FM无线话筒的制作实验指导书

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1、FM无线话筒的制作实验指导书浙江大学宁波理工学院信息科学与工程分院2010年6月一、实验目的1、了解变容二极管直接调频的电路组成和电路的工作原理。2、掌握调频器的调制特性及其测量方法。3、掌握FM无线话筒的制作和调试方法。二、实验内容实现一个中心频率为68MHz的FM无线调频话筒。图1是FM无线话筒的框图。话筒输出的音频信号被低频放大电路（AFAMP：AudioFrequencyAMP）放大，通过频率调制（FM：FrequencyModulation）电路变换为FM波。FM波再进一步经过高频放大电路（RFAMP：RadioFrequencyA

2、MP）进行功率放大，就可以作为电波由天线飞向天空。这个框图中最重要的部分就是频率调制部分。频率调制电路FM波高频放大电路电容性话筒低频放大电路天线电波声音AFAMPFM（LC振荡）RFAMP图1FM无线话筒的框图三、材料和仪器设备1、电路板和所需元器件2、万用表3、电烙铁等焊接工具4、示波器5、频率计四、实验原理1、频率调制的原理（FM）用调制信号去控制高频载波的频率称为调频（FM）。调频信号的时域分析：设高频载波为（1）为简单起见，假设调制信号为单音，其表达式为（2）调频定义为高频载波的瞬时频率随低频调制信号的变化规律而变化，则有（3）kf

3、是由电路决定的常数。图2表示了瞬时频率的变化曲线。图中有三个频率量，一是载频wc，它是没有受调制时的载波频率。二是最大频偏Dwm=kfVWm，它表示瞬时频率对载频wc的最大偏移，它是瞬时频率摆动的幅度。电路决定后，它仅取决于调制信号的幅度大小，而与调制信号的频率无关。三是调制频率W，它表示了受调制的信号的瞬时频率变化的快慢，一般满足W<

4、且反比于调制信号的频率。因此，调频波的表达式为（6）定义最大相移Djm为调频指数mf，即（7）因而调频波又可写为（8）根据调频波的定义，调频波的瞬时频率与调制信号成正比。它的瞬时相位与调制信号的积分成正比，由此可以得到两种产生调频波的方法。一是直接调频法，见图2（a）所示，用调制信号直接控制振荡器的频率，使振荡频率跟随调制信号变化。二是间接调频法，见图2（b）所示，将调制信号的积分值去控制调相电路，使调相电路的输出相位与控制信号成正比，由于频率是相位的微分，因此输出信号vo（t）的频率与调制信号vW（t）成正比，从而实现了调频。振荡器调频波调

5、制信号vW(t)晶体振荡器调相器积分器Vcmcoswctvo(t)vW(t)(a)直接调频法(b)间接调频法图2产生调频波的方法1、直接调频直接调频电路就是一个振荡器，其振荡频率取决于电路中的电抗元件L和C的数值，用调制电压控制某个电抗元件的值就可以控制振荡器的频率，这就是直接调频的工作原理。受控的电抗元件可以是电感或电容，但最常见的是变容二极管。变容二极管是利用二极管在反向偏置条件下，势垒电容对外加电压而变化的一种器件。变容二极管的符号见图3所示，它在工作时的基本特点是：①二极管反向偏置，外加电压变化时二极管应始终保持不导通。②结电容Cj与

6、外加电压的变化规律见图3和公式（9）所示(9)式中Cj0是偏置为零时的电容值，VB是势垒电位差（一般为0.5V），n是电容变化指数（由工艺决定）。Cj0CjQtvc(t)VDQ0CjVDVBCj(t)图3变容二极管电容Cj特性1、FM调频电路图4是使用LC振荡器的FM调制电路。它是通过改变并联在变形考毕兹型振荡电路线圈上的电容器Ct的值，振荡频率将降低；如果减小它的值，振荡电路就升高。因此，设定Ct变化中间值的振荡频率为载波频率，那么就能够产生以载波频率为中心偏移的FM信号。图4采用LC振荡器的FM调制电路2、FM调频话筒的电路设计①无线话筒

7、的设计指标为了能够用FM收音机进行接收，设计指标中频波频率设定为68MHz。电源用2节5号干电池（串联3V）。图5是设计的FM无线话筒的电路图。图5FM无线话筒的电原理图（P1为普通驻极体话筒。有FM调制用和RF放大器用两个三极管，其fT在400MHz-500MHz以上。注意，LC振荡电路周围的电容器要采用温度补偿型）②话筒和AF放大器话筒采用普通双引脚驻极体话筒。这种话筒内置FET阻抗变化器。输出端与电源间接2.2KΩ的电阻（负载电阻），能够得到mV级的输出电压。③FM调制电路的构成如前所述，FM调制电路利用变容二极管来控制变形考毕兹型振荡

8、电路的振荡频率。振荡电路的晶体管Q1采用fT=700MHz的高频放大晶体管H9018（也可以使用fT在400MHz以上的其他型号的晶体管）。表1列出了H9018的参