GPT-4o给出的设计方案：

一、设计任务 设计一个短距离无线话筒扩音系统，用于会场扩音。

二、系统要求

1. 调制方式与频段

   • 调制方式：模拟调频
   • 载波频率范围：88MHz至108MHz
   • 最大频偏：75kHz
   • 音频信号带宽：40Hz至15kHz
   • 天线长度：小于0.5米
   • 电源：2节1.5V电池供电

2. 通信参数

   • 频率间隔：200kHz
   • 通信距离：大于10米
   • 音频输出功率：0.5W

3. 功能

   • 实现手动分频，实现两只话筒与音箱同步工作，避免干扰或混频
   • 自动检测信道占用，并选择非干扰信道，响应时间小于1秒

三、设计步骤

1. 方案论证

在设计方案中选用调频（FM）调制方式，对于音频传输，FM调制方式由于其抗干扰能力强、信号质量好，非常适合无线话筒系统。频率范围选择在88MHz至108MHz之间，与常规FM广播频段一致，可以利用现有的接收设备进行接收。

2. 系统参数与设计

根据系统要求，设计的频率间隔200kHz，最大频偏75kHz，音频信号带宽40Hz至15kHz。电源设计为2节1.5V电池，天线长度小于0.5米。

3. 电路设计

在电路设计方面，包括以下关键部分：

• 调制电路：通过模拟电路实现音频信号调制（使用变容二极管变频技术）。
• 发送电路：高频功率放大电路，输出功率达0.5W。
• 接收电路：高频接收电路，解调音频信号输出，抗干扰能力强。
• 频率选择与控制：MCU控制频率合成器，通过旋钮或按键选择频段。

4. MCU功能设计

采用低功耗MCU进行频率选择和信道检测。比如使用STM32F103系列MCU，代码实现频率选择和检测。

主要功能的C代码示例：

#include "stm32f10x.h"

void init_freq_synth(void) {
    // 初始化频率合成器
}

void set_frequency(uint32_t freq) {
    // 设置频率合成器的频率
}

int detect_channel(void) {
    // 自动检测信道占用
    return 1;  // 返回可用信道
}

int main(void) {
    uint32_t freq = 88000000; // 初始频率88MHz
    
    init_freq_synth();
    
    while(1) {
        if(detect_channel()) {
            set_frequency(freq);
            // 其他工作
        }
        else {
            freq += 200000; // 增加200kHz，尝试下一个频点
        }
    }
}

5. 测试方案

测试整体系统，包括：

• 发送频率稳定性
• 接收范围和音质效果
• 自动信道检测的反应时间和准确性

6. 报告撰写

• 提供完整的电路图和详细设计文档
• 结果分析与改进建议
• 包括测试数据和结果分析

七、总结

该系统的难点在于频率选择的准确性和信道检测的实时性。通过合理的电路设计和MCU的精确控制，可以有效地实现会议室无线话筒的扩音需求。

这个题目考察的主要知识点：

1. 无线通信原理：了解FM调频方式、载波频率、频偏、带宽等基本概念。
2. 电路设计：包括调制和解调电路、高频功率放大电路、频率合成器等；掌握模拟和数字电路的组合应用。
3. 天线设计及电磁兼容：根据频率和传输距离要求，设计符合标准的天线，保障信号传输质量。
4. MCU应用：使用MCU控制频率合成器，进行频率选择和信道检测，低功耗设计等。
5. 系统测试与调试：包括频率稳定性、接收范围、抗干扰能力等指标的测试方法和数据分析。
6. 报告撰写与规范：能整理设计文档、绘制原理图、撰写测试报告，具备良好的文档编写能力。