无线调频功放的设计与制作

2013-12-10江都职教集团电子信息工程系李雪梅

电子世界 2013年6期

江都职教集团电子信息工程系李雪梅

电子类专业课程课程难度较大，所涉及到的理论知识也比较多，职业学校的学生对于理论知识的掌握具有一定的难度，同时学生对于实践操作具有较强的兴趣。根据这样的情况，结合学生的认知规律以及教学内容的需求，设计无线调频音响作为教学过程中的学习载体，其中涉及到高频振荡电路、调制电路、功率放大电路、混频以及信号处理等多个电路，无线调频音响具有知识覆盖完整，可操作性强等多个方面的优点，对于有效提升职业学校学生的学习积极性以及学习效果具有重要的作用。

1.无线调频音响总体设计

FM无线功放在实际生活中具有重要的应用。其主要功能就是将低频话音信号转换为高频调频波进行无线发送，本FM无线话筒可以通过常见的调频收音机接受，经过实际工作监测，接受效果较好，有效距离大于15m，话音也较为清晰。无线调频话筒的总体设计图如图1所示。

2.FM无线发射机的设计与制作

FM无线发射机主要是由调频电路以及功率放大电路构成。对于较为简单的产品一般都将调频以及功率放大集成在一个电路中。在电路中采用了以9018构成的三点式谐振放大电路。驻极话筒在感测到不同的声波信号的时候，其电阻值发生相应的变化，由此改变了放大电路的静态工作点。因此谐振电路的输出频率便在某一个中心频率点附近进行变化，形成调频。

在电路原理分析完成的基础上，以进行PCB的设计，该项目PCB设计属于较为简单的电子产品，电路原理简单，电路板较小，同时电路板涉及到相关的元器件也比较少。按照一般的工程设计要求，采用直观的人工布线的方法进行设计。同时由于本电路中回路中的电流较大，所以采用大面积的铺铜达到减小铜线阻抗，改善电路性能的目的。对于发送天线部分也要能够进行适当处理，保证信号的发送距离。本设计中采用的FM无线发射机电路原理图以及PCB如图2所示。

3.收音机接受信号以及输出功率放大部分电路的设计制作

收音机主要是完成对于调制信号的接受、选择以及放大等方面的处理。无线发射机的所发送的调频信号在收音机的接受天线中感应为感应电动势，并与本振信号进行混频输出中频信号，通过小信号谐振放大电路将中频信号实现放大（同时起到放大以及选择的功能），在通过包络检波器实现低频信号的选择，最后通过信号放大电路以及功率放大电路实现低频信号的输出。在本项目的设计中考虑到实际应用以及对于学生专业技能的培养，在收音机完成信号的处理后，需要设计功率放大电路完成信号的放大，项目中采用了集成功率放大器构成的功率放大器，采取双输入的方案，工作性能良好。集成功率放大器的电路原理图如图3所示。

4.无线调频功放实物的制作与调试

图1 无线FM话筒工作框图

图2 FM无线话筒的电路原理图以及PCB图

调试工作遵循的一般规律为：先调试部件，后调试整机；先内后外；先调试结构部分，后调试电气部分；先调试电源，后调试其余电路；先调试静态指标，后调试动态指标；先调试独立项目，后调试相互影响的项目；先调试基本指标，后调试对质量影响较大的指标。电源电路调好后，可以进行其他电路的调试，这些电路通常按单元电路的顺序，根据调试的需要及方便，由前到后或由后到前地依次接通各部件或印制电路板的电流，分别进行调试。首先检查和调整静态工作点，然后进行各参数的调整，直到各部分电路均符合技术文件规定的各项指标为止。本设计中，最为重要的就是无线发射机电路的工作性能，要求其输出的高频调频波能够有效地实现电信号的传输，功率放大电路则主要影响了产品的工作效果。在产品的调试过程中，也可以借助于虚拟的实验环境进行调试分析。目前广泛使用的Multism软件可以对电路进行多种工作性能的分析，对于电路的调试以及性能分析具有重要的意义。整机实物图如图4所示。

5.结论

无线调频功放作为一个较为综合但是难度不大的电子产品所涉及的电子技术知识模块较多，能够在一定程度上反映学生对于电子技术的掌握情况。采用这样的产品作为教学过程中的载体对于有效提升学生的专业能力以及学习积极性具有重要的意义。产品设计采用模块化的设计思维，便于产品的设计制作过程与课程知识模块之间的联系，也有利于产品综合性能的测试分析。