通信电路实验讲课.ppt

1 通信电路实验讲课 一 无6年级 2 内容提要 一 通信电路实验简介二 本学期实验任务与安排三 实验要求与注意问题 3 一 通信电路实验简介三个层次实验 基础电路实验和专题实验 本学期 以及系统设计 下学期限选 第一层次 基础电路实验 基本涵盖了课程内容 分验证性实验和模块设计研究性实验两类 内容包括 LC振荡器幅度调制器同步检波与峰值包络检波变容二极管调频电路 变容管特性测试 4 鉴频器 相位鉴频器 VCO及PLL锁相频率合成器 小信号谐振放大器 晶体振荡器 混频器的设计与研究 正交鉴频器 者为设计实验要求 建立高频实验意识 掌握基本电路 学会常用高频仪器的使用 5 第二层次实验 通信电路专题实验 50MHzFM FSK 集成无线收发信系统 要求 将单元电路连接成系统 建立通信系统概念 了解通信系统的性能指标 学会对通信系统性能的调测 培养系统级分析问题 解决问题的能力 为系统设计打基础 6 第三层次 高频电路系统课程设计 下学期限选 课程设计内容 设计与通信系统有关的电路与系统 可与挑战杯结合 进行系统设计的综合训练 体验科研的经历 包括 1 理论学习 指导怎样设计 设计的要点 选题 系统性能指标的确定与分配 电磁兼容与抗干扰措施 高频电路的PCB设计 安装 调测等 2 查资料 定题目 方案认证 3 计算机辅助分析与设计训练 原理图设计 部分电路性能模拟 PCB设计 文档整理等 4 安装 调测电路性能 验收 5 整理实验资料 写总结报告 6 交流答辩 7 二 本学期实验任务 掌握几种仪器 高频Q表 扫频仪 BT 3 高频信号发生器 频谱分析仪完成验证性实验2个 幅度调制 锁相频率合成器2个单位时间 完成综合性 专题 实验 2个单位时间 连续选 完成 1 2个 功能电路设计 制作 并进行联机 共5个单位时间 验证性实验 专题实验为两人一组 模块设计3人一组 注意同组成员选同一时间同一实验 前两个实验实验报告每组交一份 实验后一周内交实验室 设计实验每人写一份 8 本学期实验课内容 1 讲课 共3次 第1 2 4周第1周星期四下午1 30开始 地点 三教2302内容 实验简介 安排 仪器原理及使用介绍 1 第2周1 30开始 地点 三教2302内容 仪器原理及使用介绍 2 第4周 时间 地点另通知 内容 专题实验介绍 9 2 基础 验证性 实验 1 幅度调制实验调幅实验用相乘器MC1496实现主要是设置 观察各种调幅波形 如实现一定调制度的全载波调幅和抑制载波双边带调幅等 要求认真观察波形特点 记录波形及关键数据 学会MC1496芯片的使用 例如调平衡电路等为后面鉴频器设计打基础 10 2 锁相频率合成器实验 主芯片 吞脉冲可变分频器的锁相频率合成器MC145152芯片 并行码输入编程 双模前置分频器 12016 VCO 变容管调频电路滤波器 无源RC滤波器 11 吞脉冲锁相频率合成器组成框图 参考分频器 鉴相 VCO 低通 晶振 双模前置分频器 主计数器 辅助计数器 模式控制 频道选择 频道选择 12 MC145152锁相频率合成器组成框图 13 MC145152芯片内部电路 14 锁相频率合成器实验电路 15 实验板 16 电荷泵和环路滤波器电路 R低电平 V一直高电平 T3导通 T2截止 T1导通 电源通过T1向电容C1充电 使电压Vd升高 17 电荷泵工作原理 电荷泵实际是一个电压开关 在鉴相器输出的反映 频差或相位关系的信号 控制下 对电容冲 放电 经环路滤波器后形成直流误差控制电压 控制压控振荡器的振荡频率朝着频差减小方向变化 如果 或 但V的相位滞后R 则鉴相器输出 R为低电平 而输出 V一直为高电平 T3导通 T2截止 T1导通 电源通过T1向电容C1充电 使电压Vd升高 电容C1上的电压Vd和 R上的低电平脉冲宽度成正比 也就是和R和V的频率差或相位差成正比 18 电荷泵工作原理 续 反之 或R相位落后V 则 R为高电平 T1截止 V为低电平 当 V为0时 T3截止 T2导通 电容C1通过T2放电 Vd降低 甚至为0 使压控振荡器频率降低 直至V和R同频同相 V和 R同时为高电平 T1 T2均截止 输出电压保持常数 进入锁定状态 19 鉴相器输入输出波形 20 压控振荡器 VCO 21 锁相频率合成器实验要点 搞清原理和各部件作用频率计算波形关系频率合成器工作范围与开环VCO特性曲线的关系环路滤波器特性对频率合成器性能影响 22 3 专题实验 50MHzFM FSK收发信机 调测收 发信机主要模块性能包括 调制器调制特性 发射频率 3倍频 输出功率 锁相频率合成器 正交鉴频器 接收机灵敏度等 并通过正确跳线连成通信系统 进行收发联调 实现数字 模拟及语音信号通信 目的 掌握典型通信机的组成 各模块性能 了解其测试方法 为下阶段设计实验打基础 并建立系统概念 仪器 BT 3扫频仪 23 4 模块设计与无线通信实验 设计一个由高频小信号放大器 本地振荡器 混频器 中频信号放大器和正交鉴相鉴频器五个功能电路组成的调频接收机 并能接收实验室制作的发射机发射的调频信号 组织形式及分工 三人一组 分工合作 高频小信号放大器 本地振荡器1人混频器 中频信号放大器1人正交鉴相鉴频器1人 24 设计实验 续 设计任务 各人按指示书要求设计 制作 调测好模块 3人一起将各模块装在测试架上连成调频接收机 架上有各路电源 解码器 比较器 音频功放 扬声器 接收实验室公共发射机发送的16 455MHz调频信号 要求在示波器上清晰地看到解调出来的原调制信号波形 时间分配 模块设计 制作 调测 2 3次 整机联调 1 2次 即第9周个人模块全部验收完毕 随后联机 要求 第6周由组长将各人设计好的电路图 带参数 收齐后带到实验室交老师审查 设计时可参阅讲义上给出的参考文献 25 模块设计要点 注意各模块的工作频率 中放与鉴频器频率由晶振定小信号放大器 工作点 线性范围 放大倍数 调谐本振 串联型晶体振荡器 设计 克拉泼或西勒电路 工作点 反馈系数 高的管子如9018混频与中放 工作点 混频器非线性区 中放线性区 混频器电路结构 与本振隔离正交鉴频 相乘器两输入端直流平衡问题 加调平衡电位器 参考调幅实验电路 移相网络的Q值联机 电平配合 消除自激 用双绞线互联 一根接地 一根接信号 集电极串电阻或并电阻 高频用面包板设计难度更大 更要注意布局 布线 尤其接地 特别注意交流就近接地 26 无线通信链路实验 发不同频率正弦信号 1KHz 5KHz 解调无失真发语音 音乐 信号 MP3 声音清晰 发数据编码信号 8位地址码 4位数据码 1个同步头 解调输出无误码编码器 解码器 PT2262 PT2272 码波形如下 a 4个振荡周期 每一位宽 32a 两个窄脉冲 0 两个宽脉冲 1 一个窄 一个宽表示 F 地址码的 悬空 27 实验时间与地点 实验地点 中央主楼915室实验时间 第3周 13周 上午 9 00 12 00下午 1 30 4 30晚上 6 00 9 00参加实验辅导 老师 陈雅琴 李国林勾秋静 皇甫丽英 徐淑正 TA 魏琦 王鹏军 孙忆南 金庆文 28 三 实验要求与注意问题 要求做实验前必须预习 写出预习报告 见指示书 实验时带来 由老师检查 登记 进实验室按实验桌号先签到 每人都签 实验时间变更者下周五之前来实验室找皇甫老师重新登记 实验完成后由老师验收签字 待整理好仪器 工具后方能离开 实验报告内容按指示书要求 注意实验数据必须整理 思考题必须回答 一般实验后一周内交实验报告 设计实验 每人1份 15周星期五前交报告实验评分 基础20 专题35 设计45 每个实验中动手40 报告40 无分析 只写结果最多得一半分 预习20 29 工作频率较高 需要考虑分布参数的影响包括引线电感 分布电容 还要考虑导线的高频电阻 趋肤效应 例如一引线直径为0 46mm 长度为10mm 就有7 43nH电感量 直径为0 644mm的铜导线每米的电阻在10MHz频率上比直流时高7 7倍 200MHz上比直流时高近40倍 设计电路时注意元器件引脚不能长布局合理 走线尽可能短 实验注意事项 30 传输频带信号 注意接入阻抗对选频网络的影响 带宽 频响 频率 阻抗变换 例如小信号谐振放大器设计时 晶体管和下级负载对放大器输出端并联回路应采用部分接入方式 高频仪器有50欧姆 75欧姆两种系统 测量时需注意仪器输入阻抗对被测电路的影响 例如振荡频率的测量 小信号谐振放大器的测量 不能将测量仪器探头直接并在回路两端 需通过小电容或电感耦合接入 匹配问题 滤波器前后需阻抗匹配 否则频率响应不好 功率放大器需用匹配网络调匹配 不匹配会有反射 不仅输出功率小 而且易烧管子 31 电磁兼容问题 电磁兼容包括干扰与抗干扰两个方面 措施 注意振荡源 功率放大器的非线性 注意电源滤波级间去耦接地 就近接地 屏蔽措施 隔离 屏蔽罩 32 100u 100u 0 01 电源滤波总电源进来加滤波 各级之间去耦 每个集成块的电源对地加0 1uF电容 且必须紧靠电源脚 电源滤波 图中电感 高频扼流圈 可用R代替 R值根据电流大小决定 直流电源 0 05 0 2mH 0 01 0 1u 47u 0 01 0 1u 33 级间去耦 R值视电流大小而定 34 接地 高频就近接地 低频 35 工作点设置 线性放大 工作点设置在线性区的中点 如小信号放