1、題目 ： 高頻無線調(diào)頻話筒學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè) 電子信息工程學(xué)號(hào)姓名教師2014年 12 月 05 日無線調(diào)頻話筒設(shè)計(jì)方案摘要【摘要】本設(shè)計(jì)基于通信系統(tǒng)原理和高頻電子線路的相關(guān)知識(shí)，采用BA1404 調(diào)頻立體聲發(fā)射集成電路。此電路將立體聲調(diào)制、FM 調(diào)制和 RF 放大器等功能集成在一個(gè)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(diào)頻信號(hào)，很容易實(shí)現(xiàn)無線話筒的功能。由駐極體話筒將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過BA1404內(nèi)部的音頻放大器，再經(jīng)過立體聲調(diào)制，混合信號(hào)與導(dǎo)頻輸出信號(hào)合成后的信號(hào)進(jìn)入射頻振蕩器并對(duì)載波進(jìn)行FM 調(diào)制，經(jīng)射頻放大后輸出射頻信號(hào)，最后經(jīng)過發(fā)射匹配發(fā)射出去。設(shè)計(jì)目

2、標(biāo)是完成簡(jiǎn)易的無線話筒發(fā)射裝置，接受裝置由現(xiàn)成的普通調(diào)頻收音機(jī)代替。為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單本設(shè)計(jì)只使用了單聲道。本設(shè)計(jì)具有元器件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞： BA1404 FM 調(diào)制 駐極體話筒射頻振蕩器5摘要 2緒論 5第 1 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)61.1 設(shè)計(jì)方案61.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求61.3 系統(tǒng)框圖6第 2 章 方案論證與比較72.1 系統(tǒng)方案論證與比較 72.2 調(diào)制方法論證與比較 72.3 單元方案論證與選擇 72.3.1 話筒的選擇72.3.2 放大電路的選擇82.3.3 集成電路選擇8第 3章集成電路的介紹93.1 BA1404 的主要特點(diǎn)93.2 引腳功能及工作原理93.3 相

3、關(guān)參數(shù)10第 4 章 電路原理圖及PCB圖 124.1 電路原理圖124.2 PCB 圖 13第 5 章 電路的安裝與調(diào)試5.1 電路的安裝5.2 電路的調(diào)試5.3 電路的原理圖介紹結(jié)論 參考文獻(xiàn)附錄 1.25 倍，目錄不標(biāo)頁碼）緒論隨著人類的文明不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)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(jìn)步也使得通信的技術(shù)得到了發(fā)展，特別是無線電波的使用，使我們的通信更加實(shí)時(shí)、高效?？萍嫉目焖侔l(fā)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(dòng)的人是越來越多了，看電影、跳舞、唱歌等，那么話筒在這些當(dāng)中扮演著重要

4、的角色?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)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(tǒng)的話筒是通過電纜線將聲音信號(hào)傳送出去的，一旦人們的活動(dòng)范圍加大，電纜線就成了一個(gè)負(fù)擔(dān)，而無線電用于傳輸話筒的信號(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)，再經(jīng)過調(diào)制，再對(duì)所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大，激勵(lì)，功放和一系列的阻抗匹配，使信號(hào)輸出到天線，發(fā)送出去，從而省去了電纜線。集成電路的出現(xiàn)加快了科技的發(fā)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(gè)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(dǎo)體晶片或介質(zhì)

5、基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，這樣，整個(gè)電路的體積大大縮小，且引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)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(jìn)了一大步。本設(shè)計(jì)采用BA1404 集成電路，BA1404 采用低電壓、低功耗設(shè)計(jì)，電壓在1V 至 3V 之間，典型值為1.25V，最大功耗500mw，靜態(tài)電流為3mA。此芯片將立體聲調(diào)制、FM 調(diào)制、RF 放大器等多個(gè)功能集成在一個(gè)芯片上。所需外圍元件少，大大節(jié)省了電路的體積，其性能也比較穩(wěn)定。1.1 設(shè)計(jì)方案無線通訊技術(shù)來實(shí)現(xiàn)有線話筒的功能。無線電話筒首先將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)

6、，再經(jīng)過調(diào)制，再對(duì)所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大,激勵(lì),功放和一系列的阻抗匹配,使信號(hào)輸出到天線,發(fā)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(diào)制器、倍頻器射頻功率放大器及輻射天線系統(tǒng)等。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1) 、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的無線調(diào)頻話筒。2)、設(shè)計(jì)要求發(fā)射頻率為88MHz-108MHz，這是調(diào)頻收音機(jī)工作頻率范圍；發(fā)射距離為30 100m,這是無線電話筒規(guī)定距離。小于30m 失去無線電話筒的意義，大于是 100m 將會(huì)影響其它調(diào)頻收音機(jī)正常工作；采用收音機(jī)接收發(fā)射信號(hào)；電源電壓1.5V，用5號(hào)干電池供電整機(jī)體積應(yīng)盡量小。1.3 系統(tǒng)框圖第 2 章 方案論證

7、與比較82.1 系統(tǒng)方案論證與比較方案一：采用分立元件構(gòu)成。由三極管構(gòu)成話筒放大電路和三極管構(gòu)成的電容三點(diǎn)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(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)射機(jī)。此系統(tǒng)原理簡(jiǎn)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(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應(yīng)用。用集成電路來裝配電子設(shè)備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。經(jīng)過比較，分立元件之間會(huì)有干

8、擾，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，調(diào)試麻煩。集成電路集成了系統(tǒng)的主要電路部分，所需外圍元件少，性能比較穩(wěn)定，故采用方案二。2.2 調(diào)制方法論證與比較電路的調(diào)制方法有多種，常見的有幅度調(diào)制和頻率調(diào)制等。幅度調(diào)制調(diào)幅是使高頻載波信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)變化而變化。也就是說，通過用調(diào)制信號(hào)來改變高頻信號(hào)的幅度大小，使得調(diào)制信號(hào)的信息包含入高頻信號(hào)之中，通過天線把高頻信號(hào)發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號(hào)也傳播出去了。這時(shí)候在接收端可以把調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來，也就是把高頻信號(hào)的幅度解讀出來就可以得到調(diào)制信號(hào)了。頻率調(diào)制頻率調(diào)制是一種以載波的瞬時(shí)頻率變化來表示信息的調(diào)制方式，通過利用載波的不同頻率來表達(dá)不同的信息。調(diào)頻信號(hào)中，

9、載波信號(hào)的頻率隨著基帶調(diào)制信號(hào)的幅度變化而改變，調(diào)制信號(hào)幅度變大時(shí)，載波信號(hào)的頻率也變大（或變?。{(diào)制信號(hào)幅度變小時(shí)，載波信號(hào)的頻率也變?。ɑ蜃兇螅?。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的頻率要求為88MHz-108MHz 范圍內(nèi)， 故采用了調(diào)頻的調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)。2.3 單元方案論證與選擇2.3.1 話筒的選擇電容話筒電容話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)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(dāng)聲

10、波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù) Q=CU 所以當(dāng) C 變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U 的變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電的變換。采用駐極體電容式話筒，該話筒中含有一只場(chǎng)效應(yīng)管組成射隨器，靈敏度高，頻響寬，不加音頻放大器即可得到幅度適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(diǎn)，目前，已在通訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)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(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反偏讓晶體三極管處于放大工作區(qū)，讓需要放大

11、的信號(hào)通過晶體三極管的基極進(jìn)入，控制集電極電流的變化，實(shí)現(xiàn)放大功能。晶體三極管性能較穩(wěn)定，價(jià)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(chǎn)的調(diào)頻立體聲發(fā)射集成電路，芯片內(nèi)部集成了立體聲調(diào)制、FM 調(diào)制和 RF 放大器等功能，其工作電壓在1 3V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(diào)頻信號(hào)，很容易實(shí)現(xiàn)無線話筒的功能。 BA1404 芯片的工作電壓在1 3V 之間，可以采用5號(hào)干電池供電，而其它芯片達(dá)不到要求。第 3章 集成電路的介紹BA1404 是 ROHM 公

12、司生產(chǎn)的為數(shù)不多的調(diào)頻發(fā)射集成電路之一，它彌補(bǔ)了過去用分立元件來設(shè)計(jì)調(diào)頻電路的不足，而具有立體聲調(diào)制的功能。僅用很少的外圍元件就可得到優(yōu)美的立體聲調(diào)頻信號(hào)。因?yàn)樵贔M 立體聲發(fā)射及無線微波方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。3.1 BA1404的主要特點(diǎn)BA1404 的主要特點(diǎn)如下：采用低電壓、低功耗設(shè)計(jì)，電壓在1 3V之間，典型值為1.25V，最大功耗500mW，靜態(tài)電流為3mA；將立體聲調(diào)制、FM 調(diào)制、射頻放大電路集成在一個(gè)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

13、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(diào)制器(MPX)， FM 調(diào)制器及射頻放大器組成。立體聲前置級(jí)分別為兩個(gè)聲道的音頻放大器。輸入為0.5mV 時(shí)，增益高達(dá)37dB，頻帶寬度為19kHz。如輸入信號(hào)中存在頻率高于19kHz 的成分，則必須在輸入端加一個(gè)低通濾波器，否則兩個(gè)聲道的分離度會(huì)下降。在立體聲調(diào)制組，振蕩器輸出的38kHz 信號(hào)于立體聲調(diào)制。通常在16、 17 腳接一可調(diào)立體聲混合信號(hào)(MPX 輸出信號(hào))與導(dǎo)頻輸出信號(hào)(PILOT OUT)合成后的調(diào)制信號(hào)通過12FM 調(diào)制，經(jīng)射頻放大后輸出射頻信號(hào)，射頻信號(hào)的典型值600mV 左

14、右。BA1404 內(nèi)部還提供了一個(gè)參考電壓?jiǎn)卧猇REF。 可以利用這個(gè)電壓信號(hào)改變外接變?nèi)荻﨎A1404 結(jié)構(gòu)框圖3.3 參數(shù)204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(diào)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(diǎn)焊接美觀，在有的焊點(diǎn)處烙鐵停留時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致焊盤脫落的現(xiàn)象發(fā)生。因此在安裝時(shí)要注意以下事項(xiàng)：焊接前需要先將元件固定；由于工作于高頻狀態(tài)，在安裝、焊接元件時(shí)各元件引腳應(yīng)盡量短；確保 IC 引腳不會(huì)被虛焊，移動(dòng)的時(shí)候力度一定要輕，力度過大會(huì)損壞元件的引腳；焊接時(shí)候要注意時(shí)間和力度，用力過大或者焊接時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)讓對(duì)面的焊錫也融化了

15、，這樣容易導(dǎo)致元件移位；焊接完所有引腳后，檢查各個(gè)引腳之間是否有短路的情況，如果有，則用烙鐵從兩個(gè)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(diào)試調(diào)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(cè) IC 的14 引腳應(yīng)有1V 左右的輸出，焊上Mic，在14腳的電容7C負(fù)腳點(diǎn)對(duì)地用一耳機(jī)監(jiān)聽，應(yīng)能聽到Mic 拾取的話音，說明 IC 內(nèi)的音頻放大器已經(jīng)工作；焊接一個(gè)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(diào)頻收音機(jī)調(diào)在無廣播電臺(tái)處接收無線電話筒的聲音信號(hào)，這樣可避開廣播電臺(tái)的干擾；

16、調(diào)頻收音機(jī)接收無線話筒的信號(hào)，調(diào)節(jié)振蕩線圈電感1L 的匝間距離，使發(fā)射頻率落在88 108 MHz 的調(diào)頻頻段內(nèi)，聽收音機(jī)是否有的MP3 播放的音樂；如欲提高發(fā)射頻率，應(yīng)增大2L 的匝間距離，如欲降低發(fā)射頻率，應(yīng)縮小2L 的匝間距離，若收不到信號(hào)，改變1L 匝間距離，或改變13C 容量，直到在一個(gè)沒有電臺(tái)的位置上收到信號(hào)為止；調(diào)整 11C 容量或調(diào)整2L 匝間距離，拉開同接收機(jī)的距離，使距離最遠(yuǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要 求距離，效果最佳為止；適當(dāng)改變發(fā)射天線的長(zhǎng)度，以達(dá)到效果最佳為止，但不要太長(zhǎng)，越短越好。調(diào)試結(jié)果如下：實(shí)際測(cè)試時(shí)如果電源穩(wěn)定，Mic 懸空處有將近0.9V左右的電壓，基本到達(dá)要求；在7C

17、負(fù)腳點(diǎn)用耳機(jī)可以聽到聲音；收音機(jī)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?？赡苁亲灾频碾姼芯€圈，效果不穩(wěn)定，要不斷調(diào)試，直到穩(wěn)定。在調(diào)試時(shí)要保證干電池電壓，要多備些干電池。最終基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。結(jié)論：本次無線電話筒設(shè)計(jì)主要采用了BA1404 調(diào)頻立體聲發(fā)射集成電路作為核心器件，駐極體電容式麥克風(fēng)作聲音轉(zhuǎn)換，為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單只使用了單聲道，后續(xù)電路的組裝調(diào)試，電路能夠滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本次設(shè)計(jì)的無線電話筒與市場(chǎng)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(jī)的功耗小更加節(jié)能環(huán)保；電路結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，使用了 BA1404集成電路，只需少許外圍元件就可以實(shí)現(xiàn)無線電話筒的發(fā)射功能。 BA1404 是調(diào)頻立體聲發(fā)射集成電路，它有兩個(gè)音頻放大器，還具有聲道平衡功能。由于時(shí)間緊迫，沒有過多的深入研究BA1404 的功能，本設(shè)計(jì)對(duì)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(fēng)采集聲音信號(hào)，通過其內(nèi)部的聲