载波通信基本原理知识（PPT58页).ppt

引言 载波通信基本原理 通信系统的一般模型 模拟载波通信系统模型 调制 将音频信号加载在高频载波信号 通常用正弦波 上 经过高频放大后 通过天线发送出去 就形成无线电广播 音频信号加载到载波信号上的过程 称为调制 根据调制方式不同 分成 调幅 AM 调频 FM 调幅 AM 调幅 是使载波的振幅随着调制信号的变化规律而变化 设调制信号为U t U mcos t载波信号为UC t Ucmcos ct调幅波的表示为 UAM t Umo 1 macos t cos ct它保持着高频载波的频率特性 调幅波振幅的包络变化规律与调制信号的变化规律一致 调频 FM 调频 使载波频率按照调制信号幅值的改变而改变的调制方式设调制信号为U t U mcos t载波信号为UC t UCmcos Ct调频时 载波电压振幅度Ucm不变 而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化 即为 t c KfU t c t 调频波的表示式为调制信号幅度最大时 调频波最密 频率最大 而当调制信号负的绝对值最大时 调频波最稀疏 频率最低 调频波的波形示意 第6章正弦波振荡电路 如何产生载波 信号产生电路 振荡器 Oscillators 主要性要求能 输出信号的幅度准确稳定 输出信号的频率准确稳定 概述 1 产生振荡的条件 微弱的电扰动中 某一频率成分通过正反馈逐渐放大 则产生正弦振荡 振幅平衡条件 相位平衡条件 n 0 1 2 6 1正弦波振荡电路的基本原理 起振条件 1 Fu Au 1 Fu O ui uo Au uo AuFu 1 AuFu 1 Ui1 Uo1 Uf1 Ui2 Uo2 Uf2 Ui3 Uo3 Uf2 Ui4 Uo4 uf 起振 稳幅 2 正弦波振荡电路的起振与稳定过程 负反馈放大电路的自激振荡现象 3 正弦波振荡电路与负反馈自激振荡电路的区别 AF是放大电路和反馈电路的总附加相移 如果在中频条件下 放大电路有180 的相移 在其它频段电路中如果出现了附加相移 AF 且 AF达到180 使总的相移为360 负反馈变为正反馈 如果幅度条件满足要求 放大电路产生自激 在许多情况下反馈电路是由电阻构成的 所以 F 0 AF A F A 左图是一个同相比例放大电路 其输入 反馈 净输入和输出信号的相位关系如右图所示 因运放输出与输入相移为0 若附加相移达到180 则可形成正反馈 同相比例运算电路矢量图 同相比例运算电路 6 2 1正弦波振荡电路的组成和分类 1 放大电路Au 2 正反馈网络Fu 3 选频率网络 实现单一频率的振荡 4 稳幅环节 使振荡稳定 波形好 满足振荡条件 组成 6 2正弦波振荡电路的组成 分类和分析方法 分类 正弦波振荡 非正弦波振荡 RC振荡器 1kHz 数百kHz LC振荡器 几百kHz以上 石英晶体振荡器 频率稳定度高 方波 三角波 锯齿波等 判断 1 检查电路组成 2 Q 是否合适 3 是否满足起振条件 6 2 2振荡电路的分析方法 6 3 1文氏桥式振荡电路 选频网络 自激反馈信号 6 3RC振荡电路 1 电路组成 用RC电路构成选频网络的振荡电路可分为文氏桥式移相式和双T式等电路形式 R1C1串联阻抗 R2C2并联阻抗 选频特性 2 RC串并联网络的选频特性 定性分析 1 当信号的频率很低时 R1 R2 其低频等效电路为 其频率特性为 当 0时 uf 0 F 0 90 当 时 uf F 2 当信号的频率很高时 R1 R2 其高频等效电路为 其频率特性为 当 时 uf 0 F 0 90 当 时 uf F 0 F max 由以上分析知 一定有一个频率 0存在 当 0时 F 最大 且 0 定量分析 R1C1串联阻抗 R2C2并联阻抗 频率特性 通常 取R1 R2 R C1 C2 C 则有 式中 可见 当时 F 最大 且 0 F max 1 3 RC串并联网络完整的频率特性曲线 当时 F F max 1 3 1 相位条件 2 振荡条件 Rf不能太大 否则正弦波将变成方波 应使 3 电路的振荡频率和起振条件 1 振荡频率 在f0处 满足相位条件 2 起振条件 为使电Au为非线性 起振时 应使Au 3 稳幅后Au 3 C R1 Rf R C R 正温度系数 负温度系数 热敏电阻稳幅 4 负反馈支路的稳幅作用 R1 R2 V1 V2 R3 Au 1 R2 R1 3 为使失真小 R2 2R1 R2 2R1 R3 Au 1 R2 R3 R1 3 起振时信号小 二极管电阻大 12 4k R2 7 1k f0 1 94kHz 二极管稳幅 7 2k 6 2k 22k 4 3k 0 01 F 7 2k 0 01 F 输出频率的调整 通过调整R或 和C来调整频率 uo C 双联可调电容 改变C 用于细调振荡频率 K 双联波段开关 切换R 用于粗调振荡频率 电子琴的振荡电路电路 通常选取 起振条件 Rf 12R 优点 结构简单 经济缺点 选频作用差 频率调节不便 输出波形差 输出幅度不够稳定 6 3 2RC移相式振荡电路 R3应略小于 此时 输出信号的频率稳定性较高 输出波形的线性失真较小 但调节不便 6 3 3双T式振荡电路 LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成 可以产生高频振荡 由于高频运放价格较高 所以一般用分离元件组成放大电路 类型 变压器反馈式 电感三点式 电容三点式 Z 6 4LC振荡电路 6 4 1LC并联谐振电路的频率 1 谐振频率f0 2 谐振阻抗Z0 3 回路品质因数Q 4 频率特性 Q大 Q小 Q增大 幅频特性 相频特性 Q为谐振回路的品质因数 Q值越大 曲线越陡越窄 选频特性越好 5 阻抗与相位 满足相位平衡条件 同名端同极性 6 4 2变压器反馈式振荡电路 把并联LC回路中的C或L分成两个 则LC回路就有三个端点 把这三个端点分别与三极管的三个极相连 就形成了LC三点式正弦波发生电路 它们又分为电感三点式和电容三点式两类 三点式LC振荡电路 M 6 4 3电感三点式LC振荡电路 优点 缺点 易起振 L间耦合紧 易调节 C可调 输出取自电感 对高次谐波阻抗大 输出波形差 考毕兹振荡器 Colpitts C3 6 4 4电容三点式LC振荡电路 优点 波形较好 缺点 2 T极间电容影响f0 1 调频时易停振 C3的改进 1 结构和符号 化学成分SiO2 结构 晶片 符号 6 5石英晶体 Crystal 振荡电路 6 5 1石英晶体简介 2 压电效应 形变 形变 机械振动 外力 压电谐振 外加交变电压的频率等于晶体固有频率时 机械振动幅度急剧加大的现象 3 等效电路 L 晶体的动态电感 10 3 102H 大 C 晶体的动态电容 0 1pF 小 r 等效摩擦损耗电阻 小 Co 晶片静态电容 几 几十pF 大 小 小 大 4 频率特性和谐振频率 容性 容性 感性 5 使用注意 2 要有合适的激励电平 过大会影响频率稳定度 振坏晶片 过小会使噪声影响大 还能停振 1 要接一定的负载电容CL 微调 以达标称频率 1 并联式石英晶体振荡电路 fs f fp 晶体呈感性 6 5 2石英晶体振荡电路 2 串联式石英晶体振荡电路 f fs 晶体呈纯阻 一 信号产生电路的分类 正弦波振荡 非正弦波振荡 RC振荡器 低频 LC振荡器 高频 石英晶体振荡器 振荡频率精确 方波 三角波 锯齿波等 小结 二 正弦波振荡条件 电路结构和选频电路 1 振荡条件 振幅平衡条件 相位平衡条件 n 0 1 2 判断电路是否起振采用瞬时极性法 即断开反馈网络 加一信号 如果信号极性逐级变化后 返回后与原信号同极性 则满足相位平衡条件 2 振荡电路的两种结构 3 选频电路及其特性 1 RC串并联式 幅频特性 相频特性 当 0 1 RC时 0 电路 2 LC并联谐振回路 阻抗幅频特性 电路 阻抗相频特性 谐振频率 谐振阻抗 回路品质因数 三 正弦波振荡电路 1 RC桥氏振荡电路 C R1 Rf R C R 振荡频率 振荡条件 即 自动稳幅措施 使电Au成为非线性