通信电子线路讲义剖析PPT学习教案

1、会计学1通信电子线路讲义剖析通信电子线路讲义剖析 掌握典型调角信号解调电路的功能、结构、工作原理、分析方法和性能特点。 了解数字调角信号解调方式及其实现电路。教学基本要求第1页/共52页9.1 概述输入调相波 : ( )coscosicmcpu ttmt0( )cosmu tt输出电压:输入调频波： ( )cossintcmcfu tutmt0( )cosmu tUt输出电压：第2页/共52页2. 鉴相器的主要技术指标第3页/共52页第4页/共52页9.2 鉴相器 通常可分为模拟电路型和数字电路型两大类。 在集成电路系统中，常用的有： 模拟乘法器构成的乘积型鉴相 数字门电路构成的门电路鉴相乘法

2、器回顾第5页/共52页一般来说u1和u2为正交关系，以取得正弦形鉴相特性。例如：)(cos111ttUucm22sinmcuUt12022ququiI ththKTKTu1 ：是输入的需解调的调相波。u2 ：是由u1变化来的，或是系统本身产生的与u1有确定关系的参考信号。乘法器低通滤波器u1u2ku1u2uo第6页/共52页当u1和u2均小于26mV时，根据模拟乘法器的特性，输出电流：01222qqiIuuKTKT1 2121cos()sinMMmmccK uuK U Uttt12112111sin()sin 2()22MmmMmmcK U UtK U Utt经低通滤波器滤波，在负载RL可得输

3、出电压为：01211sin( )2MmmLuK U URt1211sin( )2MmmLK U URt 第7页/共52页（2）线性鉴相范围：鉴相特性曲线 ：1 (t)是u1和u2的相位差，通常用e(t)来表示。uo和e(t)呈 正弦 关系。小信号正交乘积鉴相特性 （1）鉴相跨导S00eeduSdrade6LmmMRUUKS2121Vrad当： 时，单位：6esineemax6erad 当： 时， ，即：第8页/共52页双曲正切函数具有开关函数的形式 将其按傅氏级数展开： (2) u1为小信号，u2为大信号212ukTqthuKiM210122ttukTqthcc2444sinsin3sin52

4、35cccqthutttKT第9页/共52页低通滤波后在负载上得到输出电压为： 1144cos( )sinsin33MmccciK Utttt ttUKtUKcmMmM11112sin2sin2111122sin 2( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt0112sin( )MmLuK URt 112sinMmLK URt 第10页/共52页（1）鉴相跨导： max6erad （2）线性鉴相范围：12MmLSK U R小信号正交乘积鉴相特性 呈 正弦 关系当 时，rade6第11页/共52页 (3) u1为大信号，u2为大信号01222qqiI thu thuKTKT 232

5、12212111ttttuKTqthcc11144cos( )cos3( )23ccqthuttttKT14cos5( )5ctt开关函数形式展开为傅氏级数第12页/共52页210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT21022uKTqthuKTqthIi 0114444coscos3(sinsin3)33ccccItttttt 01012288sinsin2cItItt01012288sin 23( )sin 43( )33ccIttItt01012288sin 2( )sin 4( )33ccIttItt01012288sin3( )sin

6、63( )(3 )(3 )cItItt乘法器的输出电流为：第13页/共52页鉴相特性曲线00112288sin( )sin3( )(3 )LuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 经低通滤波器滤波，在负载上得到输出电压：呈 三角波 关系第14页/共52页（3）鉴相跨导：（2）线性鉴相范围：112( )22( )oMLoMLuK RtuK Rt 11( )223( )22ttmax2e 02LSI R 分析：乘积型鉴相器应尽量采用大信号工作状态，这样可以获得较宽的线性鉴相范围。第15页/共52页第16页/共52页第17页/共52页一次、三次、五次和七次叠加第18页/共5

7、2页2. 门电路鉴相器特点：电路简单、线性鉴相范围大，易于集成化。分类：分为或门鉴相器和异或门鉴相器。异或门鉴相器及波形00eedmeedmedUUu/dmSU 经低通滤波器滤波后，输出电压ud(e)与e的关系为三角形，可表示为：其鉴相跨导为：第19页/共52页第20页/共52页第21页/共52页第22页/共52页9.3 鉴频器振幅检波器回顾第23页/共52页最简单的频幅变换电路就是并联谐振回路，其工作特点：FM信号工作在并联谐振回路的失谐区，即（fpf0），当FM波电流流过回路时，由于瞬时频率随调制信号而变化，对于不同的瞬时频偏，失谐回路阻抗不同，回路输出电压u1的振幅将随瞬时频偏f(t)的

8、变化而变化，即可完成FMAM 变换。 f o)(tf 1umf fp利用失调回路中幅频特性曲线的倾斜部分来实现鉴频，解调后失真较大，是一种原始类型的鉴频器，现在已很少采用，但它对理解振幅鉴频器对FM波的解调有很直观的意义。 1u fpius(fo)例：单失谐回路振幅鉴频器第24页/共52页由三个并联调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路和上下对称的振幅检波器组成。 双失谐回路鉴频器u2u1uFMf01f02初级回路调谐于调频波的中心频率c，通带较宽。次级两个回路分别调谐于o1和o2 ，并使o1和o2与c成对称失谐，即c-o1 =o2-c。两个回路的幅频特性可近似认为对c是对称的。输入FM信号特性

9、曲线第25页/共52页当输入调频信号的频率为c时，两个回路的电压振幅相等，经两个检波器检波产生输出电压 uo1和 uo2是相等的，故鉴频器输出电压uo= uo1- uo2 = 0。当输入调频信号的频率从c向增大方向偏离时，L2C2回路电压大，而L1C1回路电压小，经检波后 uo1 uo2 ，则鉴频器输出电压 uo= uo1- uo2 uo2 ，则鉴频器输出电压 uo= uo1- uo2 0 。双失谐回路鉴频特性输入FM信号特性曲线+结论：可获得较好的线性响应，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。第26页/共52页各点波形t0uFM(a)t0Uo1tUo2(b)(c)tUo(d)00Bm0Uof

10、Af双失谐鉴频器的鉴频特性双失谐鉴频器的输出是取两个带通响应之差，即该鉴频器的传输特性或鉴频特性，如图中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。可获得较好的线性响应，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。第27页/共52页实用电路举例 双失谐回路鉴频器的实用电路 两个失谐回路分别调谐于35MHz和40MHz。它们是共基放大器的负载回路。 输入调频波ui从两放大器发射极输入，经共基放大，在负载回路产生输出电压，经检波器产生检波电流 I1和 I2。在负载上得到电压为 (I1- I2) RL。第28页/共52页第29页/共52页uFM(一) 电路结构和基本原理 （1）移相网络：互感为M的初、次级双调谐

11、耦合回路组成的移相网络，u1经移相网络生成次级电压u2，并使 |U1|=|U2|。+ u3 -另外，u1经耦合电容CC在扼流圈LC上产生的电压u3=u1，故其等效电路如右下图所示。VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 242131,RCVDRCVD（2） 包络检波器：组成平衡式包络检波器。两个检波器的输出电压差为:21ooouuu 1ou ou 2ou+u2-+u1-LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2互感耦合相位鉴频器两个调谐回路L1C1和L2C2均调谐于输入调频波的中心频率c 。第30页/共52页(二) 工作原理分析：上下检波器的输入端

12、高频电压为：如果忽略次级回路对初级回路的影响，则初级回路中流过L1的电流 近似为：1i111111LjuLjrui 而次级回路中产生的感应电动势1112uLMMijE 当忽略二极管检波器等效输入电阻对次级回路的影响时，次级回路电流 i2为：)1()1(2221122222CLjruLMCLjrEi 所以：次级回路两端电压u2为：2122122221()iuMujj CLC rjLC VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ouud1ud221121uuud 21221uuud LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2(1)初级回路品质

13、因数较高，可忽略L1的损耗电阻；(2)初、次级互感耦合较弱，可忽略次级损耗对初级的影响。第31页/共52页（1）当输入FM波瞬时频率 f 等于调频波中心频率f c，即f= f c时，次级回路谐振。即： c2c21L0C 01121c2 21c2 2uuMMuj90LC rLC r 则有：即有：u2 滞后u1 相位差/2，由矢量图可得： |Ud1|=|Ud2|2122122221()iuMujj CLC rjLC 1u 21u221u22du1du若设检波器的传输系数为：Kd1=Kd2=Kd。 22221111|ddddoddddoUkuKuUkuKu则有：0)(2121 dddoooUUKuu

14、u所以：讨论:第32页/共52页 212212222iuMuj1j CLC rj(L)C（2）当瞬时频率f fc 时，则有 ，这时次级回路呈电感性。0122CL 0112122122uuMMuj(90)LC ZLC | Z | 注意： 为次级回路阻抗。)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 为Z2的相角。由矢量图，u2滞后u1的相位大于/2，且随f，相位差 21u221u21u2du1du 所以：|Ud1|Ud2| odd1d2uK (|U|U|)0第33页/共52页 212212222iuMuj1j CLC rj(L)C （3）当f |Ud2| odd1d2uK (|U |U|)

15、 0 21u221u21u2du1du第34页/共52页鉴频特性曲线互感耦合回路电路（1）对于实际电路，定性分析中的两点假设是不完全符合的。1221(1)pjUIRj22(1)abpjUIRj （2）实际的互感耦合回路电路如图。 根据耦合回路的分析可得：(三) 相位鉴频器的鉴频特性：2LcffLKQ为广义失谐为耦合因数第35页/共52页2Lcffcfff LKQ12/KML LM L其中：1122122(1)abDpjjUUUIRj2122122(1)abDpjjUUUIRj（3）D1与 D2的表示式21DDdoUUKu,412121222222pdpdIRKIRK鉴频特性是与(,)有关。图8

16、-14是一组(,)曲线，它只表示了0 的一半，另一半是3时，非线性严重。当1时，对应曲线的近似等于m。而鉴频特性的两个最大值的宽度可认为是鉴频宽度 Bm。由于m=L2fmax/fc，=KL ，则 Bm= 2fmax=Kfc ，即鉴频宽度与耦合系数K有关。(,)曲线第37页/共52页3. 比例鉴频器主要特点：是本身兼有抑制寄生调幅的能力。 在调频广播和电视接收中得到广泛应用。原理电路：比例鉴频器原理电路(2) 在ab两端并接一个大电容C0，其电容量约为10F。由于C0和(R+R) 组成电路时间常数很大，通常约为(0.10.2) 秒左右。对于15Hz以上的寄生调幅变化，电容器C0上的电压Udc不变

17、。34a bccUUU (3) 两二极管中一个与相位鉴频器接法相反。使U ab为两检波电压之和，即：(4) 鉴频器输出电压取自电容C3、C4的接点 d 和电阻的接点 e 之间。 (1) 调频-调幅调频波形变换电路与相位鉴频器相同。第38页/共52页基本原理:122211UjXRCLMjUab(1) ab与 1的关系与相位鉴频器相同11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU(2) D1 、 D2与检波电压Uc3，Uc4的关系：0443111222cdcccUUUUU211()2dDDKUU(3) 鉴频器输出电压：检波输出电压： 不变

18、取决于两检波器输入电压之差，为相位鉴频器的一半。第39页/共52页抑制寄生调幅的原理:44043422111(1)(1)222cccdcdcdcdcccUUUUUUUUUU31421212112211dcdcCDCDUUUUUU（1）比例鉴频器的输出电压的另一种表示形式（2）当输入信号的频率变化时，|UD1|与 |UD2|的变化是一个增大，另一个减小， |UD1|/|UD2|变化，则U0随频率变化而变，起到鉴频作用。（3）当输入信号振幅变化时，|UD1|与|UD2|随振幅增大同时增大，随振幅减小同时减小，其比值不变。也就是说，振幅变化对鉴频输出没有影响。第40页/共52页uFM+ u3 -VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ou+u2-+u1-LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2相位鉴频器例：图示的相位鉴频器，一次