無線語音放大系統的設計

延安大學物理與電子信息學院 劉 斌 楊延寧 李小敏

無線語音放大系統的設計

延安大學物理與電子信息學院 劉 斌 楊延寧 李小敏

教學過程中常因為教室大、學生多，老師的聲音傳播不到整個教室，坐在教室后面的學生聽不見教師聲音，從而影響了教學質量。針對此問題設計了無線語音放大系統。本設計分為兩部分，包括發射機和接收機。發射機主要由駐極體話筒和高頻三極管組成具有體積小、重量輕。接收機采用TDA7088T集成塊及雙通道低壓功率放大模塊CD2822組成，通過接收模塊和功率放大模塊將接收到的信號轉換為音頻信號并進行放大，從而使整個教室都能聽教到師的聲音。

無線語音；音頻信號；接收模塊；放大系統；發射距離

1.引言

目前，在各級教學過程中，常常存在教室空間大、聽課學生多，老師的聲音傳播不到整個教室，尤其坐在教室后面的學生聽不見教師聲音，從而影響了課堂教學質量，解決這個問題最常見的方法就是教師使用語音放大器。另一方面，在電子電路中，放大器在工作過程中，常常出現外界因素干擾了輸入信號，或者輸入信號是多頻率信號組成，對前者來說應設法將干擾降低到足夠小，不影響信號的傳遞，而后者應設法將多余的信號濾除，將需要的信號提取出來。人們常常需要一種既能放大語音信號又能降低外來噪聲的儀器[1]，語音放大電路即可滿足上述要求，為此，設計了一種無線語音放大器，采用單工通信方式，發射機主要由駐極體話筒MIC和高頻三極管組成，接收機主要由TDA7088T集成塊和雙通道低壓功率放大模塊CD2822組成。

2.系統方案設計

制作發射機的方案大同小異，通過話筒把聲音轉化成音頻電信號，再經過低頻放大器放大后，采用調頻的方法，通過高頻振蕩器調制出高頻調制信號，并由天線以電磁波的形式發射，發射機設計總框圖如圖1所示。

圖1 發射機設計總框圖

3.系統設計

3.1 調頻發射機設計

調頻發射機電路圖如圖2所示，由音頻放大部分、高頻振蕩部分和穩壓部分三個部分組成[2]。MIC是駐極體話筒，能感應到空氣中聲波的震動，并且將其轉化為電信號。R1是偏置電阻，為駐極體話筒MIC提供一定的直流偏壓，R1的阻值與話筒的可以靈敏度有關，阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱，阻值越小話筒的靈敏度越高。 R4、R5給Q1提供偏置電流。R6為發射極電阻，穩定Q1的直流工作點；Q2、R7、C4、R8、C5、L1、C6、C7組成高頻振蕩電路，R7給Q2基極提供偏流，C5和L1振蕩回路，C4為反饋電容，R8起穩定Q2直流工作點作用，C7為耦合電容；Q3、R9、R10、L2、C10、C11組成高頻功率放大電路。R9給功率管Q3提供基極電流，C10和L2放大調諧回路，和振蕩回路C5和L1調諧在同一頻點時獲得最大輸出功率，發射距離最遠。C1是音頻信號耦合電容，將話筒感應輸出的聲音信號傳遞到下一級。C2是Q9014的基極濾波電容，一方面，濾除高頻雜音，另一方面讓Q9014的高頻電位為0，Q9014是一個共基極放大電路。C13、C14是電源濾波電容，給交流信號提供回路，減小電源的交流內阻。L3是高頻信號輸出耦合電容，目的是為了讓高頻信號變成無線電波輻射到天空中，長度最好等于無線電波頻率波長（或整數倍），這樣理論上可以使發射距離達到最遠，聲音最為清晰，頻率f=c/λ[3]。

圖2 調頻發射機電路圖

MIC駐極體話筒先將能夠接收到的聲音信號轉變為音頻電信號，經電容C2耦合給三極管Q9014的基極進行調制，當聲音頻率改變的時候，三極管的結電容會發生變化，導致震蕩頻率發生變化，完成頻率調制，即調頻，高頻調諧放大電路再通過電容C8耦合，對已調制的高頻信號進行放大，再經過C12、L3和天線向外發射高頻電磁波。

3.2 調頻接收機設計

接收機主要由TDA7088T集成塊及功率放大模塊CD2822組成。

TDA7088T采用16腳雙列扁平封裝，是輕觸式調頻單片集成電路[4]，包含了天線接收、振蕩器、混頻器、中頻放大器、中頻濾波器、鑒頻器、低頻靜噪電路、音頻輸出等功能。電路的中頻頻率設計為70kHz。

CD2822功率放大器采用8腳雙列封裝，工作電壓為1.8-7V，具有失真度小、功率增益大的特點。

接收機采用外接天線，將天線感應到的調頻信號從TDA7088T集成塊P11送入混頻電路，與本地振蕩混頻后產生70kHz的中頻信號。發射機將發射信號發出，由接收機天線接收，然后送入集成塊TDA7088T的P11和P12，P11和P12上的電感、電容構成了輸入回路（帶通濾波器）。P1上的C7為靜噪電容，作用是能夠在調諧過程中將本振與其他頻率差為70kHz時產生的噪聲去掉，P8與P9間電容C13是耦合電容，進行級間耦合，P6與P8間的C12為中頻反饋電容，起中和作用，P7上的C6為低通濾波電容，濾除高于70kHz的干擾信號，P15上的C8為濾波電容，濾除頻率過高或過低的信號，P16為AFC自動頻率控制輸出端，起鎖定和微調頻率作用[5]。接收機總電路如圖3所示。

圖3 接收機總電路圖

4.調試

采用調頻收音機來調試發射機，用本地FM廣播來調試接收機。先調試接收機，用一個直流電源接到P16上調接收機的頻率覆蓋，將直流電源電壓調到Vcc-0.1V的電壓值上（如接收機所用的電源Vcc=6V則調到6-0.1=5.9V），調節可調電感使接收機能夠收到87.5MHz的信號，然后把直流電源的電壓調到Vcc-1.6V的電壓值附近，只要能收到108MHz的信號就說明可以接收到信號。頻率覆蓋調好后，去掉直流電源，即組裝調試完畢，因此只要發射機的頻率在此范圍內，都可用這款接收機。再來調試發射機，不斷敲擊話筒，同時從小往大不斷調節收音機的接收頻率，仔細聽，當聽到傳來咚咚的敲擊聲時，可以確定，此時收音機接收的頻率就是發射機發射的頻率，如果收音機已從小到大旋轉完畢，說明發射機的發射頻率過大或是過小，調整發射機上的可調電阻和可調電感，再次從小到大調節收音機，直到能夠聽到聲音。適當調節收音機的音量、調諧按鈕，直到聲音最清晰、距離又最遠為止。

5.總結

分析了無線語音放大系統在教學中的重要性，對無線語音放大系統的原理和實現進行了細論述，介紹了集成塊TDA7088T和低壓功率放大塊CD2822的內部結構和各管腳功能，對整體的硬件電路進行了設計，并且對設計的電路進行了分析。無線語音放大系統不僅僅能應用在教學方面，也可用作簡單的廣播和收音機。如果想要更遠的發射距離，需要增長發射機的天線，并且適當升高發射機的電源電壓。由于發射機的發射頻率在接收機的接收范圍內，可以收到發射機去所發出的頻率并且轉化為聲音，所以可以作為語音教學系統。

[1]胡斌．元器件及實用電路[M]．北京電子工業出版社,2007年7月．

[2]黃智偉．無線數字收發電路設計[M]．北京電子工業出版社,2004．

[3]蔡曉艷．語音放大電路的設計與實現[J]．通信與信息技術信號處理,2014,7(5)．

[4]楊躍華．掩膜型語音電路及其制作方法[J]．電子世界,1996,(11)：26-27．

[5]全劉輝．帶語音識別的家居無線控制系統[J]．電子世界,2016,(07)：55-56．

延安大學引導項目（YD201616-02）；延安大學2016年繼續教育教學改革研究專項科研計劃（重點項目）（YDJZ2016-08）；陜西省高水平大學學科建設專項研究基金（NO．2015SXTS02）；2016延安大學校級大學生創新訓練項目（D2016109）。

劉斌（1985—），男，陜西延安人，碩士，助教，研究方向：電子與通信技術。