通信电子电路课件第7章.ppt

North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 第7章 通信系统实例 7.1 短波SSB通信电台 7.2 无绳电话系统 7.3 无线对讲机系统 7.4 移动通信系统 7.5 通信电路中的集成收发芯片 小结 1 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.1 短波SSB通信电台 2 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.1.1收发信通道 短波电台通道中的第一混频、放大、晶体滤波、一中放、第二混频、 射极跟随、机械滤波、第二中放、调制解调等信道部分是收发共用的 双向通道、其收发两种工作状态由电子开关进行转换。 接收通道电路框图 210MHz 接收信号 低通 带通滤波 第一混频 fL1=23.51331.52MHz 第一中频 fI1= fL1fR=21.513MHz 第一中放晶体滤波器 第二混频第二中频 fL2=21.013MHz 机械滤波器第二中放同步检波 低放、喇叭 AGC电路 fI2=fI1fL2 = 500kHz fL3 = 500kHz 3 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 发信通道电路 收信通道的逆过程 语音信号放大双边带调制 第三本振频率fL3 机械滤波器第二中频信号 下边带信号 第二混频器 晶体滤波器 第一中频信号第一中频放大 二极管 环形混频器 LC带通滤波 射频功放 至天线 AGC电路检波放大 话音放大器 4 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.1.2 射频功率放大电路 射频功放是一个由一级跟随器、两级宽带电压放大、二级推挽功率放大组成的宽带功率 放大器。工作频率范围210MHz，输出功率15W。跟随器作为带通滤波器和功放电路的 隔离匹配器件。 T8的输 入端 功率管T1和T2组 成两级宽带电压 放大器 功率管T3、T4组成A 类推挽功率放大器 功率管T5、T6 组成末级推挽 功率放大器 AGC电路 5 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.1.3 频率合成器 频率合成器主要由三部分组成：标准频率源、低频锁相环PLL，高频锁相混 频相加环等。 6 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 标准频率源: 1MHz晶振经分频得到三个标准参考频率，为500kHz、50kHz、1kHz。其中500kHz作 为第三本振频率，作调制载频或同步解调用；而50kHz和1kHz则分别作两个PLL的鉴相 参考频率fr1和fr2。21.013MHz晶振则作为信道第二本振和环路混频的参考频率。 低频锁相环PLL ： 低频锁相环PLL是一个单环频率合成器。VCO2输出频率为1.2001.101MHz，鉴相频率 fr2=1kHz，因此输出频率间隔也为1kHz，输出频率点为99个。 混频相加环： 它由PD1、LF1、VCO1、M1、带通BF1、固定分频器和可变分频器等组成。 7 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.2 无绳电话系统 7.2.1 概述 目前，国产的各种多信道新型无绳电话，通常采用大规模复合集成电路 TB31224或TB8528构成，两者完成的功能基本相同，仅是引脚功能排列不同。 TB31224或TB8528在系统中完成接收解调、锁相环控制、语言压缩扩展处理等 功能，再配置上专用微控制器对各种信号的工作过程进行自动控制。本节将 以天时达HW833(4)P/TSD-LCD型多信道无绳电话为例介绍无绳电话系统的工作 原理。在该种类型的无绳电话系统中，无论主机还是子机均采用TB31224芯片 完成接收与发送功能，下面将具体介绍该机型的主机射频电路。 8 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 9 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.2.2 接收、可编程锁相环及语音压缩扩展电路 射频电路由DUP双工滤波器、高放管VT1、ICU1(TB31224)复合集成电 路等构成。 DUP 滤波分离 C1,C2,L1 滤波器滤波 VT1 高放管放大 T1选频 ICU1 第一混频 第一本振 第一中频 （10.7M） CF1 陶瓷滤波器 ICU1 第二混频 第二本振 455KHz CF2 陶瓷滤波器 限幅 中放、鉴频 R11,C25,RP1 幅度调整 第一中频 （10.7M） 第一中频 （10.7M） ANT1 手机信号 ICU1 噪声滤波 预放,扩展放大 小信号放大 数据放大 （给ICU3） 10 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.2.3 发射电路 发射部分的高频调制电路由振荡调制电路(VD1、VT4、T6 等) 、ICU1 内的发射锁相环部分、缓冲放大(VT3、T5等)、功率放大(VT2、T4等) 等组成。 外来 音频信号 放大、压缩 ICU1 内放大 VD1调频已调信号 电容 三点式振荡器 ICU3的 PLL-DATA VT4 调制振荡信号 IC内部 参考计数器 比较 锁相环 控制电压 积分电路 低通滤波 改变VD1电容 缓冲放大器 VT3 T5选频VT2高放 T3选出 三倍频 DUP滤波 滤波分离 至ANT1天线 调制振荡器 发射电路 使振荡频率稳定 11 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.3 无线对讲机系统 无线对讲机的特点：即时沟通、一呼百应、经济实用，同时还具有 组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。我国开放了409.7500MHz 409.9875MHz无线频段内的20个频点，作为公众对讲机的使用频率， 限定发射功率小于0.5W。 下面以K871型无线对讲机为例介绍无线对讲机的电路原理，K871型 无线对讲机是一款国产的远程无线对讲机，它采用单工同频FM工作方 式，其工作频率为147166MHz,有单频道及三频道两种机型，发射功 率大于3W，在开阔地通信距离可达10km，具有体积小、灵活度高、性 能稳定可靠等优点，属目前远程无线对讲机中的一种典型机型。 12 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 13 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 IC1（MC3557P）系窄带调频中放及解调集成电路。它可提供振荡器、 混频器、限幅放大器、积分鉴相器、有源滤波器、静噪触发器，其内 部方框图为： 14 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.4 移动通信系统 GSM系统是900MHz频段的数字蜂窝移动通信系统。GSM的900MHz频 段包括了两个25MHz带宽的子频段，即发射频段890-915MHz，接收频 段935-960MHz，每个子频段均包含124个信道。 GSM移动台是GSM系统的一个重要组成部分，它能与公用陆地移动网 、公用有线电话网相连，而实现各种通信功能。 下图为Motorola的V300手机的GSM手机射频电路组成框图。V300手 机的射频电路支持GSM900、DCS1800及PCS1900等3个频段的工作。整 个接收发射射频电路由Eagle及AlgaeMB两个专用射频集成电路构成。 V300手机的接收机为低中频接收机，接收到的射频信号经U50模块 内的天线开关电路送到接收机射频电路。接收射频信号经FL100滤波 后，在U150内与本机振荡信号混频，得到100kHz的低中频信号。该信 号被送到U800电路，还原出模拟的话音信号。 15 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 16 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.4.1 接收射频电路 V300手机的整个接收发射射频处理电路由射频模块AlgaeMB（U150 ）构成。U150模块包含接收发射射频处理的两个方面，其内部方框图 为： 17 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.4.2 发射射频电路 V300手机的发射射频处理电路被集成在U150模块内。图中，U150模块包含发射VCO电 路（TX VCO）、4个二分频电路、输出缓冲放大器及平衡-不平衡转换电路。 发射VCO电路输出的射频信号的频率范围为33003820MHz。当手机工作在GSM模式下时，发射 VCO信号被4分频，得到GSM发射射频信号；当手机工作在DCS和PCS模式下，发射VCO信号被 2分频，得到DCS或PCS的发射射频信号。 18 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.5 通信电路中的集成收发芯片 7.5.1 收发芯片 （1）发送芯片MC2833 MC2833是美国MOTOROLA公司开发无绳电话和调频通讯设备而开发的FM 发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管 。其主要特性如下： 2.8 9.0V宽范围的工作电压 低功耗电流（典型值为2.9mA） 只需少量的外围元器件 60MHz频率具有-30dB直接功率输出 使用片内放大晶体管输出功率可达+10dBm的输出功率 可以接入FCC、DOT、PTT等射频电路 。 19 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 其内部结构图如下图所示，它包括一个话筒放大器、射频电压控制 器、缓冲器和两个辅助的晶体管放大器等几个主要部分。使用时需要 外接晶体、LC选频网络以及少量的电容、电阻和电感器件。 20 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 MC2833只需少量的外围器件就可以构成调频发射机，如图所示。 21 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 （2）接收芯片MC3362 MC3362是美国摩托罗拉（MOTOROLA）公司生产的一种低功耗窄带FM单 晶硅集成电路。该芯片包含对偶FM接收器、振荡器、混频器、相移鉴 频器、放大器和测量驱动载波检测电路，以及一、二级本振缓冲输出 器和一个比较器的FSK（频率健控）数字信号输出。具有低供电电压 、低功耗、极高灵敏度和信噪比，广泛应用于语音和数字通讯接收设 备中。其主要特性有： 具有二次变频所有的电路 低工作电压：2.0 6.0V 低功耗（在Vcc=3.0V，耗电典型值仅为3.6mA，高放管耗电除外） 极限灵敏度：0.6uV（典型值，12dB SINAD） 可调载频检测功能 数据整形比较器 收信场强指示器 22 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 23 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 7.5.2 单片调幅-调频接收机 ULN2204A是美国斯普拉格公司生产的单片收音集成电路,它既可以接 收中波调幅信号, 也可以接收调频信号。ULN2204A集成块内的调幅部 分包含高放、混频、本振、中放及检波电路；调频部分不含高放和混 频。其内部电路方框图和内部电路图为： 24 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 25 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 26 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 （1）调幅接收机 当波段开关SW1a和SW1b拨到AM端, 则可作为调幅收音机接收调幅电台 信号, 此时电路主要由以下几部分组成。 1、预选回路 由天线线圈L7与两个可变电容组成调谐回路, 起选择电台频率的 作用。 选择到的调幅信号由ULN2204A的第6和7脚送入片内的混频器 。 2、本振电路 由片内V32、V33、V34与5、13脚外接LC调谐回路（由本振变压器 初级线圈、C27和两个可变电容组成）构成差分对正弦波振荡器, 振 荡信号由V32的集电极输出。 外接变压器AT2的初级回路中的电容与 调幅信号输入回路中的电容是双连可调的, 使本振频率与输入信号载 频正好相差一个465kHz的中频信号，其振荡电压约为150mV。 27 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 3、混频电路 由片内V13V16、 V30V31组成的双差分模拟乘法器实现乘积 混频功能。片外调谐回路馈入的调幅信号由6、7脚输入到V30、V31的 基极, 本振信号从V14、V15的基极输入, 乘法器输出端4、13脚外接 LC中频调谐回路, 选取中频信号后又经2、3脚送回片内的中频放大器 。 4、中频放大电路 中频放大电路由片内五级直接耦合差分放大器V1V10组成, 单 端输入、 单端输出。调幅接收时,输入端AT1与输出端AT3的选频回路 均调谐在465 kHz上；而在调频接收时,输入端FT2与输出端FT3的选频 回路均调谐在10.7MHz上。虽然AT1的次级与FT2的次级串联, AT3与 FT3串联, 但在任何一种接收情况下, 总有两个回路是失谐的, 可视 为短路。另外, 调幅接收时, 因工作频率低(小于1.65MHz), 故L5视 为短路, C15视为开路；调频接收时, 因工作频率高(大于88MHz), 故 L5和C15作为鉴频器中的移相电路元件。片内的中放电路是调幅接收 和调频接收共用的。 28 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 5、检波电路 片内的V18、V19、V21、V28和13、14、15脚外接LC移相电路(AT3) 组成了差分全波峰值检波电路。LC移相电路调谐于465kHz, 实现 180相移。对于调幅信号来说, 13、14和15脚外接电容C15近似开路 , L5、FT3近似短路。 6、音频放大电路 音频放大电路由两部分组成。第一部分是由V44、V45组成的PNP型 差分放大器, V50为集电极有源负载, 用以提高电压放大倍数；V52和 V53均为射极跟随器, 起缓冲隔离和电平位移作用。 V36V39是多路 微电流恒流源, 为音频放大器提供合适的恒定电流。第二部分是PNP 型复合管V48、V42和NPN管V49组成的互补对称的OTL电路, 从V49集电 极输出的音频信号经12脚外接C19耦合到扬声器, 同时, C19上的直流 电压又作为V49的集电极电源, 这是OTL电路固有的特点。 29 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 （2）调频接收机 当波段开关SW1a和SW1b拨到FM端, 则可作为调频收音机接收调频 电台信号。调频台载频范围为88 MHz108 MHz, 远高于中波调幅台 载频范围535kHz1605kHz。 调频接收电路由高频调谐器、中放、 鉴频、音频放大几部分组成 , 其中音频放大电路与调幅接收时完全相同, 中放电路仅外接中频调 谐回路不一样, 片内电路完全相同。下面仅介绍高频调谐器与鉴频器 。 30 North China Electric Power University 通信电子电路 第7章 通信系统实例 1.高频调谐器电路 高频调谐器电路由输入回路、高频放大器和变频器