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南宁职业技术学院信息工程学院

毕 业 设 计 报 告

课题名称：无线话筒的电路设计与制作

二级学院：信息工程学院

专 业： 移动通信技术

班 级： 12 通信 1 班

学生姓名：罗华伟 李挺 郭星 吕德龙 王开部

学 号： 1202110120 1202110122 1202110119 1202110118 1202110121

指导教师：安建生

日 期： 2014 年 11 月 16 日

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摘要

随着科技的飞速发展，人们对生活的追求也在不段的提高。而在各个领域中有线话筒已

经不能很好的满足人们在各方面的使用了，这时人们就迫切需求一种时尚便捷且不受有线距

离约束的无线话筒。

无线话筒实际上就是一台小功率的无线电高频发射机，因其具有体积小、重量轻、电路

简单、成本低、无电缆传送等特点，因而得到了灵活广泛的应用。无线话筒按调制方式可分

为调频式和调幅式，前者由于具有通频带宽、动态范围大、传输距离远和抗扰性强等特点，

所以应用较多。 简易无线话筒的设计与实现结合了高频电子技术、电子线路设计、模拟电

子技术等知识点。

通过设计及实现这个课题，既可以在实践中巩固许多知识点，又可以根据自己的兴趣开

发新功能，从而学习到新的知识点。

关键词：无线话筒 高频发射机 电路设计 调制

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目录

摘要................................................................................................................................ 2

目录................................................................................................................................ 3

前言................................................................................................................................ 4

第一章 无线话筒发展历程.......................................................................................... 5

1.1 无线话筒的发展历程 ........................................................................................ 5

1.2 无线话筒分类 .................................................................................................... 5

第二章 无线话筒的原理.............................................................................................. 7

第三章 无线话筒的电路设计与仿真.......................................................................... 8

3.1 电路设计 ............................................................................................................ 8

3.2 元器件选择及说明 .......................................................................................... 11

第四章无线话筒的制作.............................................................................................. 13

第五章测试与方案选择.............................................................................................. 14

结论.............................................................................................................................. 15

致谢.............................................................................................................................. 16

参考文献...................................................................................................................... 17

附录.............................................................................................................................. 18

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前言

信息传输是人类社会生活的重要内容。从古代的烽火到近代的旗语，都是人

们寻求快速远距离通信的手段。直到 19世纪电磁学的理论与实践已有坚实的基

础后，人们开始寻求用电磁能量传送信息的方法。 通信（Communication)作为

电信（Telecommunication) 是从 19世纪 30年度开始的。面向 21世纪的无线通

信，无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码、接入技术、网络技术、抗衰

落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用的发展更是一日千里，简易无线

发射网络。正是这些电路的基础，设计与调试发射电路能使我们快速步入电子设

计的大门。 几乎每个电子爱好者都有利用无线电的雄心壮志，不论遥控一架飞

机或者与外界通讯，都表达他们发射的期望讯号。 这介绍的一部发射机，十分

适用初学者，造价低廉，输出功率不超过 5－8mW，发射范围在房屋区可至 300

米左右，显示其灵敏度和清晰度俱佳，电路设计中最富挑战性的部份就是只需用

3V电源和半波天线便有如此的发射能力。另外，由于电路需要的零件十分之少，

故可将之安放在一个火柴盒（比国内－般火柴盒大一些）里，作为窃听器，可谓

神不知、鬼不觉，不过，并非限于这方面用途上，可将之安置在婴孩房、闸门或

走廊通道，监视实际情况，此外亦可当作为夜间保安装置。电路之电流损耗少于

5mA，用两枚干电池可连续工作80至100小时之间。电路在正常工作下非常稳定，

频率漂移极小，测试：工作 8小时之后，仍不需再校接收机。唯一影响输出频率

是电池的状况，当电池老化时，频率有轻微改变。通过此设计，学习有关 FM发

送，可了解其优越的地方，特别它产生无噪声的极高质讯号，即使利用低功率发

送，也很容易取得良好的范围

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第一章 无线话筒发展历程

1.1 无线话筒的发展历程 无线话筒从最初简易的一个无线调频发射器和无线调频接收器到目前

的采用专用的 PLL（频率锁相环）技术，大约经历了三个阶段。

1.简易调频发射与接收

当时，人们为了摆脱话筒线缆的羁绊，想到了类似于调频广播的发射接

收原理，通过话筒的换能原理及音频→调制→放大→发射过程，然后通过调

频收音机或专用接收机（特殊频点）接收、放音。可以想见，其音质、稳定

性、抗干扰能力等均不能满足实际使用的需要。

2.石英振荡的调频发射与接收

由于采用电子电路产生的 RC或 LC振荡，其振荡频率的稳定性受到环境

的影响是很大的，其频率也不可能很高，一般只能在二、三百兆赫以下，在

这样的频段，极易受到其它信号的干扰，此时便出现了采用石英振荡体的发

射与接收电路。大家知道，石英晶体的振荡频率是非常稳定的，由它组成的

无线话筒发射与接收器，工作起来就稳定多了，同时，其工作频率可在 V段

（30MHZ-250MHZ），U 段（200-1000MHZ）内，外界干扰信号不严重，给无线

话筒的使用带来了较好的效果。

在使用上，由于石英晶体的振荡频率不可调，因此对于一套无线话筒来

讲，其接收和发射频率是固定的，且要求一一对应，不怎么方便，假如在某

地刚好在这一频点上存在干扰，该无线话筒就无法使用了。

3.采用 PLL接收的无线话筒

PLL是频率相位锁定环路的英文字头缩写，在无线话筒的发射接收中，

采用频率合成的方式，可以在一个频带内，满意地接收信号，在此频带内，

还可以任意切换工作频道。理论上，在一个 24MHZ的频带内，如果以 1MHZ

作为频道解析度，则可以切换 25个频道；如果以 125KHZ，则可以切换 193

个频道，至于频道数的多少与接收机的频宽及频道解析度有关。在实际使用

中，要兼顾多方面的因素，但可以肯定的是，采用 PLL技术的无线话筒，其

接收频道是可调的，而且不止一个，这给使用上带来了很大的灵活性，发射

机与接收机也可以随意组合，只有在一个频宽范围内，工作频道可随时切换，

避免干扰。

目前市面上第一种类型的无线话筒已淘汰，只在一般的实验中采用。第

二种类型也只在中低端产品中或老产品中存在，大量使用的是采用 PLL技术

的无线话筒。

1.2 无线话筒分类 依不同的定义，无线话筒可区分为许多不同的类型。

1． 依发射使用频率而区分：

a. FM 无线话筒：俗称 FM是指 FM 88-108MHz国际调频广播频段。早期

消费性无线话筒是利用 FM收音机来接收，系统简单，成本低廉，但因使用

效果，有能满足专业品质的要求。

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b. VHF无线话筒：又分为低频及高频段两类型，前者使用 VHF50MHz的

频段，因频率较低，使用天线长度太长，又最容易受到各种电器杂波的干扰，

因此这一类型的产品，目前已经被高频段所取代而逐渐从市场上消失。后者

使用 VHF200MHz的频段，因频率较高，使用天线较短，甚至可以设计成隐藏

式天线，方便，安全又美观，受电器的杂波干扰又大为减少，电路设计极为

成熟，零件普及价格低廉，所以成为当今市场上的热门机种。

2． 依接收方式而区分：

a. 主动选讯接纳无线话筒体系(True diversity receiving wireless

system)：由于电波舆中会发生"死角"(Dead-point)的物理现象使接纳机的

声响输出，发生时断时续或不安稳的缺陷，为了处置这种缺陷，专业用的机

种必须选用双天线及双调谐器的"主动选讯接纳"(Automatic switching

diversity receiving)方法来改善。

b. 非主动选讯无线话筒体系(Non-diversity receiving wireless

system)：由于上述机型的电路描绘杂乱精细，安装较难，本钱较高，普通

贱价的机型就没有选用主动选讯的描绘，所以也无法消除无线话筒在运用中

发生声响中止的缺陷。这种机种当然不能契合专业场合运用的基本恳求。

3． 依振荡方式而区分：

a. 石英锁定（Qualtz LOCked）机种：以石英振荡器产生发射与接收精

确稳定的固定频率，电路简单，成本低廉，是当今无线话筒的标准电路设计。

这种类型的话筒及接收机只固定单一个频率配对使用，无法改变或调整使用

频率。

b. 相位锁定频率合成（PLL Synthesized）机种：为了避免无线话筒在

使用中遇到其他讯号的干扰而无法使用，或为了同时使用多支话筒的场合，

需要随时方便又快速的改变频道，于是采用 PLL的电路设计，来达到这种功

能的要求。

4． 依接收机频道数而区分：

a. 单频道机种：在一个接收机的机箱内只装配一个频道的非自动选讯

或自动选讯接收机，前者在台湾几乎没有市场，但是外销市场因价格最便宜，

却是一项（大色货）。后者因使用简单，特性稳定，是适合专业场合多频道

同时使用，避免讯号干扰的最佳机种。

b. 双频道机种：在一个接收机的机箱内，装配两个频道的非自动选讯

或自动选讯接收机，充分利用机箱的空间，降低成本。前者就是所谓"亚洲

战斗机种"的机型，因为设计简单，成为台湾量产低价位厂商的主要机种。

后者因为机构及电路复杂，内部互相干扰的处理及天线混合匹配不易，只有

少数在生产专业机种的厂商才有的机型。

c. 多频道机种：在一个接收机的机箱内，装配四个频道以上的接收机，

大都采用模组化接收模组的机构设计。主要适用于装架式专业机种的使用场。

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第二章 无线话筒的原理

无线话筒原理框图如图 1所示,由话筒头、高频振荡器(载频)、调制器 、放

大器和天线组成,话筒头接收声音信号进行声电转换产生音频电信号 ,送至调制

器 、高频振荡器产生高频信号作为载波,在调制器内调制音频信号,经放大后由

天线发射接收设备通过天线接收到天线话筒发射的信号,在接收机中解调,分离

出音频信号经功率放大器放大,送扬声器播放。

图 1

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第三章 无线话筒的电路设计与仿真

3.1 电路设计

电路图最初的设计思路是通过大一时电路模拟设计课程中学习到的电

路知识，再结合区图书馆查询书籍期刊与网上查询资料，在跟指导老师与小

组成员的讨论设计出的简单的无线话筒的设计图，然后用 Multisim软件仿

真得出的

最后使用 protel 99se制做 pcb板。

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows为基础的仿

真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图

的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 NI

Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效

地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim 中完整的器件库，可以快速创

建原理图，并利用工业标准 SPICE仿真器仿真电路。借助专业的高级 SPICE

分析和虚拟仪器，在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短

建模循环。与 NI LabVIEW和 SignalExpress软件的集成，完善了具有强大

技术的设计流程，从而能够比较仿真数据及实际建模测量。通过 Multisim

和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原

理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

Multisim可以进行复杂模拟/数字电路的仿真。 Protel99SE是应用于 Windows9X/2000/NT操作系统下的 EDA设计软件，采用设计

库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及 3D模拟功能，

是一个 32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器

件设计等工作，可以设计 32个信号层，16个电源--地层和 16个机加工层。

最后我们通过小组跟指导老师讨论得出，制定两套方案。如下图。

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方案一：

频率范围：85MHz—108MHz

工作电压：1.5V –9V

发射半径：大于 20米

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方案二：

频率范围：70MHz—100MHz

工作电压：1.5V –9V

发射半径：大于 50米

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3.2 元器件选择及说明 电路图设计好了，那么下面就是元器件型号的选择了。

方案一中：MIC是驻极体话筒，它的作用就是感应空气中声波的微弱振动，

并输出跟声音变化规律一样的电信号。我们选用的是灵敏度较高的话筒，一

般可以输出几十毫伏以上的音频信号，这个信号足以调制下一级的高频振荡

信号的频率。R1是 MIC驻极话筒的偏置电阻，有了这个电阻，话筒才能输出

音频信号，这是因为 MIC话筒内部本身有一极场效应管放大电路，用来阻抗

匹配和提高输出能力等作用。C5是音频信号耦合电容，将话筒感应输出的声

音电信号专递到下一级。C2是 Q9018的基极滤波电容，一方面滤除高频杂音，

另一方面让 Q9018的高频电位为 0，对 50MHz以上的高频电路来说，Q9018

是一个共基极放大电路，这是最后能形成振荡的基础。因为振荡电路的基础

条件就是必须具备一定的增益，再就是具备合适相位的反馈（一般是正反馈）。

R2是 Q9018的基极偏置电阻，给 Q提供一个较小的基极电流，Q将会有一个

较大的发射极电流到过 R3。由于 R2、R3中的电流作用会在各自电阻上产生

压降并互相影响，结果会自动稳定在某一数值状态，这就是书上讲的射极跟

随器。R3是 Q9018的发射极电阻，这里起稳定直流工作点作用，和 C3还组

成了高频信号负载电阻作用，也是整个高频振荡回路的一部分。C8和 L组成

并联谐振回路，起到选择振荡频率的主要作用， 改变 C8的容量或者改变 L

的形状（包括圈数），可以方便的改变发射频率。C7是高频信号输出耦合电

容，目的是为了让高频信号变成无线电波幅射到天空中。因此，天线最好坚

直向上，长度最好等于无线电波频率波长（或者整数倍），四周应该开阔，

不要有金属物阻挡。C6是反馈电容，电路起振的关键元件就是它了。本电路

的高频状态时，集电极是输出，发射极是输入，输出信号通过 C6加到输入

端，产生强烈的正反馈，自然就产生振荡了。这实际上也就是书中所说的电

容三点式振荡电路。C1、C4是电源滤波电容，给交流信号提供回路，减小电

源的交流内阻。TX是信号输出端。

方案一

位置 名称 规格 数量

R1 电阻 2k2 1

R2 电阻 22k 1

R3 电阻 220 1

C1,C4,C5 瓷片电容 104 3

C2 瓷片电容 102 1

C3,C7 瓷片电容 30P 2

C8 瓷片电容 39P 1

C6 瓷片电容 10P 1

Q 三极管 9018 1

L 电感 1

MIC 驻极体话筒 1

TX 天线 细导线 1

Pcb板 万用板 1

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方案二中：其中 R1为话筒 MIC的偏置电阻，一般在 2K—5.6K选取。R4为集

电极电阻。R5为基极电阻，给 Q1提供偏置电流。R6为发射极电阻，起稳定 Q1

直流工作点的作用；Q2、R7、R8、C4、C5、L1、C6、C7组成高频振荡电路，R7

给 Q2基极提供偏流，C5和 L1振荡回路，改变其值可以改变发射频率，C4为反

馈电容，R8起稳定 Q2直流工作点作用，C7隔直流通交流电容；Q3、R9、R10、

L2、C10、C11组成高频功率放大电路。R9给功率管 Q3提供基极电流，C10和 L2

放大调谐回路，和振荡回路 C5和 L1调谐在同一频点时获得最大输出功率，发射

距离最远。

方案二

位号 名称 型号

数

量

R1、R4、R8 电阻 2.2K 3

R2、R3,R6,R10 33Ω 4

R5 1M 1

R7、R9 22K 2

C1,C2,C3,C13 瓷片电容 104 4

C4,C11 681 2

C5,C7,C10,C12 30 4

C6,C8 10 2

C9 103 1

C14 电解电容 33U 1

Q1 三极管 9014 1

Q2,Q3 9018 2

L1 4.5T 1

L2、L3 5.5T 2

W1 可调电阻 470K(500K) 1

插针 2针 1

3针 1

天线 50cm导线 1

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第四章无线话筒的制作 在商店采购会元器件后，应该妥善存放避免不必要的损坏，最后导致制

作完成后因个别细小的元器件问题影响最后成功。

由于高频线路中，导线间的干扰较大，为了减少干扰，焊接时要注意导

线尽量避免平行，且尽量减少接触等，接地线连接时要注意独立接地，以减

少干扰。电感不应该平行放置，以免造成互感干扰；天线与金属外罩不要接

触。为了提高制作效果，在安装制作前，我都用万用表筛选一下各个元件的

质量，有条件的话将各瓷片电容用电容表测量一下电容量，这样就万元一失

了。

安装的先后顺序是电感线圈、电阻、瓷片电容、高频三极管、话筒、

电池盒。

将电阻器、电容器等元件分类集中安装的目的是减少差错和防止元件的

丢失。将元器件的插装孔位请认真对照电路图来确定。三极管尽可能最后安

装的目的是尽量减少焊接中静电、热量对管子的损害，插装时注意极性同时

尽量贴近电路板。 驻极体话筒焊接应该注意正负极。电池正极片和负极簧

都插装在电池夹的相应处，并用黑色、绿色导线分别焊接在电源盒弹片上，

并引出焊接到电路板上。

焊接完毕时，要仔细检查电路是否有虚焊、假焊和短路的地方。电阻是

否有阻值接错的，柱极体的正负极是否正确，三极管的 e、b、c脚接对了没

有等。逐步分析，发现错误及时纠正，以免通电后烧坏元件。

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第五章测试与方案选择

因为我们设计的是 FM调频话筒，所以我们测试用的接收器为普通的调

频收音机。因为方案一的设计比较简单在最开始的第一次成品测试中我们选

用方案一开始进行的测试，发现虽然调频收音机可以接受到信号，但是音质

很杂随着距离的变远杂音跟强，还时常断断续续，有其他广播电台干扰的声

音接入。经过跟小组成员讨论，我们设计的话筒发出的频率在 85MHZ 左右，

而我们学校的广播台的频率是 85.5Mhz，但在在 80-90Mhz之间还有两个其他

电台，于是我们决定更改了电感线圈距离是频率维持在 87Mhz左右，得到了

稍微清晰的信号。随后我们设计整改并测试了方案二，经过第一次的测试经

验，我们把方案二的频率调整到 72Mhz，得到了很清楚的信号声音，这是因

为方案二有三个电感，三个三极管，所以能把频率降到 72Mhz得到更稳定的

信号。于是我们决定使用方案二。

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结论 在此次课程设计中，我充分体会到了熟练运用相关软件的重要性，不像

之前的数电课设，并没有多少工作在计算机里实现的，就仅仅画出了电路图

之后用元器件在面包板上搭电路就行了。此次课设绝大多数工作都高度依赖

计算机，从仿真到绘制原理图，再到编制 PCB 图，可以说每一步都很艰难，

每一步都是我们一步一个脚印结结实实踩下去的。我们付出了，当然，这一

切都在用调频耳机听到自己话筒的频率的那一瞬间得到了实现。

在第一次测试的时候，我们发现效果非常不好，只能勉强得到一些电流

音甚至都听不到。在长时间的调试无果后，我们还是选择放弃，再用备用元

器件，继续去机电学院的实验室洗板，做了一次有一次，虽然很累，但我们

也收获了更多的经验与知识，比如如何正确洗板，如何钻更好的孔，如何放

置多个电感，如何放置话筒天线等等。对于此次课题的话筒，调试的过程却

成为了课题中的重要的一环。在第一次对作品通电后，我们所做的第一件事

就是带上自己的调频耳机，在 85MHz~108MHz的频段中搜索话筒的频率。第

一次做的时候绝对是有种海里捞针的感觉，一点一点的提高耳机的频率，不

断地用手指敲击着 MIC,知道听到哪怕是微弱的声音为止才会放心的舒一口

气。总的来说，这次课设学到了不少东西。尤其对调频发射系统有了新的认

识，在焊接技术上有了长进，在分析和解决问题方面也明显看到自己的进步。

其他方面，对发射机的原理有了初步认识，并知道了怎样写总结论文，还体

会了成功的喜悦，可以说收益颇深。

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致谢 本篇论文是在安建生导师的悉心指导下完成的，从论文选题到完成论文

都浸透老师的大量心血和精力，老师渊博的知识、严谨的治学态度和求实精

神、忘我的工作作风、学术上的远见和生活上的平易近人，时刻激励着学生，

是学生毕生学习的榜样。值此论文完成之际，特向老师致以诚挚的感激和无

尽的敬意！ 最后还要感谢信息工程学院的领导与移动通信专业的领导的关

心与帮助，我们才能顺利的完成设计制作 。

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参考文献

1、黄智伟.无线发射与接收电路设计.北京航天航空大学出版社.2007年 7月 1

日第二版.

2、文光俊,谢甫珍,李建.无线通信射频电路技术与设计.电子工业出版社.2010

年 10月 1日.

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附录

方案一：

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方案二: