基于QN8035 和QN8027 的無(wú)線話筒設(shè)計(jì)

沈毅斌，畢春艷

（四川大學(xué)錦江學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院, 四川眉山，620860）

0 引言

因?yàn)闆](méi)有傳輸線的限制，相較于有線話筒來(lái)說(shuō)，無(wú)線話筒充分應(yīng)用于會(huì)場(chǎng)、演講、劇場(chǎng)等公共場(chǎng)合。但是由于技術(shù)和水平的限制，無(wú)限話筒的發(fā)射功率，發(fā)射距離，以及無(wú)線話筒的穩(wěn)定性都是需要考慮的問(wèn)題。

基于QN8035 和QN8027 設(shè)計(jì)高靈敏度，抗干擾性強(qiáng)的無(wú)線話筒，可以通過(guò)話筒內(nèi)部傳感器收集微弱的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)內(nèi)部的放大電路將信號(hào)放大，之后將音頻信號(hào)調(diào)制到高頻信號(hào)，可以增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力，又經(jīng)過(guò)高頻功放電路，增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)墓β蕘?lái)加大發(fā)射距離，最后利用設(shè)備連接的天線發(fā)射出去，從發(fā)射的功率，發(fā)射距離以及其穩(wěn)定性來(lái)進(jìn)行無(wú)線話筒的改良[1-4]。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文提出的無(wú)線話筒設(shè)計(jì)方案主要由基于QN8027 芯片設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)射模塊、基于QN8035 芯片設(shè)計(jì)的信號(hào)接收模塊以及單片機(jī)控制模塊組成。其中信號(hào)發(fā)射模塊包括麥克風(fēng)音頻采集電路、FM 信號(hào)調(diào)制及射頻功放電路；信號(hào)接收模塊包括FM 信號(hào)解調(diào)及濾波放大電路、音頻信號(hào)檢測(cè)電路等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)射模塊電路

信號(hào)調(diào)制利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理后，再對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到調(diào)頻的目的。本模塊采用性能高、耗能低、立體聲調(diào)頻發(fā)射芯片QN8027 進(jìn)行設(shè)計(jì)。QN8027 的音級(jí)頻響范圍為50Hz 至18kHz，發(fā)射頻率范圍為76.0MHz 至108.0MHz，發(fā)射功率為100mW，3.0V～5.0V 工作電壓，在開闊地帶測(cè)得覆蓋半徑為100 米。設(shè)計(jì)的電路具備FM 信號(hào)發(fā)射、信道自動(dòng)檢測(cè)，以及自動(dòng)搜索頻道等功能[1]。電路如圖2 所示。

圖2 信號(hào)調(diào)制電路

通過(guò)基于LPA4809 設(shè)計(jì)的功率放大電路對(duì)發(fā)射信號(hào)的功率進(jìn)行放大，電路圖如圖3 所示。

圖3 發(fā)射信號(hào)功率放大電路

2.2 接收模塊電路

信號(hào)接收采用高頻功放電路與超外差接收機(jī)電路結(jié)合，通過(guò)射頻放大電路放大信號(hào)，利用混頻器改變載頻，中頻放大器濾除上變頻分量，選擇下變頻分量進(jìn)行放大。本模塊采用QN8035 芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收及解調(diào)。QN8035 支持I2C總線控制，能夠接收頻率為60MHz 到108MHz 的FM 信號(hào)，供電電壓2.7V～5.0V，具有自適應(yīng)噪聲消除、待機(jī)模式功耗低、靈敏度高的特點(diǎn)[4]。接收解調(diào)電路圖如圖4 所示。

圖4 信號(hào)接收及解調(diào)電路

3 軟件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)技術(shù)的控制模塊主要用于設(shè)置發(fā)射信號(hào)頻率，以及在發(fā)生信道干擾的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整發(fā)射頻率的功能。系統(tǒng)開機(jī)后首先由接收模塊接收76MHz 至108MHz頻率范圍內(nèi)已有頻率，并存儲(chǔ)頻率信息。然后設(shè)置本系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射頻率，若發(fā)射頻率與存儲(chǔ)的已有頻率出現(xiàn)沖突，則自動(dòng)調(diào)整發(fā)射頻率。系統(tǒng)的控制程序流程圖如圖5 所示。

4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)連接好后，進(jìn)行測(cè)試。采用普通調(diào)頻廣播收音機(jī)收聽無(wú)線話筒發(fā)射的信號(hào)，距離15 米內(nèi)音頻信號(hào)無(wú)明顯失真前提下，用示波器測(cè)量無(wú)線話筒的信號(hào)發(fā)射端載波信號(hào)頻率。測(cè)量結(jié)果如表1 所示。

測(cè)得無(wú)線話筒實(shí)現(xiàn)了載波頻率在76MHz 至108MHz 頻率范圍內(nèi)的FM 調(diào)制信號(hào)發(fā)射。所測(cè)得的載波頻率與設(shè)置載波頻率有10-20kHz 的誤差，誤差在允許的范圍之內(nèi)。發(fā)射頻率可調(diào)，調(diào)節(jié)間隔0.1MHz時(shí)，接收端能夠無(wú)明顯失真接收。

在信道占用情況下，如兩個(gè)話筒相互存在干擾或存在其他信號(hào)源干擾時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)增加或降低發(fā)射信號(hào)載波頻率的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)規(guī)避干擾信號(hào)，并且響應(yīng)時(shí)間小于1 秒。

表1 話筒載波頻率測(cè)試

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的無(wú)線話筒設(shè)計(jì)方案中無(wú)線話筒的發(fā)射頻率在76 MHz 到108 MHz 頻率范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，精密度可達(dá)0.1 MHz，可以有效降低干擾，提高發(fā)射信號(hào)的穩(wěn)定性。通過(guò)靜音關(guān)閉功能達(dá)到低功耗設(shè)計(jì)的目的，最大化的減少電能的消耗，起到環(huán)保、節(jié)能的功效。本設(shè)計(jì)可作為高等院校數(shù)字化教學(xué)的無(wú)線話筒使用，還能用于建立小型的通訊系統(tǒng)，具有一定的實(shí)用功能。

圖5 主程序流程圖