1、裝訂線 無限調頻話筒課程設計 題目： 高頻無線調頻話筒 學 院 電子信息工程學院 專 業 電子信息工程 學 號 姓 名 教 師 2014年 12 月05 日無線調頻話筒設計方案摘 要裝訂線【摘要】本設計基于通信系統原理和高頻電子線路的相關知識，采用BA1404調頻立體聲發射集成電路。此電路將立體聲調制、FM調制和RF放大器等功能集成在一個芯片上。加上少許的外圍元器件就能夠獲得良好的立體聲調頻信號，很容易實現無線話筒的功能。由駐極體話筒將音頻信號轉換成電信號，電信號經過BA1404內部的音頻放大器，再經過立體聲調制，混合信號與導頻輸出信號合成后的信號進入射頻振蕩器并對載波進行FM調制，經射頻放大

2、后輸出射頻信號，最后經過發射匹配發射出去。設計目標是完成簡易的無線話筒發射裝置，接受裝置由現成的普通調頻收音機代替。為了設計簡單本設計只使用了單聲道。本設計具有元器件少，電路結構簡單，性能穩定等特點。關鍵詞：BA1404 FM調制 駐極體話筒 射頻振蕩器目 錄摘要.2緒論.5 第1章 系統設計.6 1.1 設計方案.6 1.2 設計任務和要求.6 1.3 系統框圖.6第2章 方案論證與比較.7 2.1 系統方案論證與比較.7 2.2 調制方法論證與比較.7 2.3 單元方案論證與選擇.7 2.3.1 話筒的選擇.7 2.3.2 放大電路的選擇.8 2.3.3 集成電路選擇.8第3章 集成電路的

3、介紹.9 3.1 BA1404的主要特點.9 3.2 引腳功能及工作原理.9 3.3 相關參數.10 第4章 電路原理圖及PCB圖.12 4.1 電路原理圖.12 4.2 PCB圖.13第5章 電路的安裝與調試. 5.1 電路的安裝. 5.2 電路的調試. 5.3 電路的原理圖介紹.結論.參考文獻.附錄. 裝訂線（目錄中行距多倍行距，設置值為1.25倍，目錄不標頁碼）緒論隨著人類的文明不斷進步，科學技術不斷的發展，人們之間的交流越來越多，相互交換的信息也日益劇增，要傳送的信息類型也是越來越多樣化。科技的進步也使得通信的技術得到了發展，特別是無線電波的使用，使我們的通信更加實時、高效。科技的快速

4、發展，將使人們的通信更方便，快捷。 人們的生活水平的提高，參加休閑娛樂活動的人是越來越多了，看電影、跳舞、唱歌等，那么話筒在這些當中扮演著重要的角色。科學技術的發展，先進技術的突破，給人們帶來了極大的方便，無線電話筒就是其中之一。 傳統的話筒是通過電纜線將聲音信號傳送出去的，一旦人們的活動范圍加大，電纜線就成了一個負擔，而無線電用于傳輸話筒的信號，正好解決了這一煩擾，讓人們使用起來更加方便。 無線電話筒首先將聲音信號轉換成低頻電信號，再經過調制，再對所產生的調制信號進行放大，激勵，功放和一系列的阻抗匹配，使信號輸出到天線，發送出去，從而省去了電纜線。 集

5、成電路的出現加快了科技的發展。集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，這樣，整個電路的體積大大縮小，且引出線和焊接點的數目也大為減少，從而使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。本設計采用BA1404集成電路，BA1404采用低電壓、低功耗設計，電壓在1V至3V之間，典型值為1.25V，最大功耗500mw，靜態電流為3mA。此芯片將立體聲調制、FM調制、RF放大器

6、等多個功能集成在一個芯片上。所需外圍元件少，大大節省了電路的體積，其性能也比較穩定。第1章 系統設計1.1 設計方案無線通訊技術來實現有線話筒的功能。無線電話筒首先將聲音信號轉換成低頻電信號，再經過調制，再對所產生的調制信號進行放大,激勵,功放和一系列的阻抗匹配,使信號輸出到天線,發送出去。無線電話筒包括以下部分：音頻輸入、前置放大器、高頻振蕩器、頻率調制器、倍頻器射頻功率放大器及輻射天線系統等。1.2 設計任務與要求1）、設計任務 設計一個實用的無線調頻話筒。 2)、設計要求 發射頻率為88MHz-108MHz，這是調頻收音機工作頻率范圍； 發射距離為

7、30-100m,這是無線電話筒規定距離。小于30m失去無線電話筒的意義，大于是100m將會影響其它調頻收音機正常工作； 采用收音機接收發射信號； 電源電壓1.5V，用5號干電池供電整機體積應盡量小。1.3 系統框圖第2章 方案論證與比較2.1 系統方案論證與比較方案一：采用分立元件構成。由三極管構成話筒放大電路和三極管構成的電容三點式振蕩器，再加上由三極管、電感線圈、電容等組成的功率放大器，就構成了一個簡單的發射機。此系統原理簡單，元器件常見，容易搭建。 方案二：采用集成電路。集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低

8、，便于大規模生產。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。用集成電路來裝配電子設備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設備的穩定工作時間也可大大提高。 經過比較，分立元件之間會有干擾，系統不是很穩定，調試麻煩。集成電路集成了系統的主要電路部分，所需外圍元件少，性能比較穩定，故采用方案二。2.2 調制方法論證與比較電路的調制方法有多種，常見的有幅度調制和頻率調制等。 幅度調制 調幅是使高頻載波信號的振幅隨調制信號的瞬時變化而變化。也就是說，通過用調制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調

9、制信號的信息包含入高頻信號之中，通過天線把高頻信號發射出去，然后就把調制信號也傳播出去了。這時候在接收端可以把調制信號解調出來，也就是把高頻信號的幅度解讀出來就可以得到調制信號了。 頻率調制頻率調制是一種以載波的瞬時頻率變化來表示信息的調制方式，通過利用載波的不同頻率來表達不同的信息。調頻信號中，載波信號的頻率隨著基帶調制信號的幅度變化而改變，調制信號幅度變大時，載波信號的頻率也變大（或變小），調制信號幅度變小時，載波信號的頻率也變小（或變大）。根據本次設計的頻率要求為88MHz-108MHz范圍內，故采用了調頻的調制方式來實現。2.3 單元方案論證與選擇2.3.1 話筒的選擇電容話筒

10、0;電容話筒的基本結構由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當聲波引起駐極體薄膜振動而產生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發生變化，由于駐極體上的電荷數始終保持恒定，根據Q=CU 所以當C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實現聲電的變換。 采用駐極體電容式話筒，該話筒中含有一只場效應管組成射隨器

11、，靈敏度高，頻響寬，不加音頻放大器即可得到幅度適當的調制電壓。駐極體話筒具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點，目前，已在通訊設備，家用電器等電子產品中廣泛應用。2.3.2 放大電路的選擇晶體管放大器晶體管放大器的核心器件是晶體三極管，通過使三極管的發射結正向偏置、集電結反偏讓晶體三極管處于放大工作區，讓需要放大的信號通過晶體三極管的基極進入，控制集電極電流的變化，實現放大功能。晶體三極管性能較穩定，價格便宜，不容易損壞。此次選用的為9018三極管放大器。2.3.3 集成電路選擇采用BA1404集成芯片。BA1404是ROHM公司生產的調頻立體聲發射集成電路，芯片內部集成了立體聲調制、F

12、M調制和RF放大器等功能，其工作電壓在13V之間，典型值為1.25V，加上少許的外圍元器件就能夠獲得良好的立體聲調頻信號，很容易實現無線話筒的功能。 BA1404芯片的工作電壓在13V之間，可以采用5號干電池供電，而其它芯片達不到要求。第3章 集成電路的介紹BA1404是ROHM公司生產的為數不多的調頻發射集成電路之一，它彌補了過去用分立元件來設計調頻電路的不足，而具有立體聲調制的功能。僅用很少的外圍元件就可得到優美的立體聲調頻信號。因為在FM立體聲發射及無線微波方面具有重要的應用價值。3.1  BA1404的主要特點 BA1404的主要特點如下：

13、60;采用低電壓、低功耗設計，電壓在13V之間，典型值為1.25V，最大功耗500mW，靜態電流為3mA； 將立體聲調制、FM調制、射頻放大電路集成在一個芯片上； 所需外圍元件少； 兩聲道分離度高，典型值為45dB； 輸入阻抗為540(fin=1kHz)，輸入增益為37dB(Vin=0.5mV)； 典型射頻輸出電壓為600mV3.2 引腳功能及工作原理引腳功能如表1所示。BA1404主要由前置音頻放大器(AMP)，立體聲調制器(MPX)，FM調制器及射頻放大器組成。 立體聲前置級分別為兩個聲道的音頻放大器。輸入為0.5mV時，增益高達

14、37dB，頻帶寬度為19kHz。如輸入信號中存在頻率高于19kHz的成分，則必須在輸入端加一個低通濾波器，否則兩個聲道的分離度會下降。 在立體聲調制組，振蕩器輸出的38kHz信號于立體聲調制。通常在16、17腳接一可調電阻，以獲得最佳的通道分離度。立體聲混合信號(MPX輸出信號)與導頻輸出信號(PILOT OUT)合成后的調制信號通過12腳進入射頻振蕩器并對載波進行FM調制，經射頻放大后輸出射頻信號，射頻信號的典型值在600mV左右。 BA1404內部還提供了一個參考電壓單元VREF。可以利用這個電壓信號改變外接變容二極管的電容值，繼而改變載波的振蕩頻率。因此，只

15、要控制一個電阻的分壓值就可以達到改變發射頻率的目的，這是比較獨特的設計。 圖 BA1404結構框圖3.3 參數第4章 電路原理圖及PCB圖4.1 電路原理圖4.2 PCB圖第5章 電路的安裝與調試5.1 電路的安裝在電路的安裝過程中由于想把元器件引腳焊點焊接美觀，在有的焊點處烙鐵停留時間過長，導致焊盤脫落的現象發生。因此在安裝時要注意以下事項： 焊接前需要先將元件固定； 由于工作于高頻狀態，在安裝、焊接元件時各元件引腳應盡量短； 確保IC引腳不會被虛焊，移動的時候力度一定要輕，力度過大會損壞元件的引腳； 焊接時候要注意時間和力度，用力過大或者焊接時間過長

16、會讓對面的焊錫也融化了，這樣容易導致元件移位； 焊接完所有引腳后，檢查各個引腳之間是否有短路的情況，如果有，則用烙鐵從兩個引腳之間慢慢劃過，這樣讓多余的焊錫吸附到烙鐵上，從而消除短路。5.2 電路的調試 調試方法如下： 通電后，將音頻輸入Mic處懸空，用鑷子碰連接處，用萬用表電壓10V檔位測IC的14引腳應有1V左右的輸出， 焊上Mic，在14腳的電容7C負腳點對地用一耳機監聽，應能聽到Mic拾取的話音，說明IC內的音頻放大器已經工作； 焊接一個MP3音頻輸入線路，將Mic短路，播放MP3中的輕音樂輸入給話筒電路； 將一調頻

17、收音機調在無廣播電臺處接收無線電話筒的聲音信號，這樣可避開廣播電臺的干擾； 調頻收音機接收無線話筒的信號，調節振蕩線圈電感1L的匝間距離，使發射頻率落在88108 MHz的調頻頻段內，聽收音機是否有的MP3播放的音樂； 如欲提高發射頻率，應增大2L的匝間距離，如欲降低發射頻率，應縮小2L的匝間距離，若收不到信號，改變1L匝間距離，或改變13C容量，直到在一個沒有電臺的位置上收到信號為止； 調整11C容量或調整2L匝間距離，拉開同接收機的距離，使距離最遠，達到設計要求距離，效果最佳為止； 適當改變發射天線的長度，以達到效果最佳為止，但不要太長，越

18、短越好。調試結果如下： 實際測試時如果電源穩定，Mic懸空處有將近0.9V左右的電壓，基本到達要求； 在7C負腳點用耳機可以聽到聲音； 收音機可以聽到音樂，距離越靠近30m或100m的效果越差，效果還是沒原音樂好； 在大約100m處聽不到效果了。 可能是自制的電感線圈，效果不穩定，要不斷調試，直到穩定。在調試時要保證干電池電壓，要多備些干電池。最終基本可以達到設計要求。結論：本次無線電話筒設計主要采用了BA1404調頻立體聲發射集成電路作為核心器件，駐極體電容式麥克風作聲音轉換，為了設計簡單只使用了單聲道，后續電路的組裝調試，電路能夠滿足設計要求，實現相應的功能。 本次設計的無線電話筒與市場上的無線電話筒相比較，電路體積較小，便于攜帶；電路只須使用1.5V電源即可工作，整機的功耗小更加節能環保；電路結構不復雜，使用了BA1404集成電路，只需少許外圍元件就可以實現無線電話筒的發射功能。 BA1404是調頻立體聲發射集成電路，它有兩個音頻放大器，還具有聲道平衡功能。由于時間緊迫，沒有過多的深入研究BA1404的功能，本設計對BA1404的部分功能棄用，沒有有效的利用其功能，覺得可惜。BA1404可以采用雙麥克風采集聲音信