通信电路复习.ppt

1、1,通信电路期末复习 （无6年级） 2008.12.29,2,2 . 方式：闭卷，可带一张A4大小记公式纸，带计算器。,以电子讲稿和习题为主线。 参考教材和学习指导书。 注重概念的理解和应用。 掌握常用电路的分析方法。 加深对前后知识的融会贯通。 建立通信系统的概念。,1 .总体要求：,一、复习考试要求与安排,3,复习考试要求（续）,答疑时间：1月13日、14日全天； 上午8:3012：00；下午3:006:00,考试时间：1月15日（星期四）上午8：0010：00,4.考试地点分配如下： 一教201（87人）：无61、62、63、64、65班 一教202（22人）：无3、无5、微5班 一教2

2、05（90人）：无66611、微6、基应5、6班 5、考场要求：隔行隔列，带学生证。 考试结束后待监考老师清点完试卷才能离开考场。,地点：主楼915或917,3 .时间安排,4,请以上同学考试结束后将所有作业交给监考老师。,二、本学期优秀作业名单,无61 于沛东 张骋 王丁禾 无62 罗威 王博硕 无63 李华 陈林 无64：赵琳、施韵； 无65 胡军 无66 蔡雪柯 无67：王瑶、吴婧； 无68：董成博； 无69：邓旭； 微61 杨超群 无610翟元皓 周冠宇 崔志云 向智敏 无611 同凡,5,三、本学期主要内容回顾,本课程主要讨论通信系统中关于信号传输的技术与电路。 实际上主要讲三个方面

3、内容： 1、通信系统的组成典型无线收发信机。 讨论组成无线收、发信机的主要功能模块的工作原理、 特性、电路实现。 2、通信系统中的信号，各种已调信号的时域、频域特性。 3、信号通过线性系统与非线性系统的问题。 包括：滤波、线性与非线性失真。,6,根据对系统不同的要求，提出不同的指标，有不同的系统设计方案和信号处理方法 系统特性 传输距离（发射机功率、接收机灵敏度、信道损耗、干扰与噪声）通信容量（信号带宽、是否采取复用方式）信号失真度、抗干扰能力,通信系统的组成,框图,7,当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱变换到适合信道的工作频率范围内，这就是载波信号传

4、输。由发射设备完成。调制方式主要有： 调幅 、 调频、调相,信道特性： 衰减特性、工作频率范围、频率特性、时变时不变特性、干扰特性,8,无线收、发信机框图,课程内容围绕通信系统的发送与接收设备的基本 功能电路展开的,LC、晶体、VCO,AFC,AM 、 FM、PM,A、B、C类,频率合成器,发射机原理方框图,9,信号频率高 低频信道太拥挤 信号功率微弱 长距离传输 需多级放大 多信号同时到达接收端 需要较好的信道选择能力,采用超外差式接收机. 即： 将接收到的不同载频的微弱高频已调信号经混频变换成统一的固定的中频已调信号，再在固定中频上进行放大、检波和后续的信号处理。,接收信号的特点,10,高

5、频放大 (LNA),混频器,中频 放大,解调器,低频 放大,输入 回路,AGC,本地 振荡器,稳定中频 AFC,噪声与干扰,LC回路、滤波器,受信者,滤波器,中频滤波器,检波器鉴频器鉴相器,手机 基站 890-915MHz 基站 手机 935-960MHz,中频滤波器,抑制镜频,选信道（窄）,选频带（宽）,接收设备超外差接收机,11,在中频实现对有用信道的选择 对Q值的要求低，选择信道主要靠中频滤波器 接收机天线接收下来的信号极弱（-120dBm-100dBm）,将此信号放大到解调器前，使解调器可解调，需要放大100多dB，例如，从天线输入端看接收机灵敏度为110dBm, 为满足输出基带信号的

6、要求，要求输入到解调器的中频信号电平达10dBm,则信号放大到解调器前共需增益100dB。为放大器的稳定，在一个频带内的放大器增益不能过高。超外差接收机方案将接收机的总增益分散到射频、中频两个频段上（中放增益主要的，LNA30dB，混频10dB，中放60dB） 高增益的中频放大器制作容易并且稳定。 在较低固定中频上进行解调或A/D变换相对容易,超外差式接收机的优越性,12,外差式接收机最大的缺点： 镜像频率干扰严重，组合干扰频率点多。 消除镜像频率干扰的最好办法是不让它进入变频器， 在低噪放大器后变频器之前加滤波器镜像抑制滤波器。 合理选择中频频率：原则是镜像频率在有用信号频带外且中频滤波器易

7、于实现。 采用二次(或多次）变频方案：两次变频，第一次混频采用高中频，以提高对镜像频率的抑制能力，第二次混频采用低中频，实现窄带（只让信号通过），减小噪声，抑制相邻信道的干扰，提高信噪比。,超外差接收机的缺点,13,零中频接收机框图,本振频率等于载频，即把载频直接下变频为基带 优点：无镜像频率干扰，不需镜像抑制滤波器，和中频滤波器，只需低通滤波器选择基带信号，易集成。,零中频方案,14,本振泄漏：由于本振频率与信号频率相同，本振口与射频口隔离性能不好。本振信号 变频器的射频口 天线辐射到空间 邻道干扰。 直流偏差：自混频（泄露的本振又从天线回到高放进入混频器的射频口与本振混频得到直流）引起。

8、零中频方案特有。 直流偏差叠加在基带上，使信噪比变差，使放 大器饱和，无法放大有用信号。 I、Q两条支路的匹配问题，如本振相差不是90度，或增益、低通滤波器特性等两支路不相同等。,零中频方案缺点,15,（一）、线性部分 1、滤波器 滤波器的主要指标、特性、分类及作用。 LC串、并联回路特性分析计算（包括回路阻抗特性，幅频特性、相频特性、谐振频率、谐振电阻、无载Q、有载Q、通 频带、最大功率传输条件，接入系数、阻抗变换） 2、高频小信号放大器 小信号放大器（谐振放大器和宽带放大器）的等效电路及相关计算。-谐振放大器计算除增益外，其余与回路基本相同 影响共发、共基高频小信号放大器的高频特性的因素

9、共发共基、共源共栅高频小信号放大器电路及特性,四、复习要点,16,电阻的热噪声及其计算。 信噪比概念，噪声系数及其计算（包括无源、级联，噪声温度）。 接收机的灵敏度与最小可检测 信号。额定功率、额定功率增益的定义及计算。 减小噪声系数的措施。 注意点：噪声都是按功率计量；级联噪声公式不能用dB数直接代入！,3、噪声,17,2、C类功率放大器 C类功率放大器工作原理？为什么效率高？ 倍频器 3、模拟相乘器 电路、工作原理及应用： 调幅、检波、混频、鉴频、鉴相 包括应用框图，输入、输出波形等,1、非线性电路的分析方法 幂级数分析法、折线分析法 线性、非线性电路的主要特征，哪些为线性或非线性电路？

10、如何分析非线性电路输出信号中所含的频率分量。 信号通过非线性电路有哪些变化？ 非线性的描述方法：1dB功率压缩点、IIP3、 非线性失真：谐波,IMD3,（二）、非线性部分,18,4、变频器,变频器中输 入、本振与中频三者之间的关系 变频干扰及产生的原因，减小干扰措施 对超外差接收机来说主要是镜像频率干扰。,变频器变频本质上是一种频谱搬移电路。 实现频谱搬移的基本方法是将两个信号相乘。用相乘器或工作在线性时变状态的非线性器件，例如，二极管、晶体管、场效应管等。要求 曲线为直线。 为一平方曲线。,19,振荡的三大条件，判断电路能否产生振荡 三点式、晶体振荡器电路分析，包括：画交流、直流等效 电路

11、；分析各主要元件的作用； 计算振荡频率；反馈系数 电路中采取了哪些稳频措施；提高振荡器频率稳定度的方法。,5、反馈式LC振荡器,20,6、调制与解调,调幅、调频、调相三种已调波的性质（包括：表达式、调 制指数、波形、频谱、带宽、功率） 调幅有几类？各有什么优缺点？ 调幅波的解调有哪些主要方法，分别适合解调哪些调幅波？ 为什么说调幅是线性调制而调频为非线性调制？,21,变容管直接调频电路（包括晶体调频）分析： 电路组成、变容管特性、压控特性、主要元件 的作用、等效电路（高频、变容管的调制信号及直流通路）以及相关计算(中心频率、频偏等）。 扩大频偏的方法（间接调频和晶体调频）,鉴频：鉴频的几种主要

12、方法、原理，s曲线的含义。 鉴频器：失谐回路鉴频器、正交鉴频器。,调频与鉴频,22,2、AFC：原理、组成、应用与PLL的异同 3、PLL组成及工作原理、环路方程 线性特性、非线性特性的分析方法及相关计算（包括跟踪特性、频率特性、同步带、捕捉带、一阶环相图等）。 PLL的主要应用：提取载波、调制解调、频率合成等,（三）、反馈控制系统,1、 AGC：作用、原理、组成、电路形式。,23,（四）、频率合成技术,频率合成器的主要技术指标 频率合成的主要方法及原理 采用吞脉冲分频器的锁相频率合成器的组成框图、工作 原理及有关计算。 如何根据要求设计频率合成器 多环频率合成器的分析，写表示式。,24,频率

13、比较器为鉴频器，参考信号频率即为鉴频器的零点频率。,PLL：,AFC和PLL,AFC：,25,环路对实际的输入相位 的跟踪情况，与 的形式及所用的环路滤波器有关，稳态相差标志了环路的跟踪精度，它可用拉氏变换的终值定理来求出 。,环路对输入暂态信号的响应例如：输入相位阶跃、频率阶跃、频率斜升信号等，讨论环路能否跟踪，如何跟踪，跟踪精度。,的跟踪特性,26,的频率特性,正弦稳态响应（输入信号为调频信号或调相信号时，环路的跟踪情况） 利用闭环传递函数求相位传递的幅频特性和 相频特性，环路 3dB 带宽、输出的表示式。 PLL对输入相位的传输相当于一个低通滤波器，即它能跟踪 的低频变化 。 当输入信号

14、的相位按正弦规律变化时，PLL的输出信号相位，即压控振荡器振荡信号的相位，也将按正弦规律变化。但相位变化的幅度和初始相位将随频率的不同而不同。,27,环路的频率响应是决定PLL对信号和噪声过滤性能好坏的重要特性。-调制跟踪？载波跟踪？,例如：输入信号,：输入相位的幅度,：输入相位变化的角频率,：输入相位的初相,环路处于跟踪状态时输出信号：,环路处于跟踪状态时的输出信号,28,一阶环路只要满足 ，环路就能 进入锁定状态，所以一阶环路的捕捉带为 。,一阶环路的快捕带 等于捕捉带。,考虑鉴相特性非线性后的稳态相差。,捕捉带 指失锁 锁定，所允许的最大输入固有频差。 同步带 指锁定 失锁，所允许的最大

15、输入固有频差。,锁定时的控制电压：,或,一阶环的同步捕捉带,29,返回,若 ？,一阶环路相图,30,VCO,LF,PD,程序分频器,频道选择,是参考频率，由晶体振荡器振荡频率分频得到。,当环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等。,改变N即可获得不同的输出频率。,如何解决程序分频器工作频率低与f0高的矛盾？,数字锁相频率合成器基本原理,31,采用吞脉冲可变分频器的锁相频率合成器,32,多环分析要点： 1、假定每个VCO输出频率已知的，分别为f01、f02 2、环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等。,例1已知,求：输出频率范围及频率分辨力,频率分辨力为100Hz,33,谢谢同学们！,祝大家 考试获得好成绩！,34,高Q值LC并联回路的频率特性,谐振时 回路电压与输入激励电流同相 回路呈纯阻特性,频率特性：,空载 有载,最大功率传输：匹配,35,幅频特性,相频特性,BW两边界点处：幅度衰减0.707倍，相移,幅频特性与相频特性,36,接入系数,（a)集电极对回路 (b)集电极对回路 负载对回路 (C )集电极对回路 负载对回路,37,第一次课堂练习题解答,1、已知,LC并联谐振回路电路及频率响应曲线如图(a)、(b) 所示，设电感Q值很高，其损耗可忽略不计， ，负载为 回路的