通信電子線路講義剖析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1通信電子線路講義剖析通信電子線路講義剖析 掌握典型調(diào)角信號解調(diào)電路的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點。 了解數(shù)字調(diào)角信號解調(diào)方式及其實現(xiàn)電路。教學(xué)基本要求第1頁/共52頁9.1 概述輸入調(diào)相波 : ( )coscosicmcpu ttmt0( )cosmu tt輸出電壓:輸入調(diào)頻波： ( )cossintcmcfu tutmt0( )cosmu tUt輸出電壓：第2頁/共52頁2. 鑒相器的主要技術(shù)指標(biāo)第3頁/共52頁第4頁/共52頁9.2 鑒相器 通常可分為模擬電路型和數(shù)字電路型兩大類。 在集成電路系統(tǒng)中，常用的有： 模擬乘法器構(gòu)成的乘積型鑒相 數(shù)字門電路構(gòu)成的門電路鑒相乘法

2、器回顧第5頁/共52頁一般來說u1和u2為正交關(guān)系，以取得正弦形鑒相特性。例如：)(cos111ttUucm22sinmcuUt12022ququiI ththKTKTu1 ：是輸入的需解調(diào)的調(diào)相波。u2 ：是由u1變化來的，或是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的與u1有確定關(guān)系的參考信號。乘法器低通濾波器u1u2ku1u2uo第6頁/共52頁當(dāng)u1和u2均小于26mV時，根據(jù)模擬乘法器的特性，輸出電流：01222qqiIuuKTKT1 2121cos()sinMMmmccK uuK U Uttt12112111sin()sin 2()22MmmMmmcK U UtK U Utt經(jīng)低通濾波器濾波，在負載RL可得輸

3、出電壓為：01211sin( )2MmmLuK U URt1211sin( )2MmmLK U URt 第7頁/共52頁（2）線性鑒相范圍：鑒相特性曲線 ：1 (t)是u1和u2的相位差，通常用e(t)來表示。uo和e(t)呈 正弦 關(guān)系。小信號正交乘積鑒相特性 （1）鑒相跨導(dǎo)S00eeduSdrade6LmmMRUUKS2121Vrad當(dāng)： 時，單位：6esineemax6erad 當(dāng)： 時， ，即：第8頁/共52頁雙曲正切函數(shù)具有開關(guān)函數(shù)的形式 將其按傅氏級數(shù)展開： (2) u1為小信號，u2為大信號212ukTqthuKiM210122ttukTqthcc2444sinsin3sin52

4、35cccqthutttKT第9頁/共52頁低通濾波后在負載上得到輸出電壓為： 1144cos( )sinsin33MmccciK Utttt ttUKtUKcmMmM11112sin2sin2111122sin 2( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt0112sin( )MmLuK URt 112sinMmLK URt 第10頁/共52頁（1）鑒相跨導(dǎo)： max6erad （2）線性鑒相范圍：12MmLSK U R小信號正交乘積鑒相特性 呈 正弦 關(guān)系當(dāng) 時，rade6第11頁/共52頁 (3) u1為大信號，u2為大信號01222qqiI thu thuKTKT 232

5、12212111ttttuKTqthcc11144cos( )cos3( )23ccqthuttttKT14cos5( )5ctt開關(guān)函數(shù)形式展開為傅氏級數(shù)第12頁/共52頁210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT21022uKTqthuKTqthIi 0114444coscos3(sinsin3)33ccccItttttt 01012288sinsin2cItItt01012288sin 23( )sin 43( )33ccIttItt01012288sin 2( )sin 4( )33ccIttItt01012288sin3( )sin

6、63( )(3 )(3 )cItItt乘法器的輸出電流為：第13頁/共52頁鑒相特性曲線00112288sin( )sin3( )(3 )LuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 經(jīng)低通濾波器濾波，在負載上得到輸出電壓：呈 三角波 關(guān)系第14頁/共52頁（3）鑒相跨導(dǎo)：（2）線性鑒相范圍：112( )22( )oMLoMLuK RtuK Rt 11( )223( )22ttmax2e 02LSI R 分析：乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用大信號工作狀態(tài)，這樣可以獲得較寬的線性鑒相范圍。第15頁/共52頁第16頁/共52頁第17頁/共52頁一次、三次、五次和七次疊加第18頁/共5

7、2頁2. 門電路鑒相器特點：電路簡單、線性鑒相范圍大，易于集成化。分類：分為或門鑒相器和異或門鑒相器。異或門鑒相器及波形00eedmeedmedUUu/dmSU 經(jīng)低通濾波器濾波后，輸出電壓ud(e)與e的關(guān)系為三角形，可表示為：其鑒相跨導(dǎo)為：第19頁/共52頁第20頁/共52頁第21頁/共52頁第22頁/共52頁9.3 鑒頻器振幅檢波器回顧第23頁/共52頁最簡單的頻幅變換電路就是并聯(lián)諧振回路，其工作特點：FM信號工作在并聯(lián)諧振回路的失諧區(qū)，即（fpf0），當(dāng)FM波電流流過回路時，由于瞬時頻率隨調(diào)制信號而變化，對于不同的瞬時頻偏，失諧回路阻抗不同，回路輸出電壓u1的振幅將隨瞬時頻偏f(t)的

8、變化而變化，即可完成FMAM 變換。 f o)(tf 1umf fp利用失調(diào)回路中幅頻特性曲線的傾斜部分來實現(xiàn)鑒頻，解調(diào)后失真較大，是一種原始類型的鑒頻器，現(xiàn)在已很少采用，但它對理解振幅鑒頻器對FM波的解調(diào)有很直觀的意義。 1u fpius(fo)例：單失諧回路振幅鑒頻器第24頁/共52頁由三個并聯(lián)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對稱的振幅檢波器組成。 雙失諧回路鑒頻器u2u1uFMf01f02初級回路調(diào)諧于調(diào)頻波的中心頻率c，通帶較寬。次級兩個回路分別調(diào)諧于o1和o2 ，并使o1和o2與c成對稱失諧，即c-o1 =o2-c。兩個回路的幅頻特性可近似認為對c是對稱的。輸入FM信號特性

9、曲線第25頁/共52頁當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率為c時，兩個回路的電壓振幅相等，經(jīng)兩個檢波器檢波產(chǎn)生輸出電壓 uo1和 uo2是相等的，故鑒頻器輸出電壓uo= uo1- uo2 = 0。當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率從c向增大方向偏離時，L2C2回路電壓大，而L1C1回路電壓小，經(jīng)檢波后 uo1 uo2 ，則鑒頻器輸出電壓 uo= uo1- uo2 uo2 ，則鑒頻器輸出電壓 uo= uo1- uo2 0 。雙失諧回路鑒頻特性輸入FM信號特性曲線+結(jié)論：可獲得較好的線性響應(yīng)，失真較小，靈敏度也高于單回路鑒頻器。第26頁/共52頁各點波形t0uFM(a)t0Uo1tUo2(b)(c)tUo(d)00Bm0Uof

10、Af雙失諧鑒頻器的鑒頻特性雙失諧鑒頻器的輸出是取兩個帶通響應(yīng)之差，即該鑒頻器的傳輸特性或鑒頻特性，如圖中的實線所示。其中虛線為兩回路的諧振曲線?？色@得較好的線性響應(yīng)，失真較小，靈敏度也高于單回路鑒頻器。第27頁/共52頁實用電路舉例 雙失諧回路鑒頻器的實用電路 兩個失諧回路分別調(diào)諧于35MHz和40MHz。它們是共基放大器的負載回路。 輸入調(diào)頻波ui從兩放大器發(fā)射極輸入，經(jīng)共基放大，在負載回路產(chǎn)生輸出電壓，經(jīng)檢波器產(chǎn)生檢波電流 I1和 I2。在負載上得到電壓為 (I1- I2) RL。第28頁/共52頁第29頁/共52頁uFM(一) 電路結(jié)構(gòu)和基本原理 （1）移相網(wǎng)絡(luò)：互感為M的初、次級雙調(diào)諧

11、耦合回路組成的移相網(wǎng)絡(luò)，u1經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)生成次級電壓u2，并使 |U1|=|U2|。+ u3 -另外，u1經(jīng)耦合電容CC在扼流圈LC上產(chǎn)生的電壓u3=u1，故其等效電路如右下圖所示。VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 242131,RCVDRCVD（2） 包絡(luò)檢波器：組成平衡式包絡(luò)檢波器。兩個檢波器的輸出電壓差為:21ooouuu 1ou ou 2ou+u2-+u1-LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2互感耦合相位鑒頻器兩個調(diào)諧回路L1C1和L2C2均調(diào)諧于輸入調(diào)頻波的中心頻率c 。第30頁/共52頁(二) 工作原理分析：上下檢波器的輸入端

12、高頻電壓為：如果忽略次級回路對初級回路的影響，則初級回路中流過L1的電流 近似為：1i111111LjuLjrui 而次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1112uLMMijE 當(dāng)忽略二極管檢波器等效輸入電阻對次級回路的影響時，次級回路電流 i2為：)1()1(2221122222CLjruLMCLjrEi 所以：次級回路兩端電壓u2為：2122122221()iuMujj CLC rjLC VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ouud1ud221121uuud 21221uuud LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2(1)初級回路品質(zhì)

13、因數(shù)較高，可忽略L1的損耗電阻；(2)初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損耗對初級的影響。第31頁/共52頁（1）當(dāng)輸入FM波瞬時頻率 f 等于調(diào)頻波中心頻率f c，即f= f c時，次級回路諧振。即： c2c21L0C 01121c2 21c2 2uuMMuj90LC rLC r 則有：即有：u2 滯后u1 相位差/2，由矢量圖可得： |Ud1|=|Ud2|2122122221()iuMujj CLC rjLC 1u 21u221u22du1du若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為：Kd1=Kd2=Kd。 22221111|ddddoddddoUkuKuUkuKu則有：0)(2121 dddoooUUKuu

14、u所以：討論:第32頁/共52頁 212212222iuMuj1j CLC rj(L)C（2）當(dāng)瞬時頻率f fc 時，則有 ，這時次級回路呈電感性。0122CL 0112122122uuMMuj(90)LC ZLC | Z | 注意： 為次級回路阻抗。)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 為Z2的相角。由矢量圖，u2滯后u1的相位大于/2，且隨f，相位差 21u221u21u2du1du 所以：|Ud1|Ud2| odd1d2uK (|U|U|)0第33頁/共52頁 212212222iuMuj1j CLC rj(L)C （3）當(dāng)f |Ud2| odd1d2uK (|U |U|)

15、 0 21u221u21u2du1du第34頁/共52頁鑒頻特性曲線互感耦合回路電路（1）對于實際電路，定性分析中的兩點假設(shè)是不完全符合的。1221(1)pjUIRj22(1)abpjUIRj （2）實際的互感耦合回路電路如圖。 根據(jù)耦合回路的分析可得：(三) 相位鑒頻器的鑒頻特性：2LcffLKQ為廣義失諧為耦合因數(shù)第35頁/共52頁2Lcffcfff LKQ12/KML LM L其中：1122122(1)abDpjjUUUIRj2122122(1)abDpjjUUUIRj（3）D1與 D2的表示式21DDdoUUKu,412121222222pdpdIRKIRK鑒頻特性是與(,)有關(guān)。圖8

16、-14是一組(,)曲線，它只表示了0 的一半，另一半是3時，非線性嚴(yán)重。當(dāng)1時，對應(yīng)曲線的近似等于m。而鑒頻特性的兩個最大值的寬度可認為是鑒頻寬度 Bm。由于m=L2fmax/fc，=KL ，則 Bm= 2fmax=Kfc ，即鑒頻寬度與耦合系數(shù)K有關(guān)。(,)曲線第37頁/共52頁3. 比例鑒頻器主要特點：是本身兼有抑制寄生調(diào)幅的能力。 在調(diào)頻廣播和電視接收中得到廣泛應(yīng)用。原理電路：比例鑒頻器原理電路(2) 在ab兩端并接一個大電容C0，其電容量約為10F。由于C0和(R+R) 組成電路時間常數(shù)很大，通常約為(0.10.2) 秒左右。對于15Hz以上的寄生調(diào)幅變化，電容器C0上的電壓Udc不變

17、。34a bccUUU (3) 兩二極管中一個與相位鑒頻器接法相反。使U ab為兩檢波電壓之和，即：(4) 鑒頻器輸出電壓取自電容C3、C4的接點 d 和電阻的接點 e 之間。 (1) 調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波形變換電路與相位鑒頻器相同。第38頁/共52頁基本原理:122211UjXRCLMjUab(1) ab與 1的關(guān)系與相位鑒頻器相同11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU(2) D1 、 D2與檢波電壓Uc3，Uc4的關(guān)系：0443111222cdcccUUUUU211()2dDDKUU(3) 鑒頻器輸出電壓：檢波輸出電壓： 不變

18、取決于兩檢波器輸入電壓之差，為相位鑒頻器的一半。第39頁/共52頁抑制寄生調(diào)幅的原理:44043422111(1)(1)222cccdcdcdcdcccUUUUUUUUUU31421212112211dcdcCDCDUUUUUU（1）比例鑒頻器的輸出電壓的另一種表示形式（2）當(dāng)輸入信號的頻率變化時，|UD1|與 |UD2|的變化是一個增大，另一個減小， |UD1|/|UD2|變化，則U0隨頻率變化而變，起到鑒頻作用。（3）當(dāng)輸入信號振幅變化時，|UD1|與|UD2|隨振幅增大同時增大，隨振幅減小同時減小，其比值不變。也就是說，振幅變化對鑒頻輸出沒有影響。第40頁/共52頁uFM+ u3 -VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ou+u2-+u1-LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2相位鑒頻器例：圖示的相位鑒頻器，一次