基于QN8035 和QN8027 的無線話筒設計

沈毅斌，畢春艷

（四川大學錦江學院電氣與電子信息工程學院, 四川眉山，620860）

0 引言

因為沒有傳輸線的限制，相較于有線話筒來說，無線話筒充分應用于會場、演講、劇場等公共場合。但是由于技術和水平的限制，無限話筒的發射功率，發射距離，以及無線話筒的穩定性都是需要考慮的問題。

基于QN8035 和QN8027 設計高靈敏度，抗干擾性強的無線話筒，可以通過話筒內部傳感器收集微弱的信號，再經過內部的放大電路將信號放大，之后將音頻信號調制到高頻信號，可以增強信號的抗干擾能力，又經過高頻功放電路，增強信號傳輸的功率來加大發射距離，最后利用設備連接的天線發射出去，從發射的功率，發射距離以及其穩定性來進行無線話筒的改良[1-4]。

1 結構設計

本文提出的無線話筒設計方案主要由基于QN8027 芯片設計的信號發射模塊、基于QN8035 芯片設計的信號接收模塊以及單片機控制模塊組成。其中信號發射模塊包括麥克風音頻采集電路、FM 信號調制及射頻功放電路；信號接收模塊包括FM 信號解調及濾波放大電路、音頻信號檢測電路等。系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構圖

2 硬件設計

2.1 發射模塊電路

信號調制利用頻率和相位之間的關系，將調制信號進行適當處理后，再對高頻振蕩進行調相，以達到調頻的目的。本模塊采用性能高、耗能低、立體聲調頻發射芯片QN8027 進行設計。QN8027 的音級頻響范圍為50Hz 至18kHz，發射頻率范圍為76.0MHz 至108.0MHz，發射功率為100mW，3.0V～5.0V 工作電壓，在開闊地帶測得覆蓋半徑為100 米。設計的電路具備FM 信號發射、信道自動檢測，以及自動搜索頻道等功能[1]。電路如圖2 所示。

圖2 信號調制電路

通過基于LPA4809 設計的功率放大電路對發射信號的功率進行放大，電路圖如圖3 所示。

圖3 發射信號功率放大電路

2.2 接收模塊電路

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

圖4 信號接收及解調電路

3 軟件設計

基于單片機技術的控制模塊主要用于設置發射信號頻率，以及在發生信道干擾的情況下實現自動調整發射頻率的功能。系統開機后首先由接收模塊接收76MHz 至108MHz頻率范圍內已有頻率，并存儲頻率信息。然后設置本系統的信號發射頻率，若發射頻率與存儲的已有頻率出現沖突，則自動調整發射頻率。系統的控制程序流程圖如圖5 所示。

4 系統測試

系統連接好后，進行測試。采用普通調頻廣播收音機收聽無線話筒發射的信號，距離15 米內音頻信號無明顯失真前提下，用示波器測量無線話筒的信號發射端載波信號頻率。測量結果如表1 所示。

測得無線話筒實現了載波頻率在76MHz 至108MHz 頻率范圍內的FM 調制信號發射。所測得的載波頻率與設置載波頻率有10-20kHz 的誤差，誤差在允許的范圍之內。發射頻率可調，調節間隔0.1MHz時，接收端能夠無明顯失真接收。

在信道占用情況下，如兩個話筒相互存在干擾或存在其他信號源干擾時，系統可以通過增加或降低發射信號載波頻率的方式實現自動規避干擾信號，并且響應時間小于1 秒。

表1 話筒載波頻率測試

5 結束語

本文提出的無線話筒設計方案中無線話筒的發射頻率在76 MHz 到108 MHz 頻率范圍內進行設置，精密度可達0.1 MHz，可以有效降低干擾，提高發射信號的穩定性。通過靜音關閉功能達到低功耗設計的目的，最大化的減少電能的消耗，起到環保、節能的功效。本設計可作為高等院校數字化教學的無線話筒使用，還能用于建立小型的通訊系統，具有一定的實用功能。

圖5 主程序流程圖