通信电子电路课件第7章.ppt

1、North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例第7章 通信系统实例7.1 短波SSB通信电台7.2 无绳电话系统7.3 无线对讲机系统7.4 移动通信系统7.5 通信电路中的集成收发芯片小结North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例27.1 7.1 短波短波SSBSSB通信电台通信电台North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例

2、通信系统实例37.1.17.1.1收发信通道收发信通道 短波电台通道中的第一混频、放大、晶体滤波、一中放、第二混频、射极跟随、机械滤波、第二中放、调制解调等信道部分是收发共用的双向通道、其收发两种工作状态由电子开关进行转换。接收通道电路框图接收通道电路框图 210MHz接收信号 低通带通滤波第一混频fL1=23.51331.52MHz 第一中频fI1=fL1fR=21.513MHz 第一中放晶体滤波器第二混频第二中频fL2=21.013MHz 机械滤波器第二中放同步检波低放、喇叭AGC电路fI2=fI1fL2=500kHz fL3=500kHz North China Electric Pow

3、er University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例4发信通道电路发信通道电路 收信通道的逆过程收信通道的逆过程语音信号放大双边带调制第三本振频率fL3 机械滤波器第二中频信号下边带信号第二混频器晶体滤波器第一中频信号第一中频放大二极管环形混频器LC带通滤波射频功放至天线AGC电路检波放大话音放大器North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例57.1.2 7.1.2 射频功率放大电路射频功率放大电路 射频功放是一个由一级跟随器、两级宽带电压放大、二级推挽功率放大组

4、成的宽带功率放大器。工作频率范围210MHz，输出功率15W。跟随器作为带通滤波器和功放电路的隔离匹配器件。T8T8的输的输入端入端功率管功率管T1T1和和T2T2组组成两级宽带电压成两级宽带电压放大器放大器 功率管功率管T3、T4组成组成A类推挽功率放大器类推挽功率放大器 功率管功率管T5T5、T6T6组成末级推挽组成末级推挽功率放大器功率放大器 AGCAGC电路电路North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例67.1.3 7.1.3 频率合成器频率合成器 频率合成器主要由三部分组成：标准频率源、低

5、频锁相环PLL，高频锁相混频相加环等。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例7标准频率源标准频率源:1MHz晶振经分频得到三个标准参考频率，为500kHz、50kHz、1kHz。其中500kHz作为第三本振频率，作调制载频或同步解调用；而50kHz和1kHz则分别作两个PLL的鉴相参考频率fr1和fr2。21.013MHz晶振则作为信道第二本振和环路混频的参考频率。低频锁相环低频锁相环PLL PLL：低频锁相环PLL是一个单环频率合成器。VCO2输出频率为1.2001.101MHz，鉴相频率fr

6、2=1kHz，因此输出频率间隔也为1kHz，输出频率点为99个。混频相加环混频相加环：它由PD1、LF1、VCO1、M1、带通BF1、固定分频器和可变分频器等组成。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例87.2 7.2 无绳电话系统无绳电话系统7.2.1 7.2.1 概述概述 目前，国产的各种多信道新型无绳电话，通常采用大规模复合集成电路TB31224或TB8528构成，两者完成的功能基本相同，仅是引脚功能排列不同。TB31224或TB8528在系统中完成接收解调、锁相环控制、语言压缩扩展处理等

7、功能，再配置上专用微控制器对各种信号的工作过程进行自动控制。本节将以天时达HW833(4)P/TSD-LCD型多信道无绳电话为例介绍无绳电话系统的工作原理。在该种类型的无绳电话系统中，无论主机还是子机均采用TB31224芯片完成接收与发送功能，下面将具体介绍该机型的主机射频电路。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例9North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例107.2.2 7.2.2 接收、可编程锁

8、相环及语音压缩扩展电路接收、可编程锁相环及语音压缩扩展电路 射频电路由DUP双工滤波器、高放管VT1、ICU1(TB31224)复合集成电路等构成。DUP滤波分离C1,C2,L1滤波器滤波VT1高放管放大T1选频ICU1第一混频第一本振第一中频（10.7M）CF1陶瓷滤波器ICU1第二混频第二本振455KHzCF2陶瓷滤波器限幅中放、鉴频R11,C25,RP1幅度调整第一中频（10.7M）第一中频（10.7M）ANT1手机信号ICU1噪声滤波预放,扩展放大小信号放大数据放大（给ICU3）North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7

9、章章 通信系统实例通信系统实例117.2.3 7.2.3 发射电路发射电路 发射部分的高频调制电路由振荡调制电路(VD1、VT4、T6 等)、ICU1 内的发射锁相环部分、缓冲放大(VT3、T5等)、功率放大(VT2、T4等)等组成。外来音频信号放大、压缩ICU1内放大VD1调频已调信号电容三点式振荡器ICU3的PLL-DATAVT4调制振荡信号IC内部参考计数器比较锁相环控制电压积分电路低通滤波改变VD1电容缓冲放大器VT3T5选频VT2高放T3选出三倍频DUP滤波滤波分离至ANT1天线调制振荡器调制振荡器发射电路发射电路使振荡频率稳定North China Electric Power U

10、niversity通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例127.3 7.3 无线对讲机系统无线对讲机系统 无线对讲机的特点：即时沟通、一呼百应、经济实用，同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。我国开放了409.7500MHz409.9875MHz无线频段内的20个频点，作为公众对讲机的使用频率，限定发射功率小于0.5W。下面以K871型无线对讲机为例介绍无线对讲机的电路原理，K871型无线对讲机是一款国产的远程无线对讲机，它采用单工同频FM工作方式，其工作频率为147166MHz,有单频道及三频道两种机型，发射功率大于3W，在开阔地通信距离可达10km，具有体

11、积小、灵活度高、性能稳定可靠等优点，属目前远程无线对讲机中的一种典型机型。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例13North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例14 I IC1（MC3557P）系窄带调频中放及解调集成电路。它可提供振荡器、混频器、限幅放大器、积分鉴相器、有源滤波器、静噪触发器，其内部方框图为：North China Electric Power University通信电子电路通信电子

12、电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例157.4 7.4 移动通信系统移动通信系统 GSM系统是900MHz频段的数字蜂窝移动通信系统。GSM的900MHz频段包括了两个25MHz带宽的子频段，即发射频段890-915MHz，接收频段935-960MHz，每个子频段均包含124个信道。GSM移动台是GSM系统的一个重要组成部分，它能与公用陆地移动网、公用有线电话网相连，而实现各种通信功能。下图为Motorola的V300手机的GSM手机射频电路组成框图。V300手机的射频电路支持GSM900、DCS1800及PCS1900等3个频段的工作。整个接收发射射频电路由Eagle及AlgaeMB

13、两个专用射频集成电路构成。V300手机的接收机为低中频接收机，接收到的射频信号经U50模块内的天线开关电路送到接收机射频电路。接收射频信号经FL100滤波后，在U150内与本机振荡信号混频，得到100kHz的低中频信号。该信号被送到U800电路，还原出模拟的话音信号。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例16North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例177.4.1 7.4.1 接收射频电路接收射频电路

14、 V300手机的整个接收发射射频处理电路由射频模块AlgaeMB（U150）构成。U150模块包含接收发射射频处理的两个方面，其内部方框图为：North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例187.4.2 7.4.2 发射射频电路发射射频电路 V300手机的发射射频处理电路被集成在U150模块内。图中，U150模块包含发射VCO电路（TX VCO）、4个二分频电路、输出缓冲放大器及平衡-不平衡转换电路。发射VCO电路输出的射频信号的频率范围为33003820MHz。当手机工作在GSM模式下时，发射VCO信

15、号被4分频，得到GSM发射射频信号；当手机工作在DCS和PCS模式下，发射VCO信号被2分频，得到DCS或PCS的发射射频信号。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例197.5 7.5 通信电路中的集成收发芯片通信电路中的集成收发芯片7.5.1 7.5.1 收发芯片收发芯片（1 1）发送芯片）发送芯片MC2833MC2833 MC2833是美国MOTOROLA公司开发无绳电话和调频通讯设备而开发的FM发射系统，内置了话筒放大电路、压控振荡器和两级缓冲放大晶体管。其主要特性如下：2.8 9.0V宽

16、范围的工作电压 低功耗电流（典型值为2.9mA）只需少量的外围元器件 60MHz频率具有-30dB直接功率输出 使用片内放大晶体管输出功率可达+10dBm的输出功率 可以接入FCC、DOT、PTT等射频电路。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例20 其内部结构图如下图所示，它包括一个话筒放大器、射频电压控制器、缓冲器和两个辅助的晶体管放大器等几个主要部分。使用时需要外接晶体、LC选频网络以及少量的电容、电阻和电感器件。North China Electric Power University通

17、信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例21 MC2833只需少量的外围器件就可以构成调频发射机，如图所示。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例22（2 2）接收芯片）接收芯片MC3362MC3362 MC3362是美国摩托罗拉（MOTOROLA）公司生产的一种低功耗窄带FM单晶硅集成电路。该芯片包含对偶FM接收器、振荡器、混频器、相移鉴频器、放大器和测量驱动载波检测电路，以及一、二级本振缓冲输出器和一个比较器的FSK（频率健控）数字信号输出。具有低供电电压、低功耗、极高

18、灵敏度和信噪比，广泛应用于语音和数字通讯接收设备中。其主要特性有：具有二次变频所有的电路 低工作电压：2.0 6.0V 低功耗（在Vcc=3.0V，耗电典型值仅为3.6mA，高放管耗电除外）极限灵敏度：0.6uV（典型值，12dB SINAD）可调载频检测功能 数据整形比较器 收信场强指示器North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例23North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例247.5.2 7.5.2

19、单片调幅单片调幅-调频接收机调频接收机 ULN2204A是美国斯普拉格公司生产的单片收音集成电路,它既可以接收中波调幅信号,也可以接收调频信号。ULN2204A集成块内的调幅部分包含高放、混频、本振、中放及检波电路；调频部分不含高放和混频。其内部电路方框图和内部电路图为：North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例25North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例26North China Electric P

20、ower University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例27（1 1）调幅接收机）调幅接收机 当波段开关SW1a和SW1b拨到AM端,则可作为调幅收音机接收调幅电台信号,此时电路主要由以下几部分组成。1、预选回路 由天线线圈L7与两个可变电容组成调谐回路,起选择电台频率的作用。选择到的调幅信号由ULN2204A的第6和7脚送入片内的混频器。2、本振电路 由片内V32、V33、V34与5、13脚外接LC调谐回路（由本振变压器初级线圈、C27和两个可变电容组成）构成差分对正弦波振荡器,振荡信号由V32的集电极输出。外接变压器AT2的初级回路中的电容与调幅信号输

21、入回路中的电容是双连可调的,使本振频率与输入信号载频正好相差一个465kHz的中频信号，其振荡电压约为150mV。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例283、混频电路 由片内V13V16、V30V31组成的双差分模拟乘法器实现乘积混频功能。片外调谐回路馈入的调幅信号由6、7脚输入到V30、V31的基极,本振信号从V14、V15的基极输入,乘法器输出端4、13脚外接LC中频调谐回路,选取中频信号后又经2、3脚送回片内的中频放大器。4、中频放大电路 中频放大电路由片内五级直接耦合差分放大器V1V1

22、0组成,单端输入、单端输出。调幅接收时,输入端AT1与输出端AT3的选频回路均调谐在465 kHz上；而在调频接收时,输入端FT2与输出端FT3的选频回路均调谐在10.7MHz上。虽然AT1的次级与FT2的次级串联,AT3与FT3串联,但在任何一种接收情况下,总有两个回路是失谐的,可视为短路。另外,调幅接收时,因工作频率低(小于1.65MHz),故L5视为短路,C15视为开路；调频接收时,因工作频率高(大于88MHz),故L5和C15作为鉴频器中的移相电路元件。片内的中放电路是调幅接收和调频接收共用的。North China Electric Power University通信电子电路通信电

23、子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例295、检波电路 片内的V18、V19、V21、V28和13、14、15脚外接LC移相电路(AT3)组成了差分全波峰值检波电路。LC移相电路调谐于465kHz,实现180相移。对于调幅信号来说,13、14和15脚外接电容C15近似开路,L5、FT3近似短路。6、音频放大电路 音频放大电路由两部分组成。第一部分是由V44、V45组成的PNP型差分放大器,V50为集电极有源负载,用以提高电压放大倍数；V52和V53均为射极跟随器,起缓冲隔离和电平位移作用。V36V39是多路微电流恒流源,为音频放大器提供合适的恒定电流。第二部分是PNP型复合管V48、V

24、42和NPN管V49组成的互补对称的OTL电路,从V49集电极输出的音频信号经12脚外接C19耦合到扬声器,同时,C19上的直流电压又作为V49的集电极电源,这是OTL电路固有的特点。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例30（2 2）调频接收机）调频接收机 当波段开关SW1a和SW1b拨到FM端,则可作为调频收音机接收调频电台信号。调频台载频范围为88 MHz108 MHz,远高于中波调幅台载频范围535kHz1605kHz。调频接收电路由高频调谐器、中放、鉴频、音频放大几部分组成,其中音频放

25、大电路与调幅接收时完全相同,中放电路仅外接中频调谐回路不一样,片内电路完全相同。下面仅介绍高频调谐器与鉴频器。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例311.1.高频调谐器电路高频调谐器电路 高频调谐器电路由输入回路、高频放大器和变频器三部分组成,总电压增益大于20dB。其输入阻抗应与拉杆天线阻抗匹配（约75）,输出阻抗应与片内中频放大器的输入阻抗匹配（约几千欧）。输入回路由天线线圈L1、C2、C3、R1及高放管V101的输入阻抗等组成,通频带较宽,能通过88MHz108MHz信号。高放由V101

26、组成共基单调谐放大器,V101的基极偏置受16脚输出的UAGC控制,其增益可控。与调幅接收时不同之处在于,这时的AGC时间常数由外接电阻R18与电容C28、C29、C30确定。2.2.鉴频电路鉴频电路 中放输出的被限幅的调频脉冲信号一路由V10的集电极直接送入V18的基极,另一路由V10的集电极经15脚外接的90移相电路后,又由14脚送回V19的基极。V18和V19组成与门鉴频电路。相位鉴频器由90移相电路、模拟乘法器和低通滤波器组成。对于二进制脉冲信号来说,与门也能实现乘法功能 North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章

27、通信系统实例通信系统实例32 ULN2204A采用的就是脉冲均值鉴频电路,其内部电路和外接选频回路如图所示。对于107MHz调频波来说,与AT3并联的电容可视为短路。North China Electric Power University通信电子电路通信电子电路第第7 7章章 通信系统实例通信系统实例33小结：小结：无线电收发设备广泛应用于现代通信系统、广播、电视系统、无线安全防范系统、无线遥控遥测系统、无线电制导系统等领域中。同时，也是通信电子电路的综合应用。本章主要介绍了短波通信电台、由电话子母机构成的无绳电话系统、无线对讲机系统、移动通信系统，以及通信电子电路中常用的集成芯片如发送芯片MC2833、接收芯片MC3362和单片调幅调频接收机ULN2204A。