摘要：本参赛小组设计并制作了短距无线话筒扩音系统，实现了30米范围内的语音信号调频发射，并自制接收机对工作在不同频点上的无线话筒信号解调接收，通过手动控制实现分别对两只话筒扩音或混声扩音。该系统发射部分以RDA5820射频调制解调IC为核心，合成FM信号载波，并使用内置调制器对输入信号进行FM调制，经由末级放大器发射信号。接收机通过FM收音机对该信号进行解调，解调信号输入INA128 差分放大电路实现混声扩音。经测试，该系统测试数据满足绝大部分设计要求，并且具有成本低廉、便于携带、硬件功耗低等优点。 作品照片：
一、系统方案 本系统由发射系统和接收系统两部分组成，其中发射部分由RDA5820调制解调器模块、驻极式话筒驱动模块、MCU模块组成；接收系统由调频收音机、混频模块、功率放大模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1FM调制方案的选择 方案一：使用锁相环调频电路实现FM调制 使用ADF4351集成锁相环芯片产生FM载波信号，将环路滤波器的输出电平与待调制信号通过运放相加后控制VCO震荡频率变化，从而实现FM调制信号的产生。但是ADF4351调试复杂，造价昂贵，而且此电路需要锁相环工作在失锁状态，不能保证稳定工作，故不采用此方案。 方案二：压控振荡器实现间接调频 使用变容二极管与晶振串联，通过带调制信号电压控制压控二极管电容变化，改变振荡电路工作频率，再在后级电路进行多次倍频，从而实现在88MHz~108MHz的FM调制。但该方案利用晶体振荡器的特性进行FM调制，调制带宽较窄，不适合进行宽带音频调制。 方案三：使用集成FM调制解调IC RDA5820实现FM调制，该芯片灵敏度高、噪声小、抗干扰能力强、外接组件少，载波稳定，可以最高配置3dBm发射功率，满足题目10米发射距离要求。且内置LDO调整，低功耗，适应超宽电压使用范围，能够由干电池直接驱动。 综合以上三种方案，选择方案三可以较好的满足题目的发射要求。
1.2信道占用检测方案 方案一：使用AD4351锁相环与AD835混频器对接收到的信号进行下变频，再通过AD8318有效值检测芯片进行功率检波，若使用4351对频段内信道进行扫描并逐一排查，便能实现信道占用的检测。但是该方案需要多个模块级联，调试难度较大，况且该系统的功耗并不适合使用干电池供电，故不采用此方案。 方案二：使用飞利浦TEA5767收音机模块进行扫频检测，该芯片内置PLL功能，通过配置寄存器参数，可以实现FM波段的全频段扫描，借助寄存器中断控制位可以获取当前信道占用信息。但该芯片发布时间较早，外围电路较为复杂，故不使用此方案。 方案三：使用RDA5820芯片实现各信道的RSSI参数读取，并通过单片机设置阈值进行判定，结果较为准确。而且，RDA5820单芯片即可实现FM信号的发射与接收，避免了多芯片共用天线等设计难题。 所以，我们选择方案三作为信道占用检测的解决方案。 1.3接收机设计方案 方案一：使用索尼公司的CAX1238集成收音机芯片进行FM信号解调，该芯片集成了FM与AM的立体声解调功能，支持调节左右声道平衡，搭建外围电路即可工作。后级使用NE5532加法电路与LM386功放电路驱动扬声器。 方案二：将成品收音机进行改造，使用INA128精密仪表放大器对两部收音机的解调信号做加法运算，后级使用TDA2030功放模块进行功率驱动，实现最高18W的音频功率输出。 考虑到时间限制，在此我们选择方案二。
1.4MCU的选型 方案一：STC1285C52。51系列单片机的价格较为低廉，应用范围广。但是由于其闪存只有8K，且IO口较少，处理速度较慢，故不采用此方案。 方案二：STM32F103RBT6。STM32F103RBT6具有高性能，低成本，低功耗的优点，体积小符合便于携带的要求，且工作频率高达72M，拥有大量IO口，符合我们的设计要求，本系统使用两节干电池产生的3V直流供电。 综合以上两种方案，选择方案二。
二、系统设计与实现 2.1FM调制带宽计算 2.2硬件架构图 2.3FM收发电路 使用RDA5820单片集成方案，实现收发共用天线，内置PA出可获取3dBm的发射功率，可辨识最小输入信号可低至0.007V. 2.4音频功放设计 在高保真放音电路中，一般采用的是高、低音分别可调的音调控制电路。一个良好的音调控制电路，要求有足够的高、低音调节范围，同时有要求在高、低音从最强调到最弱的整个过程中，中音信号（一般指1kHz）不发生明显的幅值变化，以保证音量在音调控制过程中不至于有太大的变化。音调控制电路大多由RC元件组成，利用RC电路的传输特性，提升或衰减某一频段的音频信音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类
三、程序设计 3.1程序功能描述 （1）FM发射频率设定 （2）FM发射功率设定 （3）信道RSSI读取 （4）信道冲突检测 （5）发射接收模式切换
3.2程序流程图 四、测试方案与测试结果 4.1测试方案 （1）硬件测试：单独测试各个模块，观察记录结果，并对模块进行修正。 （2）软件测试：软件对代码进行仿真测试。 （3）软硬件联调：软件下载至STM32单片机中，并连接硬件电路调试。
4.2测试仪器 测试仪器名称和型号规格见表1所示。 表1 测试仪器表 篇幅有限，测试结果与PCB原理图见附件
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