通信电子电路总复习

1、1.1 通信系统的组成1.2 通信系统中信号的频谱表示法1.3 无线通信系统中的信道1.4 数字通信系统1.5 现代通信系统1.1 通信系统的组成1.传输距离：信号从发送端到达接收端并能被可靠接收的传输距离：信号从发送端到达接收端并能被可靠接收的最大距离。最大距离。 影响因素：影响因素： 发送端的信号功率、信号通过信道的损耗、信号发送端的信号功率、信号通过信道的损耗、信号通过信道混入的各种形式的干扰和噪声及接收机通过信道混入的各种形式的干扰和噪声及接收机的接收灵敏度等。的接收灵敏度等。2.通信容量通信容量一个信道能够同时传送独立信号的路数。一个信道能够同时传送独立信号的路数。3.信号失真度信号

2、失真度接收设备输出信号不同接收设备输出信号不同(失真失真)于发送端于发送端基带信号的程度基带信号的程度 影响因素：信道、信号处理电路等特性影响因素：信道、信号处理电路等特性4.抗干扰能力抗干扰能力5信源编码信道编码信道接收机输入模拟信号发射机信道解码信源解码输出模拟信号数字串联、并联谐振回路参数比较串联、并联谐振回路参数比较)1 (jRZ)1 (jgYp)()/(00HzQfsradQB)()/(00HzQfsradQBppgCLgQ0001CRRLQ0001)1(100LCggBpp)1(100CLRRX211)(fN211)(fNLCfLC21,100LCfLC21,100991 . 0K

3、991 . 0KarctanarctanLsppLggggQQ0LsLRRRRQQ011串、并联阻抗的等效互换串、并联阻抗的等效互换)1 ()1 (112222QXXQRRQXXQRRSPSPPSPS等效原则：等效等效原则：等效互换前后阻抗相等。互换前后阻抗相等。回路抽头时阻抗的变化关系回路抽头时阻抗的变化关系 Is C Rs a b + Vab L1 L2 d + Vab Is Rs d b C Vdb L1+L2 dbabVVP 接入系数接入系数P P：定义为：定义为抽抽头点电压与端电压的比，头点电压与端电压的比，即：即：等效原则：变换前后功率相等等效原则：变换前后功率相等当抽头改变时当抽

4、头改变时,p,p值改变值改变, ,可以改变回路在可以改变回路在dbdb两端的等效阻抗两端的等效阻抗回路抽头时阻抗的变化关系回路抽头时阻抗的变化关系抽头变换电路有电感式和电容式两种，抽抽头变换电路有电感式和电容式两种，抽头电路又称为部分接入式电路。头电路又称为部分接入式电路。1、电感式抽头电路、电感式抽头电路如右上图所示，接入系数为如右上图所示，接入系数为2、电容式抽头电路、电容式抽头电路如右下图所示，接入系数为如右下图所示，接入系数为LLLLLP12112121CCCCCP2121CCCCC，其中15插入损耗由于回路有谐振电阻由于回路有谐振电阻Rp存在，它存在，它会消耗功率因此信号源送来的功会

5、消耗功率因此信号源送来的功率不能全部送给负载率不能全部送给负载RL，有一部，有一部分功率被回路电导分功率被回路电导gp所消耗了。所消耗了。回路本身引起的损耗，称为插入回路本身引起的损耗，称为插入损耗，用损耗，用Kl表示。表示。CgsgLLVIsgp右图是考虑信号源内阻、负载电阻和回路损耗的并联电路。右图是考虑信号源内阻、负载电阻和回路损耗的并联电路。11PPKl损耗时的输出功率回路率回路无损耗时的输出功有插入损耗2Lpsp2pLsLs2Ls2pLs11111ggggggggg)gg()ggg(PPKl20L1111QQPPKl耦合回路耦合回路21MM2M1M)(CCCCCCCCK电感耦合回路电

6、感耦合回路电容耦合回路电容耦合回路12MkL L=反射阻抗2222222221222222222111222222222222222222222221)( -)()( -)()(XXRMXRXRMRjXRXXRMjRXRMjXRMZfffff222f1ZMZ)(112f2ZMZ)(次级回路对初级回路的反射阻抗；次级回路对初级回路的反射阻抗；初级回路对次级回路的反射阻抗初级回路对次级回路的反射阻抗1121121122112112112222112112112112112112111122)(-)()(-)()(XXRMXRXRMRjXRXXRMjRXRMjXRMZfffff22222222211

7、222222222111XXRMXjRXRMRZe)()(11211211222112112112222XXRMXjRXRMRZe)()(耦合回路的调谐耦合因数1122cR RMh 1称为强耦合。称为强耦合。其中其中h h = 1时为最佳全谐振。此时有时为最佳全谐振。此时有通频带宽：通频带宽：QfB02矩形系数：矩形系数：频率选择性：频率选择性：442S41 . 099K非线性电路分析基础非线性电路分析基础常用的无线电元件有：常用的无线电元件有：n线性元件线性元件n非线性元件非线性元件n时变参量元件时变参量元件非线性电路分析方法主要有：非线性电路分析方法主要有：n幂级数分析法幂级数分析法n指数

8、函数分析法指数函数分析法n折线分析法折线分析法n时变参量分析法时变参量分析法n开关函数分析法开关函数分析法非线性电路的应用非线性电路的应用n实现频谱的线性搬移（如振幅调制、解调、混频）实现频谱的线性搬移（如振幅调制、解调、混频）n实现频谱的非线性搬移（如调频、调相、鉴频）实现频谱的非线性搬移（如调频、调相、鉴频）n实现时变参量电路（如混频）实现时变参量电路（如混频）由于小信号谐振放大器放大的信号幅度很小，电路中用于放大的器件工作在线性范围，因而它们属于线性放大器，通常采用线性模型的等效电路分析法。小信号谐振放大器的要求：小信号谐振放大器的要求：（1）增益要高）增益要高 （2）选择性要好）选择性

9、要好（3）工作要稳定可靠）工作要稳定可靠 （4）噪声要小）噪声要小高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标QffB07 . 020.110.7oBKB1) 增益：（放大系数）增益：（放大系数）iVVAoVi0PPPA 功率增益：功率增益： 电压增益：电压增益：2) 通频带：通频带：3) 选择性：选择性：4) 工作稳定性：工作稳定性：5) 噪声系数：噪声系数：)()(nosonisiF输出信号噪比输入信号噪比P/PP/PN Y参数等效电路参数等效电路Uce+beceIbIcUbe+_（a）_yoeyfeUbe（b）IbIc+_UbeUce+yieyreUce0ceUbebieUIy0

10、beUcebreUIy0ceUbecfeUIy0beUcecoeUIy输出交流短路时的输出交流短路时的输入导纳输入导纳输入交流短路时的输入交流短路时的反向传输导纳反向传输导纳输出端交流短路时的输出端交流短路时的正向传输导纳正向传输导纳输入端交流短路时的输入端交流短路时的输出导纳输出导纳Y参数等效电路参数等效电路ieieieYgjCo eo eo eYgjCrerereYgjCfefefeYgjCY参数均为容性参数，为了今后分析电路方便，参数均为容性参数，为了今后分析电路方便，我们将我们将Y参数记为：参数记为：单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器22ie2221111()LLpYYgj cP

11、 yPPj L 2221LpieYGj Cp yj L12121(1)fefeVp p yp p yAgjgj Cj L2222122122 g,oeieoeiep gp gGp CCp Cp C2221LpieYGj Cp yj L单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器01( )1VVAN fAj121feVp p yAgj0;fBQ0.199K120feVp p yAg多级谐振放大器多级谐振放大器m21mVmV2V1AAAAAAAm则总增益为、级，各级的增益为如果放大器有1021mfBQ1. 增益增益2. 通频带通频带相同如果各级放大器的增益m2021A1mmVmmAAA110.1100

12、121mmK谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性gsLCyieYFYSYi0SiYYFieLoerefeieiYyYyyyyYFFFYgjb放大器产生自激的条件：放大器产生自激的条件：克服自激的方法：克服自激的方法：中和法中和法 消除消除yre的反馈的反馈失配法失配法 使使GL或或gs的数值增大，因而使输入和输出回路的数值增大，因而使输入和输出回路与晶体管匹配。与晶体管匹配。谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性中和法与失配法比较：中和法与失配法比较：中和法：优点：简单，增益高中和法：优点：简单，增益高 缺点：缺点：n 只能在一个频率上完全中和，不适合宽带只能在一个频率上完全中和，不适合宽带n

13、因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于批量生产。因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于批量生产。n 采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参数变化没有改善采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参数变化没有改善效果。效果。 失配法：优点：失配法：优点：n性能稳定，能改善各种参数变化的影响；性能稳定，能改善各种参数变化的影响； n频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；n生产过程中无需调整，适于大量生产。生产过程中无需调整，适于大量生产。 缺点：增益低。缺点：增益低。谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路谐振功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非

14、线性电路谐振功率放大器的主要技术指标是谐振功率放大器的主要技术指标是输出功率与输出效率输出功率与输出效率图图4-1 谐振功率放大器的基本电路谐振功率放大器的基本电路晶体管的作用是将供电电源的直晶体管的作用是将供电电源的直流能量转变为交流能量。流能量转变为交流能量。LC谐振回路是放大器的负载，谐振回路是放大器的负载，具有选频滤波的作用具有选频滤波的作用直流电源VCC 提供直流功率和VBB决定放大器导通角的大小cosBEBBbmVVVt cosCECCcmVVVtcosBBBZcbmVVV转移特性icVBZo理想化ic maxicto+cco+ccVbmVbmebvcVBBt图4-4 谐振功率放大

15、器转移特性曲线()CcBEBZig VVcooocPPPPPhic=Ico+ Icm1cost+Icm2cos2t+Icm3cos3t+集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：集电极余弦电流脉冲可分解为傅里叶级数：直流功率：直流功率：P=VCC Ic0输出交流功率：输出交流功率： p21cmp2cm1cmcmoRI21R2VIV21P)(g21IVIV21PPc10cCC1cmcmoch集电极余弦电流脉冲的分解集电极余弦电流脉冲的分解ic maxto2c图4-8 尖顶余弦脉冲maxcoscos=1 coscCCctii0max01max1max()()()CCccmCccmnCncIiIiIi

16、)cos1)(1n(nsinncosncosnsin2)()cos1 (sincos)()cos1 (cossin)(c2cccccnccccc1ccccc0n2.01.00.50.40.30.20.1020406080100c10180120160100123140图4-9 尖顶脉冲的分解系数欠压过压0临界Ic 1Ic 0VCRp0hcP=PoPc欠压过压临界Rp负载特性曲线00( a )( b )欠压状态过压状态VC C欠压状态过压状态VC CIc 0Ic m 1PoP=Pc(a)过压状态欠压状态VbmIC0OIcm1(b)过压状态欠压状态VbmPoOP=Pcip图4-16 Vbm（或）V

17、BB变化时电流、功率的变化谐振功率放大器的计算谐振功率放大器的计算max1()CcrCCcmigVV=- ic ic 过压区 临界线 欠压区 VBE VCE 0 (a) (b) gcr icmax gc VBE 0 VBZ icmax 图图4-7 晶体管实际特性和理想折线晶体管实际特性和理想折线适用任何状态适用任何状态只适用于临界状态只适用于临界状态正弦波振荡器：正弦波振荡器：能自动将直流电能转换成（具有一定频率和振能自动将直流电能转换成（具有一定频率和振幅的）正弦交流电能的电路。它与放大器的区别在于这种转换不需幅的）正弦交流电能的电路。它与放大器的区别在于这种转换不需外部信号的控制。振荡器输

18、出的信号频率、波形、幅度完全由电路外部信号的控制。振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。自身的参数决定。应用：应用：通信电路中作载波，本振信号；信号源及无线电测量仪通信电路中作载波，本振信号；信号源及无线电测量仪表中。表中。 产生方式：反馈式振荡器和负阻式振荡器产生方式：反馈式振荡器和负阻式振荡器分类：分类： 频率：低频，高频，微波振荡器频率：低频，高频，微波振荡器 输出波形：正弦振荡器和非正弦振荡器输出波形：正弦振荡器和非正弦振荡器要求：要求：输出功率大，效率高，波形失真小，频率稳定度高输出功率大，效率高，波形失真小，频率稳定度高反馈式振荡器的方框图A12UiFKU0反馈

19、系数：反馈系数：FjfeFUUF |0 开环增益：开环增益：AjieAUUA |0 T= AF为反馈放大器的环路增益。为反馈放大器的环路增益。 T1：增幅振荡；：增幅振荡；T1振幅起振条件：振幅起振条件：T=AF 1 相位起振条件：相位起振条件： T（ ）=A+ F=2n (n=0,1,2,3)0 iAUiUT振幅稳定条件：振幅稳定条件：相位稳定条件：相位稳定条件：0)( AT LC正弦波振荡器正弦波振荡器LCCMLLCg1)10（回路的谐振频率振荡近似等于X1X2X3ufu0IuiX1、X2、X3组成谐振回路谐振组成谐振回路谐振时：时： X1+X2+X3=0构成原则构成原则:射同它反射同它反

20、,即与发射极相连的两电抗即与发射极相连的两电抗X1、X2性性质相同；质相同；X3与与X1、X2的电抗性质相反。的电抗性质相反。 三端式振荡器三端式振荡器X1X2X3ufu0IuiX1X2X3ufu0Iui电容三端式电路电容三端式电路电感三端式电路电感三端式电路电容三端式振荡器电容三端式振荡器CbR2R1R2ReCeC1C2LLCUCCL 、C1、C2 构成谐振回路，决定振荡频率：1210)11(1 CCCLCg 两种改进型电容反馈式振荡器两种改进型电容反馈式振荡器R1R2ReLRCUCCC1C2C3CbCbR1R2ReLRCUCCC1C2C4C3西勒振荡器西勒振荡器克拉泼振荡器克拉泼振荡器LC

21、振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度)(200fegtgQ ffeefeefeLgffggQQtgQQtgQQg 2020000cos22)21(提高频率稳定度的措施提高频率稳定度的措施一、减小外界因素的变化一、减小外界因素的变化二、提高振荡回路的标准性二、提高振荡回路的标准性三、减小晶体管对振荡频率的影响三、减小晶体管对振荡频率的影响6.1 概述概述6.2 振幅调制原理振幅调制原理6.3 振幅调制方法与电路振幅调制方法与电路6.4 振幅解调原理与电路振幅解调原理与电路6.5 混频器原理与电路混频器原理与电路主要振幅调制方式：主要振幅调制方式：残留边带幅度调制残留边带幅度调制(Vestigia

22、l Sideband AM，VSB)标准幅度调制（标准幅度调制（Standard AM）双边带幅度调制（双边带幅度调制（Double Sideband AM，SC-DSB 单边带幅度调制（单边带幅度调制（Single Sideband AM，SC-SSB）ttmUttUtucacmcAMAMcos)cos1 (cos)()(cmmaaUUkm 为为调幅指数调幅指数ka为为比例常数比例常数cmaUUUmminmax21)1 (maxacmUU cmU)1 (minacmUU )(tuAM)(tUAMmaUcm 实实际际电电路路中中必必须须避避免免包包络络失失真真过过调调幅幅时时百百分分之之百百最

23、最大大调调幅幅时时未未调调幅幅时时,1)(10aaammmttmUtucacmAM cos)cos1()( tUmtUmtUccmaccmaccm cos21cos21cos载波载波上边频分量上边频分量下边频分量下边频分量FB2LcmcRUP221caLcmaLcmaSSBPmRUmRUmP48112212222caSSBcPmPPP)21 (22222aaDSBCDSBmmPPPh2min2max)1(21)1(21cmacmaVmPVmPAM的实现模型的实现模型ttUmttUmtucccmaccmaDSBcoscos21coscos)(FB 2tUtUkUtucccSSBU)cos()co

24、s(21)(tUtUkUtucccSSBL)cos()cos(21)(上边带滤波器上边带滤波器SSBUu下边带滤波器下边带滤波器SSBLu乘法乘法 器器 ucuDSButU cosSSBUuSSBLutUcc cos乘法乘法 器器乘法乘法 器器00相移相移00相移相移加法加法 器器减法减法 器器tUcc sintU sin低电平调幅电路低电平调幅电路u二极管调制电路二极管调制电路l 单二极管调制电路单二极管调制电路l 二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路l 二极管双平衡二极管双平衡调制电路调制电路（环形调制电路）环形调制电路）u差分对调制电路和模拟乘法器差分对调制电路和模拟乘法器高电平调幅电路

25、高电平调幅电路基极调幅基极调幅集电极调幅集电极调幅基极调幅电路的特点：基极调幅电路的特点：优点优点：基极电路电流小，消耗功率小，故所需的调制信号功率：基极电路电流小，消耗功率小，故所需的调制信号功率很小，调制信号的放大电路比较简单。很小，调制信号的放大电路比较简单。缺点缺点：调制信号与载波信号之间的相互影响较大。工作在欠压：调制信号与载波信号之间的相互影响较大。工作在欠压状态，集电极效率低。状态，集电极效率低。适用场合适用场合：一般用于功率不大、对失真要求较低的发射机中。：一般用于功率不大、对失真要求较低的发射机中。集电极调幅电路的特点：集电极调幅电路的特点：优点优点：调制信号与载波信号间的相互影响较小。工作在过压状：调制信号与载波信号间的相互影响较小。工作在过压状态，调幅效率较高。态，调幅效率较高。缺点缺点：集电极调幅需要的调幅功率比基极调幅大得多。：集电极调幅需要的调幅功率比基极调幅大得多。适用场合适用场合：适用于较大功率的调幅发射机中。：适用于较大功率的调幅发射机中。( )AMut( )put( )Dut/( )cu t低通滤波器低通滤波器小信号平方律