無線調(diào)頻功放的設(shè)計(jì)與制作

江都職教集團(tuán)電子信息工程系 李雪梅

電子類專業(yè)課程課程難度較大，所涉及到的理論知識也比較多，職業(yè)學(xué)校的學(xué)生對于理論知識的掌握具有一定的難度，同時(shí)學(xué)生對于實(shí)踐操作具有較強(qiáng)的興趣。根據(jù)這樣的情況，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及教學(xué)內(nèi)容的需求，設(shè)計(jì)無線調(diào)頻音響作為教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)載體，其中涉及到高頻振蕩電路、調(diào)制電路、功率放大電路、混頻以及信號處理等多個(gè)電路，無線調(diào)頻音響具有知識覆蓋完整，可操作性強(qiáng)等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，對于有效提升職業(yè)學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)效果具有重要的作用。

1.無線調(diào)頻音響總體設(shè)計(jì)

FM無線功放在實(shí)際生活中具有重要的應(yīng)用。其主要功能就是將低頻話音信號轉(zhuǎn)換為高頻調(diào)頻波進(jìn)行無線發(fā)送，本FM無線話筒可以通過常見的調(diào)頻收音機(jī)接受，經(jīng)過實(shí)際工作監(jiān)測，接受效果較好，有效距離大于15m，話音也較為清晰。無線調(diào)頻話筒的總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

2.FM無線發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)與制作

FM無線發(fā)射機(jī)主要是由調(diào)頻電路以及功率放大電路構(gòu)成。對于較為簡單的產(chǎn)品一般都將調(diào)頻以及功率放大集成在一個(gè)電路中。在電路中采用了以9018構(gòu)成的三點(diǎn)式諧振放大電路。駐極話筒在感測到不同的聲波信號的時(shí)候，其電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，由此改變了放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。因此諧振電路的輸出頻率便在某一個(gè)中心頻率點(diǎn)附近進(jìn)行變化，形成調(diào)頻。

在電路原理分析完成的基礎(chǔ)上，以進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目PCB設(shè)計(jì)屬于較為簡單的電子產(chǎn)品，電路原理簡單，電路板較小，同時(shí)電路板涉及到相關(guān)的元器件也比較少。按照一般的工程設(shè)計(jì)要求，采用直觀的人工布線的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)由于本電路中回路中的電流較大，所以采用大面積的鋪銅達(dá)到減小銅線阻抗，改善電路性能的目的。對于發(fā)送天線部分也要能夠進(jìn)行適當(dāng)處理，保證信號的發(fā)送距離。本設(shè)計(jì)中采用的FM無線發(fā)射機(jī)電路原理圖以及PCB如圖2所示。

3.收音機(jī)接受信號以及輸出功率放大部分電路的設(shè)計(jì)制作

收音機(jī)主要是完成對于調(diào)制信號的接受、選擇以及放大等方面的處理。無線發(fā)射機(jī)的所發(fā)送的調(diào)頻信號在收音機(jī)的接受天線中感應(yīng)為感應(yīng)電動勢，并與本振信號進(jìn)行混頻輸出中頻信號，通過小信號諧振放大電路將中頻信號實(shí)現(xiàn)放大（同時(shí)起到放大以及選擇的功能），在通過包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)低頻信號的選擇，最后通過信號放大電路以及功率放大電路實(shí)現(xiàn)低頻信號的輸出。在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中考慮到實(shí)際應(yīng)用以及對于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，在收音機(jī)完成信號的處理后，需要設(shè)計(jì)功率放大電路完成信號的放大，項(xiàng)目中采用了集成功率放大器構(gòu)成的功率放大器，采取雙輸入的方案，工作性能良好。集成功率放大器的電路原理圖如圖3所示。

4.無線調(diào)頻功放實(shí)物的制作與調(diào)試

圖1 無線FM話筒工作框圖

圖2 FM無線話筒的電路原理圖以及PCB圖

調(diào)試工作遵循的一般規(guī)律為：先調(diào)試部件，后調(diào)試整機(jī)；先內(nèi)后外；先調(diào)試結(jié)構(gòu)部分，后調(diào)試電氣部分；先調(diào)試電源，后調(diào)試其余電路；先調(diào)試靜態(tài)指標(biāo)，后調(diào)試動態(tài)指標(biāo)；先調(diào)試獨(dú)立項(xiàng)目，后調(diào)試相互影響的項(xiàng)目；先調(diào)試基本指標(biāo)，后調(diào)試對質(zhì)量影響較大的指標(biāo)。電源電路調(diào)好后，可以進(jìn)行其他電路的調(diào)試，這些電路通常按單元電路的順序，根據(jù)調(diào)試的需要及方便，由前到后或由后到前地依次接通各部件或印制電路板的電流，分別進(jìn)行調(diào)試。首先檢查和調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，然后進(jìn)行各參數(shù)的調(diào)整，直到各部分電路均符合技術(shù)文件規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)為止。本設(shè)計(jì)中，最為重要的就是無線發(fā)射機(jī)電路的工作性能，要求其輸出的高頻調(diào)頻波能夠有效地實(shí)現(xiàn)電信號的傳輸，功率放大電路則主要影響了產(chǎn)品的工作效果。在產(chǎn)品的調(diào)試過程中，也可以借助于虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)試分析。目前廣泛使用的Multism軟件可以對電路進(jìn)行多種工作性能的分析，對于電路的調(diào)試以及性能分析具有重要的意義。整機(jī)實(shí)物圖如圖4所示。

5.結(jié)論

無線調(diào)頻功放作為一個(gè)較為綜合但是難度不大的電子產(chǎn)品所涉及的電子技術(shù)知識模塊較多，能夠在一定程度上反映學(xué)生對于電子技術(shù)的掌握情況。采用這樣的產(chǎn)品作為教學(xué)過程中的載體對于有效提升學(xué)生的專業(yè)能力以及學(xué)習(xí)積極性具有重要的意義。產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思維，便于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過程與課程知識模塊之間的聯(lián)系，也有利于產(chǎn)品綜合性能的測試分析。

圖4 無線調(diào)頻功放發(fā)射機(jī)以及功率放大器實(shí)物圖

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