通信电路实验讲课(1)

1、12内容提要一、通信电路实验简介一、通信电路实验简介二、二、本学期实验任务与安排本学期实验任务与安排三、实验要求与注意问题三、实验要求与注意问题34 鉴频器鉴频器 (相位鉴频器相位鉴频器) VCOVCO及及PLLPLL 锁锁相相频频率合成器率合成器*小信号谐振放大器小信号谐振放大器*晶体振荡器晶体振荡器*混频器的设计与研究混频器的设计与研究*正交鉴频器正交鉴频器* *者为设计实验者为设计实验要求：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用高频仪器的使用5 第二层次实验第二层次实验通信电路专题实验通信电路专题实验 “ “50MHz FM5

2、0MHz FM（FSKFSK）集成无线收发信系统）集成无线收发信系统”要求：要求： 将单元电路连接成系统，建立通信系统概将单元电路连接成系统，建立通信系统概念；念； 了解通信系统的性能指标，学会对通信系了解通信系统的性能指标，学会对通信系统性能的调测；统性能的调测； 培养系统级分析问题，培养系统级分析问题， 解决问题的能力，解决问题的能力，为系统设计打基础。为系统设计打基础。6第三层次第三层次高频电路系统课程设计（下学期限选）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。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。可与挑战杯结合。进行系统设

3、计的综合训练，体验科研的经历进行系统设计的综合训练，体验科研的经历。包括：包括：（1 1）理论学习（指导怎样设计）：设计的要点、选题；）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; ;高频电路的高频电路的PCBPCB设计、安装、调测等；设计、安装、调测等；（2 2）查资料、定题目、方案认证；）查资料、定题目、方案认证；（3 3）计算机辅助分析与设计训练：原理图设计；部分电）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；路性能模拟； PCBPCB设计；文档整理等设计；文档整理等（4 4）安装、

4、调测电路性能、验收。）安装、调测电路性能、验收。 （5 5）整理实验资料，写总结报告。）整理实验资料，写总结报告。 (6) (6) 交流答辩。交流答辩。 7二、本学期实验任务二、本学期实验任务 掌握几种仪器掌握几种仪器：高频高频 Q Q表；扫频仪（表；扫频仪（BTBT3）；高频信）；高频信号发生器；频谱分析仪号发生器；频谱分析仪 完成验证性实验完成验证性实验2个个（幅度调制，锁相频率合成器（幅度调制，锁相频率合成器2个单个单位时间。）位时间。） 完成综合性（专题）实验完成综合性（专题）实验 2个单位时间（连续选）个单位时间（连续选） 完成（完成（12个）功能电路设计、制作，并进行联机个）功能电

5、路设计、制作，并进行联机 （共（共5个单位时间）个单位时间）* 验证性实验、专题实验为两人一组，模块设计验证性实验、专题实验为两人一组，模块设计3人一人一组（注意同组成员选同一时间同一实验），前两个实验组（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。验每人写一份。8本学期实验课内容本学期实验课内容1、讲课：、讲课： 共共3次，第次，第1、2、4周周 第第1周星期四下午周星期四下午1：30开始，地点：三教开始，地点：三教2302 内容：实验简介、安排、仪器原理及使用介绍内容：实验简介、安

6、排、仪器原理及使用介绍（1）。）。 第第2周周 1：30开始，地点：三教开始，地点：三教2302 内容：仪器原理及使用介绍（内容：仪器原理及使用介绍（2）。）。 第第4周周（时间、地点另通知。（时间、地点另通知。 ） 内容：专题实验介绍内容：专题实验介绍92、基础（验证性）实验基础（验证性）实验（1）幅度调制实验）幅度调制实验 调幅实验用相乘器调幅实验用相乘器MC1496实现实现 主要是设置、观察各种调幅波形，如实现一定主要是设置、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调制度的全载波调幅和抑制载波双边带调幅 等。等。 要求认真观察波形特点、记录波形及关键数据。要求认

7、真观察波形特点、记录波形及关键数据。 学会学会MC1496芯片的使用，例如调平衡电路等芯片的使用，例如调平衡电路等为后面鉴频器设计打基础。为后面鉴频器设计打基础。10 （2）锁相频率合成器实验）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主芯片：吞脉冲可变分频器的锁相频率合成器成器MC145152芯片芯片, 双模前置分频器双模前置分频器 ：12016 。 VCO：变容管调频电路：变容管调频电路 滤波器：无源滤波器：无源RC滤波器滤波器 41/4011参考分频器参考分频器rofAPNfAPNf)()(0鉴相鉴相VCO低通低通Rqfrfof晶振晶振双模前置双模前置分频器分频器PP/ )

8、 1(主计数器主计数器N辅助计数辅助计数器器 A模式控制模式控制SR频道选择频道选择频道选择频道选择of12MC145152锁相频率合成器组成框图锁相频率合成器组成框图13MC145152芯片内部电路芯片内部电路14锁相频率合成器实验电路锁相频率合成器实验电路15实验板实验板16电荷泵和环路滤波器电路电荷泵和环路滤波器电路 RVff R低电平，低电平， V一直高电平，一直高电平，T3导通，导通，T2截止截止 ，T1导通，电源通过导通，电源通过T1向电容向电容C1充电，使电压充电，使电压Vd升高；升高；17电荷泵工作原理电荷泵工作原理 电荷泵实际是一个电压开关，在鉴相器输出的反电荷泵实际是一个电

9、压开关，在鉴相器输出的反映映 、 频差或相位关系的信号频差或相位关系的信号 、 控制下，对控制下，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压，控制压控振荡器的振荡频率朝着频差减小方向变化。化。 如果如果 ，或，或 ，但，但V的相位滞后的相位滞后R，则鉴相，则鉴相器输出器输出 R为低电平，而输出为低电平，而输出 V一直为高电平，一直为高电平，T3导通，导通，T2截止截止 。T1导通，电源通过导通，电源通过T1向电容向电容C1充电，使充电，使电压电压Vd升高；电容升高；电容C1上的电压上的电压Vd和

10、和 R上的低电平脉上的低电平脉冲宽度成正比，也就是和冲宽度成正比，也就是和R和和V的频率差或相位差成正的频率差或相位差成正比。比。 RVff RfVfVRVff R18电荷泵工作原理（续）电荷泵工作原理（续） 反之，反之， 或或R相位落后相位落后V，则，则 R为高电平，为高电平，T1截止；截止； V为低电平，当为低电平，当 V为为0时，时，T3截止，截止，T2导通，导通，电容电容C1通过通过T2放电，放电， Vd降低，甚至为降低，甚至为0。使压控振。使压控振荡器频率降低，直至荡器频率降低，直至V和和R同频同相，同频同相， V和和 R同时为同时为高电平，高电平，T1、T2均截止，输出电压保持常数

11、均截止，输出电压保持常数进入进入锁定状态锁定状态。RVff19鉴相器输入输出波形鉴相器输入输出波形RRfVfVDL20压控振荡器（压控振荡器（VCO）21锁相频率合成器实验要点锁相频率合成器实验要点 搞清原理和各部件作用搞清原理和各部件作用 频率计算频率计算 波形关系波形关系 频率合成器工作范围与频率合成器工作范围与开环开环VCO特性曲线的特性曲线的 关系 环路滤波器特性对频率合成器性能影响环路滤波器特性对频率合成器性能影响RfVfRfVfVR223、专题实验：专题实验：50MHz FM/FSK50MHz FM/FSK收发信机收发信机 调测收、发信机主要模块性能包括：调制器调制特性、调测收、发

12、信机主要模块性能包括：调制器调制特性、发射频率（发射频率（3倍频）、输出功率。锁相频率合成器、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、模拟及语音信通信系统，进行收发联调，实现数字、模拟及语音信号通信。号通信。 目的：掌握典型通信机的组成、各模块性能，了解其目的：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，并建立系统概测试方法，为下阶段设计实验打基础，并建立系统概念。念。 仪器：仪器：BTBT3 3扫频仪扫频仪。234、模块设计与无线通信实验、模块

13、设计与无线通信实验n 设计一个由高频小信号放大器、本地振荡器、混频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。机发射的调频信号。n 组织形式及分工：三人一组，组织形式及分工：三人一组，分工合作分工合作。 高频小信号放大器高频小信号放大器 + 本地振荡器本地振荡器 1人人 混频器中频信号放大器混频器中频信号放大器 1人人 正交鉴相鉴频器正交鉴相鉴频器 1人人 24设计实验设计实验（续）（续）n 设计任务：

14、设计任务： 各人按指示书要求设计、制作、调测好模块。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人一起将各模块装在测试架上测试架上连成调频接收机，架上有各连成调频接收机，架上有各路电源，解码器、比较器、音频功放、扬声器。接收实验路电源，解码器、比较器、音频功放、扬声器。接收实验室室公共发射机公共发射机发送的发送的16.455MHz16.455MHz调频信号，要求在示波器调频信号，要求在示波器上清晰地看到解调出来的原调制信号波形。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（时间分配：模块设计、制作、调测（2-3次）整机联调次）整机联调（1-2次）即第

15、次）即第9周个人模块全部验收完毕，随后联机。周个人模块全部验收完毕，随后联机。 要求：第要求：第6周由组长将周由组长将各人设计好的电路图（带参数）收齐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。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！设计时可参阅讲义上给出的参考文献！25n模块设计要点模块设计要点 注意各模块的工作频率，注意各模块的工作频率，中放与鉴频器频率由晶振定中放与鉴频器频率由晶振定 小信号放大器：小信号放大器：工作点工作点（线性范围、放大倍数）（线性范围、放大倍数）调谐调谐 本振（串联型晶体振荡器）设计：本振（串联型晶体振荡器）设计：克拉泼或西勒电路，

16、克拉泼或西勒电路，工作点，反馈系数，工作点，反馈系数， 高的管子如高的管子如9018 混频与中放：混频与中放：工作点（混频器非线性区，中放线性工作点（混频器非线性区，中放线性区），区）， 混频器电路混频器电路结构，与本振隔离结构，与本振隔离 正交鉴频：正交鉴频：相乘器两输入端直流平衡问题（加调平衡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）移相网络的电位器，参考调幅实验电路）移相网络的Q值值 联机：电平配合、消除自激（用双绞线互联，一根接联机：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）。地，一根接信号。集电极串电阻或并电阻）。 高频用面包板

17、设计难度更大，更要注意布局、布线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）。（尤其接地，特别注意交流就近接地）。Tf26无线通信链路实验无线通信链路实验 发不同频率正弦信号（发不同频率正弦信号（1KHz-5KHz）：）：解调无失真解调无失真 发语音（音乐）信号（发语音（音乐）信号（MP3）：）：声音清晰声音清晰。 发数据编码信号（发数据编码信号（8位地址码，位地址码，4位数据码，位数据码，1个同步头）：个同步头）： 解调输出无误码解调输出无误码 编码器编码器/解码器（解码器（PT2262/PT2272) 码波形如下（码波形如下（a=4个振荡周期，每一位宽个

18、振荡周期，每一位宽=32a）两个窄脉冲两个窄脉冲“0”两个宽脉冲两个宽脉冲“1”一个窄，一个一个窄，一个宽表示宽表示“F”，地址码的地址码的“悬悬空空”27实验时间与地点实验时间与地点n 实验地点实验地点：中央主楼中央主楼 915室室n 实验时间：实验时间：(第第3周周13周）周） 上午：上午：9：0012：00 下午：下午：1：304：30 晚上：晚上：6：009：00n参加实验辅导：参加实验辅导： 老师：陈雅琴、老师：陈雅琴、李国林李国林 勾秋静、皇甫丽英、徐淑正、勾秋静、皇甫丽英、徐淑正、 TA：魏琦，王鹏军，孙忆南，金庆文魏琦，王鹏军，孙忆南，金庆文 28三、实验要求与注意问题三、实验

19、要求与注意问题u要求要求 做实验前必须预习，写出预习报告做实验前必须预习，写出预习报告( (见指示书），实验时带见指示书），实验时带来，由老师检查、登记。来，由老师检查、登记。 进实验室按实验桌号先签到（每人都签），进实验室按实验桌号先签到（每人都签），实验时间变更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。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。离开。 实验报告实验报告内容内容按指示书要求，按指示书要求，注意实验数据必须整理，思注意实验数据必须整理，思考题必须回答。考题必须回答

20、。一般一般实验后一周内交实验报告，设计实验实验后一周内交实验报告，设计实验（每人（每人1份）份）15周星期五前交报告周星期五前交报告 实验评分：实验评分：基础基础2020，专题，专题3535，设计，设计4545 每个实验中动手每个实验中动手4040，报告，报告4040（无分析，只写结果最多得（无分析，只写结果最多得一半分），预习一半分），预习2020。29n工作频率较高，需要考虑分布参数的影响工作频率较高，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（趋肤效应）。例如一引线直径为0.46mm,长

21、度为长度为10mm,就有就有7.43nH电感量。直径为电感量。直径为0.644mm的铜导线每米的电的铜导线每米的电阻在阻在10MHz频率上比直流时高频率上比直流时高7.7倍，倍，200MHz上比直流上比直流时高近时高近40倍。倍。设计电路时注意设计电路时注意元器件元器件引脚不能长引脚不能长布局合理、走线尽可能短。布局合理、走线尽可能短。 u实验注意事项实验注意事项30n传输频带信号，注意接入阻抗对选频网络的影响传输频带信号，注意接入阻抗对选频网络的影响（带宽、频响、频率）阻抗变换。（带宽、频响、频率）阻抗变换。例如例如小信号谐振放大器设计时，晶体管和下级负载小信号谐振放大器设计时，晶体管和下级

22、负载对放大器输出端并联回路应采用对放大器输出端并联回路应采用部分接入部分接入方式。方式。n高频仪器有高频仪器有50欧姆，欧姆，75欧姆两种系统，欧姆两种系统， 测量时需测量时需注意仪器输入阻抗对被测电路的影响。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，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，不能将测量仪器探头直接并在回路两端，需通过小需通过小电容或电感耦合接入。电容或电感耦合接入。n匹配问题：滤波器前后需阻抗匹配，否则频率响应匹配问题：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。有反射，不仅输出功率小，而且易烧管子。31n电磁兼容问题电磁兼容问题 电磁兼容包括干扰与抗干扰两个方面。电磁兼容包括干扰与抗干扰两个方面。措施：措施：注意振荡源、功率放大器的非线性。注意振荡源、功率放大器的非线性。注意电源滤波注意电源滤波级间去耦级间去耦接地（就近接地）接地（就近接地）屏蔽措施（隔离，屏蔽罩）屏蔽措施（隔离，屏蔽罩