。而发射机的电路设计则比较简单。通过话筒进行音频输入,在经过三极管的放大,加载到LC振荡产生的高频载波上,经过天线发射出去。关键词:无线调频话筒;调频收音机;SC1088芯片目录第1章 绪论11.1国内外研究11.2 课程设计的意义11.3 课程设计的任务及要求11.3.1 课程设计要求11.3.2制作PCB实物的工艺要求1第2章 课程设计的研究内容及原理32.1 研究内容32.2 设计原
3、理的研究32.2.1 调频接收机的原理介绍32.2.2 调频话筒原理介绍4第3章 硬件电路设计53.1 元器件的介绍53.1.1 SC1088芯片的介绍53.1.1.2 SC1088的引脚功能介绍53.1.2 电容式话筒的介绍53.1.3 9018三极管83.1.4 自制电感83.2 功能电路的介绍83.2.1 调频话筒电路介绍83.2.2 调频接收机电路9第4章 调试结果分析104.1 接收机的调试104.1.1 接收机调试内容104.1.2 接收机结果及分析104.2 调频话筒的调试104.2.1 调频话筒的内容104.3 调频话筒和调频接收机的联合调试10第5章 课程设计总结及心得体会1
4、2参考文献:13附件:14第1章 绪论1.1国内外研究从 20 世纪 80 年代末至今,随着广播与通信技术的不断发展,大量广播与通信协议和标准不断涌现,特别是传统的无线音视频广播系统都限制在一定的地理范围内运行,“个区域,一种应用,一种无线广播体制”的格局已经根深蒂固。尽管下一代无线广播和通信网络在朝着融合、泛在、无缝接入、绿色节能的方向发展,但无线体制、网络协议、业务和服务的融合并非一日之功,在未来相当长的一个时期,无线广播与通信网络注定是一个多业务、多无线制式、多协议、多种服务并存的异构无线广播与通信网络1。在这种异构网络环境下,能兼容多种无线制式、能解析各种网络协议、能接收和展示各种音视
5、频等多媒体内容、能满足各种级别服务要求的多模式无线终端成为下一代无线广播和通信终端的重要发展方向。随着无线电技术的不断发展,无线话筒已经成为人们生活中所不可缺少的器件,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。但是随着数以万计的无线电设备的使用以及用户对无线话筒系统需求的增加使广播频率变得拥挤,理解无线话筒系统的设计和操作的概念已经成为一个具有挑战性的问题。1.2 课程设计的意义巩固和加深自己对通信原理、高频电子线路等课程基本知识的理解,并综合运用课程中所学到的理论知识去独立完成本设计课题。针对设计任务的要求,学会查阅手册和文献资料,培养自己独立分
6、析和解决实际问题的能力。通过电路组装,调试和检测环节,完善设计方案并掌握通信系统的设计方法。熟悉常用电子元、器件的类型和特性,并掌握合理选型的原则。1.3 课程设计的任务及要求1.3.1 课程设计要求(1)调频接收机能正常接收到无线调频话筒发送的音频信号;(2)通信距离大于等于50米;(3)在87108MHz频段内,且避开调频电台,将话筒的信号发射频率和接收机的信号接收频率调节一致都可以实现通信;(4)整机制作成本低于40元。1.3.2制作PCB实物的工艺要求(1)重量较大的元、器件,安装时应留足固定支架的空间,或装在底板上,对一些发热元、器件应考虑散热的方法,热敏元件应远离发热元件。(2)在
7、印制板上应留出定位孔及固定支架所占用的位置。(3)按照电路的信号流程来安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持方向一致。元、器件之间的连线应尽可能缩短,以减少它们间的分布参数和相互间的电磁干扰。(4)焊点大小适中、呈锥状、美观、结实、光亮、无虚焊,对某些电位差较大的元、器件或导线,应加大它们之间的距离,以避免放电引出意外短路,带高电压的元、器件应尽量布置在调试时手不易触及到的地方。(5)对可调元、器件的布局应考虑到整机的结构要求,其位置布局应方便 于调整操作。(6)印制导线的拐角应弯成圆角或450角,直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。第2章 课程
8、设计的研究内容及原理2.1 研究内容超外差式接收机能够大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号,然后都能进入中频放大级,所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。中放的级数可以根据要求增加或减少,更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。此外,由于中频是恒定的,所以不必每级都加入可变电容器选择电台,避免使用多联同轴可变电容器,而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成选台。话筒输出的音频信号被低频放大电路放大,通过频率调制电路变为调频波。FM波再进一步经过高频放大电路进行功率放大,就可以作为电波由天线发射出去。最重要的部分就是频率调制电路。所谓
9、调频就是用调制信号对载波以频率偏移的方式进行调试,如果想用调制信号(在这里就是声音)改变振荡器的振荡频率,就需要用到调频2.2 设计原理的研究图1 系统总图2.2.1 调频接收机的原理介绍图2 接收机原理框图输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程即是超外差。因为,它是比高频信号低,比低频信号又高的超音频信号,所以这种接收方式叫超外差式。超外差式收音机就是利用这种方式,把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号,再由放大器对这个固定的中频信号进行放大。如果我们在收音机内制造个振荡电波(通常称为本机振荡),使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合,这种工作叫混频。由于晶体管的
10、非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率,我们将产生的差频称为中频,这就是外差作用。采用了这种电路的收音机叫外差式收音机,混频和振荡的工作,合称变频。而经过混频,输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了,但音频信号的形状没有变。将混频后的频率进行滤波,中频放大和滤波,然后送给解调器,最后经过音频放大由耳机输出。2.2.2 调频话筒原理介绍图3 无线调频话筒原理框图音频输入电路由话筒Mic2、电容C5和电位器R3组成。Mic2 能将声音信号转换成电信号,其内部的场效应管把音频信号进行放大,声音信号的变化会引起场效应管漏极电流产生相应的变化,从而通过R3得到相应变化的电压信号,经电容C5耦合至高频
11、振荡电路。电感L2、电容C3以及三极管Q1、Q2组成高频振荡调制电路,L2和C3构成LC谐振回路,具有选频作用。适当调整L2的匝间距离和匝数可使振荡频率落在88MHz至108MHz之间。由C5耦合过来的音频信号对高频振荡信号进行频率调制后,送给天线进行发送。天线采用购买的一般常用的伸缩天线即可。第3章 硬件电路设计3.1 元器件的介绍3.1.1 SC1088芯片的介绍SC1088是一块适用于单声道便携式或手掌式超小型调频收音机的专用电路,它采用先进的双极型工艺制造,在外围元件的数量、尺寸及成本上变得很重要时,可优先选用该电路。3.1.1.1 SC1088的主要特点(1)含有单声道收音机从天线接
12、收到音频输出的所有功能 (2)静噪功能 (3)外接一只变容二极管可进行自动搜寻调谐 (4)采用内部AFC电路可进行机械调谐 (5)可支持调幅接收应用 (6)电源极性反接保护 (7)电源电压低至1.8V仍可正常工作 图4 SC1088实物图3.1.1.2 SC1088的引脚功能介绍表1 SC1088引脚功能符号脚英文描述中文意义MUTE1mute output静音VoAF2audio frequency output signal音频输出LOOP3AF loop filter低放环路滤波器(去加重)VP4+3 V supply voltage电源电压OSC5oscillator resonant
13、 circuit振荡器的谐振电路IF FB6IF feedback中频反馈(外接中和电容)CLP17low-pass capacitor of 1 dB amplifier1分贝放大器的低通滤波电容VoIF8IF output to external coupling capacitor (high-pass)外接中频输出耦合电容(高通)ViIF9IF input to limiter amplifier中放至限幅放大器输入端CLP210low-pass capacitor of IF limiter amplifier中频限幅放大器的低通电容器ViRF11radio frequency in
14、put天线高频信号输入ViRF12radio frequency input天线高频信号输入CLIM13limiter offset voltage capacitor限幅电路滤波电容GND14ground (0 V)接地CAP15all-pass filter capacitor/input for search tuning全通滤波电容/输入搜索微调TUNE16electrical tuning/AFC output电子调谐/AFC输出3.1.2 电容式话筒的介绍电容话筒也叫做驻极体话筒,电容话筒的核心组成部分是级头,由两片金属薄膜组成;当声波引起其震动的时候,金属薄膜间距的不同造成了电容
15、的不同,这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器一起产生了信号电压。3.1.2.1 电容式话筒的原理与结构电容话筒的捡声原理是利用一张极薄的镀金膜,作为电容的一个极,与其相隔零点几毫米,有另外一个固定电极,这样形成一个几P法拉的电容器,薄膜电极跟随声波振动而造成电容的容量变化,形成电信号,由于这个电容只有几P法拉,其内阻极高,达到G欧姆的级别所以需要个电路,来将这个G欧姆的阻抗转换成通用的600欧姆左右的阻抗,这个电路,也叫做“预放大电路”通常集成在电容话筒的内部,需要“幻象电源”来给电路供电。正是有这个预放大电路的存在,所以电容话筒必须要幻象电源来供电才能正常工作,电容话筒+幻象电源一般灵敏
16、度都很高,比常用的动圈话筒灵敏的多。换句话说,电容话筒不管用在电脑上还是别的设备上录音,幻象电源都是必须的,而且录出的声音都不会比动圈话筒的小。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通,膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样,蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小,一般为几十pF,因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2tfc)
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