载波通信基本原理知识ppt课件

1、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)=Umcost 载波信号为 UC(t)=Ucmcosct 调幅波的表示为: UAM(t)=Umo(1+macost)cosct 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

2、号幅值的改变而改变的调制方式 设调制信号为 U（t）= Umcost 载波信号为 UC（t）= UCmcosCt 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

3、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,Au Fu 1,Au Fu 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

4、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(1 kHz 数百 kHz,LC

5、 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,6.3 RC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,

6、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=？ Fmax=,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R1R2R，C1C2C，则有,式中,可见：当 时， F最大，且 =0,Fmax=1/3,RC串并联网络完整的频率特性曲线,当 时， F= Fmax=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

7、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,12.4 k R2 7.1 k,f0 = 1.94 kHz,二极管稳幅,7.2 k,6.2 k,22 k,4.3 k,0.01 F,7.2 k,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

8、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： Rf12R,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,6.3.2 RC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,6.4 LC 振荡电路,6.4.1 LC 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

9、. 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

10、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,C 3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 (10-3 102 H)(大,C 晶体的动态电容 ( 0.1 pF)(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

11、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