基于QN8035 和QN8027 的无线话筒设计

沈毅斌，毕春艳

（四川大学锦江学院电气与电子信息工程学院, 四川眉山，620860）

0 引言

因为没有传输线的限制，相较于有线话筒来说，无线话筒充分应用于会场、演讲、剧场等公共场合。但是由于技术和水平的限制，无限话筒的发射功率，发射距离，以及无线话筒的稳定性都是需要考虑的问题。

基于QN8035 和QN8027 设计高灵敏度，抗干扰性强的无线话筒，可以通过话筒内部传感器收集微弱的信号，再经过内部的放大电路将信号放大，之后将音频信号调制到高频信号，可以增强信号的抗干扰能力，又经过高频功放电路，增强信号传输的功率来加大发射距离，最后利用设备连接的天线发射出去，从发射的功率，发射距离以及其稳定性来进行无线话筒的改良[1-4]。

1 结构设计

本文提出的无线话筒设计方案主要由基于QN8027 芯片设计的信号发射模块、基于QN8035 芯片设计的信号接收模块以及单片机控制模块组成。其中信号发射模块包括麦克风音频采集电路、FM 信号调制及射频功放电路；信号接收模块包括FM 信号解调及滤波放大电路、音频信号检测电路等。系统结构如图1 所示。

图1 系统结构图

2 硬件设计

2.1 发射模块电路

信号调制利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。本模块采用性能高、耗能低、立体声调频发射芯片QN8027 进行设计。QN8027 的音级频响范围为50Hz 至18kHz，发射频率范围为76.0MHz 至108.0MHz，发射功率为100mW，3.0V～5.0V 工作电压，在开阔地带测得覆盖半径为100 米。设计的电路具备FM 信号发射、信道自动检测，以及自动搜索频道等功能[1]。电路如图2 所示。

图2 信号调制电路

通过基于LPA4809 设计的功率放大电路对发射信号的功率进行放大，电路图如图3 所示。

图3 发射信号功率放大电路

2.2 接收模块电路

信号接收采用高频功放电路与超外差接收机电路结合，通过射频放大电路放大信号，利用混频器改变载频，中频放大器滤除上变频分量，选择下变频分量进行放大。本模块采用QN8035 芯片对信号进行接收及解调。QN8035 支持I2C总线控制，能够接收频率为60MHz 到108MHz 的FM 信号，供电电压2.7V～5.0V，具有自适应噪声消除、待机模式功耗低、灵敏度高的特点[4]。接收解调电路图如图4 所示。

图4 信号接收及解调电路

3 软件设计

基于单片机技术的控制模块主要用于设置发射信号频率，以及在发生信道干扰的情况下实现自动调整发射频率的功能。系统开机后首先由接收模块接收76MHz 至108MHz频率范围内已有频率，并存储频率信息。然后设置本系统的信号发射频率，若发射频率与存储的已有频率出现冲突，则自动调整发射频率。系统的控制程序流程图如图5 所示。

4 系统测试

系统连接好后，进行测试。采用普通调频广播收音机收听无线话筒发射的信号，距离15 米内音频信号无明显失真前提下，用示波器测量无线话筒的信号发射端载波信号频率。测量结果如表1 所示。

测得无线话筒实现了载波频率在76MHz 至108MHz 频率范围内的FM 调制信号发射。所测得的载波频率与设置载波频率有10-20kHz 的误差，误差在允许的范围之内。发射频率可调，调节间隔0.1MHz时，接收端能够无明显失真接收。

在信道占用情况下，如两个话筒相互存在干扰或存在其他信号源干扰时，系统可以通过增加或降低发射信号载波频率的方式实现自动规避干扰信号，并且响应时间小于1 秒。

表1 话筒载波频率测试

5 结束语

本文提出的无线话筒设计方案中无线话筒的发射频率在76 MHz 到108 MHz 频率范围内进行设置，精密度可达0.1 MHz，可以有效降低干扰，提高发射信号的稳定性。通过静音关闭功能达到低功耗设计的目的，最大化的减少电能的消耗，起到环保、节能的功效。本设计可作为高等院校数字化教学的无线话筒使用，还能用于建立小型的通讯系统，具有一定的实用功能。

图5 主程序流程图