1、雙工無線語音數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計學生：劉X X，物理與信息工程學院指導老師：肖X X，X X大學摘 要電通信系統(tǒng)的作用，是將產(chǎn)生消息的信源信息發(fā)送到一個或多個目的地。一般情況下，通信系統(tǒng)可以用功能框圖進行表示。信源所產(chǎn)生的信息可以是聲音（語音圖像），圖像（影像源），或以某些特殊語言如英語，日語，德語，法語等寫成的純文本。產(chǎn)生信息的任何一個信源，都有一個基本的特征.通信系統(tǒng)的核心由三個部分構(gòu)成，即發(fā)信機，信道和接收機。本設計的核心芯片為D1800，它作為收音接收專用集成電路，功放部分選用D2822。對講的發(fā)射部分采用兩級放大電路，第一級為振蕩兼放大電路：第二級為發(fā)射部分，采用專用的發(fā)射管使發(fā)射效率

2、和對講距離大大提高。它具有造型美觀、體積小、外圍元件少、靈敏度極高、性能穩(wěn)定、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。它既能收到電臺又能相互對講。接收機的參數(shù)：調(diào)頻波段30MHZ-90 MHZ；工作電源電壓范圍2.5-5V；靜態(tài)電流13.5mA；信噪比>80dB;諧波失真<0.8%;輸出功率350mA。發(fā)射機工作電流：18mA，對講距離50-100米。關 鍵 詞雙工無線語音數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、信息、芯片D1800Triple wireless voice data transmission system designStudent : Liu figure, physics and informati

3、on engineering collegesInstructor : Xiao Yun hong, Jianghan UniversityABSTRACTElectrical communication systems are designed to send messages or information from a source that generates the message to one more destinations. In general, a communication system can be represented by the functional block

4、 diagram shown . The information generated by the source may be of the form of voice (speech source), a picture (image source), or plain text in some particular language, such as English , Japanese, German , French, etc. An essential feature of any source that generates information is that its outpu

5、t is described in probabilistic terms。 The heart of the communication system consists of three basic parts, namely, the transmitter, the channel, and the receiver.The core chip design for D1800, as a radio host ASIC, Gongfang some choice D2822. The launch of the enlarged phone circuit levels, the fi

6、rst level of vibration and enlarged circuit : for the second stage of the launch, the launch of a dedicated launch distance greatly enhance efficiency and accuracy. It has shaped, stylish, small size, low external components, high sensitivity, stable performance, consumption provinces, such as the a

7、dvantages of output. It will also cross check received radio.The receiver parameters : FM band 30MHZ-90MHZ; work 2.5-5V; static electricity supply voltage range 13.5mA; Xinzaobi "80dB; harmonics distortion" 0.8%; output =350mA. Transmitters work currents : 18mA, accuracy distance 50-100 me

8、tres.Key WordTriple wireless voice data transmission system 、messages or information、chipD1800目錄第一章 概述 . 3一、 發(fā)展歷史. 3二、 通信系統(tǒng)的組成 . 4 三、通信系統(tǒng)的類型 . 4四 、發(fā)展前景. 4第二章 總體設計方案 . 6 一、總體論述. 6二、方案比較. 7三、最終選定方案. 24第三章 原理介紹 . 25第四章 安裝及調(diào)試 . 27總結(jié) . 30致謝 . 31參考文獻. 32附錄一 . 34附錄二 . 35附錄三 . 36第一章 概 述一、發(fā)展歷史通信的根本任務是遠距離傳輸信息

9、，準確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信中的一個重要環(huán)節(jié)。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對象通常是二進制數(shù)字信息。它可能是來自計算機、網(wǎng)絡或其它數(shù)字設備的各種數(shù)字代碼，也可能來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號。設計數(shù)字傳輸系統(tǒng)的基本考慮是選擇一組有限的離散的波形來表示數(shù)字信息。這些離散波形可以是未經(jīng)調(diào)制的不同電平信號，也可以是調(diào)制后的信號形式。由于未經(jīng)調(diào)制的脈沖電信號所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始，因而稱為數(shù)字基帶信號 。在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠的情況下，數(shù)字基帶信號可以直接輸，這種傳輸方式稱數(shù)字信號的基帶傳輸；而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經(jīng)過調(diào)制，將信號頻譜搬移

10、到高頻段才能在信道中傳輸，然后在收端用解調(diào)器把信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號還原成基帶信號，這種傳輸方式稱數(shù)字信號的頻帶傳輸（或載波傳輸）。基帶傳輸包含著數(shù)字通信技術(shù)的許多問題，頻帶傳輸是基帶信號調(diào)制后再傳輸?shù)模虼祟l帶傳輸也存在基帶問題。基帶傳輸?shù)脑S多問題，頻帶傳輸同樣須考慮。如果把調(diào)制與解調(diào)過程看做是廣義信道的一部分，則任何數(shù)字傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)。理論上還可證明，任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)來代替。無線語音數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一種工程性和實踐性都很強的高頻應用電子技術(shù)。數(shù)據(jù)采集部分電路將語音話筒的電壓模擬量采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再又單片機進行數(shù)據(jù)計算壓縮

11、儲存，其任務具體地說就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機，根據(jù)不同的需要由計算機進行相應的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。此電路要求具有靈敏度高，抗干擾能力強，工作可靠，組裝容易，調(diào)試簡便等特點。能夠滿足實時采集、實時處理和實時控制等要求。二、通信系統(tǒng)的組成無線通信的類型很多，可以根據(jù)傳輸方法、頻率范圍、用途等分類。不同的無線通信系統(tǒng)，其設備組成和復雜度雖然有較大差異，但它們的基本組成不變。無線通信系統(tǒng)中的高頻組成部分有：（1）振蕩器（信號源、載波信號或本地振蕩信號）（2）高頻小信號放大器或高頻功率放大器（3）混頻（高頻信號變換或處理）（4）調(diào)制與解調(diào)（高頻信

12、號變換或處理）在無線通信系統(tǒng)中通常需要某些反饋控制電路，這些反饋控制電路主要是自動增益控制（AGC）或自動電平控制（ALC）電路，自動頻率控制（AFC）電路和自動相位（APC）電路（也稱鎖相環(huán)PLL）。此外，還要考慮高頻電路中所用的元件、器件和組件，以及信道或接收機中的干擾與噪聲問題。需要說明的是，雖然許多通信設備可以用集成電路（IC）來實現(xiàn)，但是上述的單元電路通常都是由有源的和無源的元器件構(gòu)成的，既有線性電路，也有非線性電路。應當指出，實際的通信設備比理論的要復雜得多。比如發(fā)射機的振蕩器和接收機的本地振蕩器就可以用更復雜的組件頻率合成器（FS）來代替，它可以產(chǎn)生大量所需頻率的信號。三、無線通

13、信系統(tǒng)的類型無線通信系統(tǒng)的類型，可以根據(jù)不同的方法來劃分。按照無線通信系統(tǒng)中關鍵部分的不同特性，有以下一些類型：按照工作頻段或傳輸手段分類，有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信等。所謂工作頻率，主要指發(fā)射與接收的射頻頻率。射頻實際上就是“高頻”的廣義語，它是指適合無線電發(fā)射和傳播的頻率。無線通信的一個發(fā)展方向就是開辟更高的頻段。1、按照通信方式來分類，主要有（全）雙工、半雙工和單工方式。所謂單工信，指的是只能發(fā)或只能收的方式；半雙工通信是一種既可以發(fā)也可以收但不能同時收發(fā)的通信方式；而雙工通信是一種可以同時收發(fā)的通信方式。2、按照調(diào)制方式的不同來劃分，有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及混合調(diào)

14、制等。3、按照傳送的消息的類型分類，有模擬通信和數(shù)字通信，也可以分為話音通信、圖象通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信。各種不同類型的通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成和設備的復雜程度都有很大的不同。但是組成設備的基本電路及其原理都是相同的，遵從同樣的規(guī)則。四、發(fā)展前景此系統(tǒng)在社會上有許多用處，其中最有意義的一點是集群通信系統(tǒng)可以為城市應急聯(lián)動中心的處警調(diào)度員和現(xiàn)場人員之間提供高效的無線話音、數(shù)據(jù)調(diào)度、無線數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)解決方案，具體講：數(shù)字集群通信系統(tǒng)所附屬的調(diào)度臺可支持處警調(diào)度員對現(xiàn)場人員進行小組或個人的調(diào)度呼叫；可以提供良好的廣域無線覆蓋區(qū)域，為處警調(diào)度員與現(xiàn)場人員、以及現(xiàn)場人員之間提供話音通信服務；可以提供與已

15、有的移動設備 （例如 模擬集群通信系統(tǒng)，或和等常規(guī)無線通信系統(tǒng)和設備） 進行音頻通信的能力；可以通過城市應急聯(lián)動中心實現(xiàn)對全部無線用戶機的使用功能進行管理；有處警調(diào)度員和值班主任可在數(shù)字集群通信網(wǎng)的網(wǎng)絡終端上對現(xiàn)場人員發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)度指令，極大的提高了對緊急事件處理調(diào)度的效率；場人員可通過數(shù)字集群通信系統(tǒng)點的移動數(shù)據(jù)終端向城市應急聯(lián)動中心處警調(diào)度員隨時發(fā)送事件現(xiàn)場信息；場人員可利用數(shù)字集群通信系統(tǒng)的移動數(shù)據(jù)終端隨時查詢有關網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的信息；字集群通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊監(jiān)控和管理系統(tǒng)還可實現(xiàn)在城市應急聯(lián)動中心內(nèi)對各遠端無線基站進行實時監(jiān)控和管理，以增強對遠端基站的設備維護能力，同時減少維護費用，等等。第

16、二章 總體設計方案一、 總體論述1、信息源 信源是發(fā)出信息的源，其作用是把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。模擬信源(如電話機、電視攝像機)輸出連續(xù)幅度的模擬信號;數(shù)字信源(如電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設備)輸出離散的數(shù)字信號。 2、變換器 因語聲、圖像等原始的消息不能以電磁波來傳送，所以需要通過變換器將原始的非電消息變換成電信號，并再對這種電信號進一步轉(zhuǎn)換，使其變換成適合某種具體信道傳輸?shù)碾娦盘枴＿@種電信號同樣載有原有的信息。例如電話機的送話器，就是將語聲變換成幅度連續(xù)變化的電話信號，再進一步轉(zhuǎn)換后送到信道上去。3、信道 信道是指傳輸信號的通道，可以是有線的，也可

17、以是無線的，有線和無線均有多種傳輸媒質(zhì)。信道既給信號以通路，也對信號產(chǎn)生各種干擾和噪聲。傳輸媒質(zhì)的固有特性和干擾直接關系到通信的質(zhì)量。 4、反變換器 反變換器的基本功能是完成變換器的反變換，即進行解調(diào)、譯碼、解碼等等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始信號來。對于多路復用信號，接收設備還具有解除多路復用和實現(xiàn)正確分路的功能。 5、信宿 信宿是傳輸信息的歸宿，其作用是將復原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應的消息。 6、噪聲源 噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。信道信源受信者接收設備噪 聲 源發(fā)送設備圖1 通信系統(tǒng)的一般模型二、 方案比較1、使用通用集成芯片實際

18、上的發(fā)射機是不易集成的，特別是大功率和超大功率發(fā)射機不易集成，僅低功率發(fā)射機可以集成，由于商業(yè)需要，近年來一些專用的集成芯片不斷涌現(xiàn)下面結(jié)合課程內(nèi)容簡單介紹一下，有興趣的讀者可參考有關專著。1 ）MC2831A集成調(diào)頻發(fā)射機MC2831A是低功率單片集成FM發(fā)射系統(tǒng)，用語無繩電話和其他調(diào)頻通信設備。該芯片內(nèi)集成微音放大器、單音振蕩器、壓控振蕩器和電池檢測器。該芯片集成有話筒放大器、導頻振蕩器、壓控振蕩器和電池檢測器MC2831A具有以下特點：電源電壓范圍寬（3.0V-8.0V）；消耗電流小，EC=4.0V時消耗電流不超過4.0mA;電池檢測器可用于指示電源電壓，檢測器消耗電流為290A；所需外

19、圍元件少。MC2831A的外圍及引出端排列附錄2（A）所示。MC2831A工作頻率可高至100MHZ以上，典型應用為49.7MHZ。附錄2是MC2831A內(nèi)部組成及構(gòu)成49.7MHZ單片F(xiàn)M發(fā)射機的外接應用電路。根據(jù)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，芯片各引腳的名稱和作用如下。第1腳：可變電抗輸出端。第2腳：去耦端，外接一電容到地。第3腳：調(diào)制信號輸入端，由片內(nèi)微音放大器送來，此信號可控制可變電抗的大小，實現(xiàn)對高頻振蕩器的頻率調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)頻波。第4腳：電源輸入端（38V）第5腳：微音放大器輸入端，即音頻輸入端。第6腳：微音放大器輸出端，將放大后的音頻信號輸出。第7腳：單音開關接點，外接常閉型按鈕開關S。當S閉合時

20、，片內(nèi)單音振蕩器的振蕩信號不能通過第8腳輸出，而由微音放大器輸出；音頻信號通過第6腳送到第3交，去控制可變電抗，從而實現(xiàn)對高頻信號的音頻調(diào)頻。S斷開后，單音振蕩器信號可通過第8腳輸出，送到第3腳，去控制可變電抗，實現(xiàn)對高頻信號的單音調(diào)頻。第8腳：單音輸出端。第9腳：單音振蕩器外接振蕩器回路端。第10腳：LED端，外接二極管顯示器。第11腳：電源檢測器。第12腳：電源輸入端。第13腳：接地端。第14腳：高頻輸出端，由片內(nèi)調(diào)頻振蕩器經(jīng)緩沖器送來，外接調(diào)諧匹配網(wǎng)絡至發(fā)射天線。在頻率為49.7MHZ時，輸出阻抗為50歐，諧波衰減大于25DB。第15、16腳：高頻振蕩器接入端。可變電抗由第1腳外接小電感

21、及石英晶體加到第16腳，這些元件與外接的56、51PF電容組成高頻壓控振蕩器，產(chǎn)生調(diào)頻波輸出。這種電路的最大不足之處在于發(fā)射功率太低，應用范圍受到很大限制。2） MC2833集成調(diào)頻發(fā)射機MC2833也是低功率單片調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)，其工作頻率可達100MHZ以下。附錄二是MC2833內(nèi)部組成及外接應用電路。將MC2833與MC2831的內(nèi)部組成相比較，可以看出高頻振蕩、可變電抗、緩沖、微音放大和內(nèi)部參考電源等部分二者是相同的。不同之處是MC2833無單音振蕩及單音開關電路，而增加了兩級放大器，這樣可以提高電路的發(fā)射功率。在典型應用電路中，緩沖級輸出的調(diào)頻信號經(jīng)第14腳片外的三倍頻調(diào)諧電路，由第13

22、腳回送到片內(nèi)；經(jīng)片內(nèi)第一級放大器放大，由第11腳輸出，經(jīng)33PF電容耦合到第8腳；再經(jīng)片內(nèi)第二級放大器放大后從第9腳輸出，通過選頻與匹配網(wǎng)絡經(jīng)天線將功率輻射出去。由于通過兩級放大，MC2833的發(fā)射功率比MC2831要大得多。當工作頻率為49.7MHZ、負載為50歐、諧波衰減不低于50dB時，輸出功率可達10MW。MC2831及MC2833通常用語無線電話和調(diào)頻通信設備中，具有使用方便、工作可靠、性能良好等優(yōu)點。2） 調(diào)頻接收機的組成為了獲得較好的接收靈敏度和選擇性，和調(diào)幅接收機一樣，調(diào)頻接受機也采用超外差式的組成方式。要求它能接收頻率范圍為3090MHZ、調(diào)制信號頻率FminFmax 為50

23、HZ15KHZ，頻偏fm =75KHZ的調(diào)頻信號。根據(jù)要求廣播調(diào)頻接收機的通頻帶應為200KHZ。這是因為發(fā)送調(diào)頻信號的fm=75KHZ、Fmax=15kHZ,由此算得的發(fā)送FM信號的帶寬BFM=2（mf+1）Fmax=180kHZ的裕量，因而把接收機的通頻帶BFM定為200KHZ是正確的。選擇廣播調(diào)頻接收機的中頻信號頻率fI =10.7MHZ。只是選擇足夠高的中頻頻率，才能保證中頻回路在考慮了收、發(fā)載頻不穩(wěn)定后通過寬達180KHZ的調(diào)頻信號。10.7MHZ 的中頻頻率，約大于調(diào)頻廣播頻段范圍（108-88=20（MHZ）的一半，這樣可以避免鏡像干擾。例如，當接收信號的載頻f0=88MHZ時，

24、本機振蕩器頻率fL= f0+10.7MHZ，鏡像干擾頻率f鏡像= fI +fL= f0+2fL=88+210.7=109.4（MHZ），這個鏡像干擾頻率高于本機最高的接收頻率108MHZ，因而可以避免f0=88MHZ的鏡像干擾。當然，更能抑制f0大于88MHZ的其他工作頻率的鏡像干擾。圖2中的自動頻率微調(diào)電路的作用是微調(diào)本振頻率fL，通過對fL的頻率微調(diào)，使fL- f0的差值基本保持在中頻頻率fI=10.7MHZ上，這對提高調(diào)頻接收機的整機選擇性、靈敏度和保真度是極其有益的。另外，圖中的去加重電路和靜噪電路等已在前節(jié)做過介紹。2、調(diào)制部分方案比較1） 調(diào)幅調(diào)幅電路是把調(diào)制信號和載波信號同時加在

25、一個非線性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。 調(diào)幅電路分為二極管調(diào)幅電路和晶體管基極調(diào)幅、發(fā)射極調(diào)幅及集電極調(diào)幅電路等。通常，多采用三極管調(diào)幅電路，被調(diào)放大器如果使用小功率小信號調(diào)諧放大器，稱為低電平調(diào)幅；反之，如果使用大功率大信號調(diào)諧放大器，稱為高電平調(diào)幅。在實際中，多采用高電平調(diào)幅，對它的要求是：（1）要求調(diào)制特性（調(diào)制電壓與輸出幅度的關系特性）的線性良好；（2）集電極效率高；（3）要求低放級電路簡單。（1）基極調(diào)幅電路 晶體管基極調(diào)幅電路，載波信號經(jīng)過高頻變壓器T1加到BG的基極上，低頻調(diào)制信號通過一個電感線圈L與高頻載波串聯(lián)，

26、C2為高頻旁路電容器，C1為低頻旁路電容器，R1與R2為偏置的分壓器，由于晶體管的ic=f(ube)關系曲線的非線性作用，集電極電流ic含有各種諧波分量，通過集電極調(diào)諧回路把其中調(diào)幅波選取出來，基極調(diào)幅電路的優(yōu)點是要求低頻調(diào)制信號功率小，因而低頻放大器比較簡單。其缺點是工作于欠壓狀態(tài)，集電極效率較低，不能充分利用直流電源的能量。（2）發(fā)射極調(diào)幅電路 發(fā)射極調(diào)幅電路，其原理與基極調(diào)幅類似，因為加到基極和發(fā)射極之間的電壓為1伏左右，而集電極電源電壓有十幾伏至幾十伏，調(diào)制電壓對集電極電路的影響可忽略不計，因此射極調(diào)幅與基極調(diào)幅的工作原理和特性相似。（3）集電極調(diào)幅電路 集電極調(diào)幅電路，低頻調(diào)制信號從

27、集電極引入，由于它工作于過壓狀態(tài)下，故效率較高但調(diào)制特性的非線性失真較嚴重，為了改善調(diào)制特性，可在電路中引入非線性補嘗措施，使輸入端激勵電壓隨集電極電源電壓而變化，例如當集電極電源電壓降低時，激勵電壓幅度隨之減小，不會進入強壓狀態(tài)；反之，當集電極電源電壓提高時，它又隨之增加，不會進入欠壓區(qū)，因此，調(diào)幅器始終工作在弱過壓或臨界狀態(tài)，既可以改善調(diào)制特性，又可以有較高的效率，實現(xiàn)這一措施的電路稱為雙重集電極調(diào)幅電路。（4）集電極、發(fā)射極雙重調(diào)幅電路集電極、發(fā)射極雙重調(diào)幅電路也可以改善調(diào)制特性。注意變壓器的同名端，在調(diào)制信號正半波時，雖然集電極電源電壓提高，但同時基極偏壓也隨之變正，這就防止了進入欠壓

28、工作狀態(tài)；在調(diào)制信號負半波時，雖然集電極電壓降低，但基極度偏壓也隨之變負，不致進入強過壓區(qū)，從而保持在臨界、弱過壓狀態(tài)下工作。圖2所示為一幅度調(diào)制(AM)系統(tǒng)。其中為調(diào)制信號，亦即待傳輸或處理的信號；稱為載波信號，為載波頻率。因此，由此系統(tǒng)輸出的響應為                          圖2 幅度調(diào)制(AM)系統(tǒng)可見是一個幅度隨變化的振蕩信號，故稱為調(diào)

29、幅信號。若記則由頻域卷積定理，有       式中       所以                  經(jīng)調(diào)制后，原信號的頻譜被重新復制并搬移至處，即所需要的高頻范圍內(nèi)。這種經(jīng)過調(diào)制的高頻信號很容易以電磁波形式輻射傳播。由已調(diào)制高頻信號恢復原調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)。圖3(a)所示為一調(diào)幅信號的解調(diào)系統(tǒng)，其中稱本地載波信號，它與原調(diào)幅的載波

30、信號同頻率同相位。可見該系統(tǒng)是把接收到的調(diào)幅信號經(jīng)本地載波信號再調(diào)制，即 圖10 圖3 調(diào)幅信號的解調(diào)系統(tǒng)兩端取傅里葉變換得                             由圖3 (b)所示的頻譜結(jié)構(gòu)中可知，其中含有原信號的全部信息，此外還有附加的高頻分量。當通過理想低通濾波器時，只要使該濾波器幅度為2，截止

31、頻率滿足由輸出響應達到恢復調(diào)制信號，完成解調(diào)的目的。 調(diào)幅信號總平均功率為: Pav=Pc+2PSB=（1+1/2M2n）Pc由于被傳送的調(diào)制信息只存在于邊頻分量而不在載頻分量中, 所以從公式可知, 攜帶信息的邊頻功率最多只占總功率的三分之一(因為Ma1)。 在實際系統(tǒng)中, 平均調(diào)幅指數(shù)很小, 所以邊頻功率占的比例更小, 功率利用率更低。為了提高功率利用率, 可以只發(fā)送兩個邊頻分量而不發(fā)送載頻分量, 或者進一步僅發(fā)送其中一個邊頻分量, 同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)幅信號中。 這兩種調(diào)幅方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(簡稱雙邊帶調(diào)幅)和抑制載波的單邊帶調(diào)幅(簡稱單邊帶調(diào)幅).根據(jù)信號分析理論,

32、一般非周期調(diào)制信號u(t)的頻譜是一連續(xù)頻譜, 假設其頻率范圍是minmax, 如載頻仍是c, 則這時的普通調(diào)幅信號可看成是調(diào)制信號中所有頻率分量分別與載頻調(diào)制后的迭加, 各對上、下邊頻的迭加組成了上、 下邊帶。可見, 這時普通調(diào)幅信號的包絡仍然反映了調(diào)制信號的變化, 上邊帶與下邊帶呈對稱狀分別置于載頻的兩旁, 且都是調(diào)制信號頻譜的線性搬移, 上、 下邊帶的寬度與調(diào)制信號頻譜寬度分別相同, 總頻帶寬度仍為調(diào)制信號帶寬的兩倍, 即BW=2max。 2） 調(diào)頻所謂頻率調(diào)制，是瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化的調(diào)制，此時，瞬時頻率偏移可表示為 其中為頻偏常數(shù)，或有 頻率調(diào)制信號的時域表達式為 調(diào)頻有

33、幾種方法如下：(a) 鍵控法(b) 波形信號 (c) 模擬調(diào)頻法圖 4 調(diào)頻方框圖 圖5 直接調(diào)頻裝置直接調(diào)頻裝置如圖5所示，傳感器電容（或電感）的變化使調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率發(fā)生相應變化。諧振頻率 設電容器初始電容為 0時，振蕩器頻率為 0 ，且電容變化量<<，則引起的頻率偏移 故電容調(diào)諧調(diào)頻器的振蕩頻率 可見振蕩頻率 與調(diào)諧參數(shù)呈線性關系,也就是說，在小范圍內(nèi)，振蕩頻率 與被測量的變化呈線性關系。 圖13圖6 變壓器耦合的諧振回路調(diào)頻波的解調(diào)又稱鑒頻，是將頻率變化的等幅調(diào)頻波，按其頻率變化復現(xiàn)調(diào)制信號波形的過程。鑒頻的方法有很多，變壓器耦合的諧振回路鑒頻器如圖6所示。 圖6a中L

34、1和L2是耦合變壓器的原副邊線圈，分別與C1、C2組成并聯(lián)諧振回路。調(diào)頻波uf經(jīng)L1、L2耦合，加在L2、C2諧振回路上，在它的兩端獲得圖6b所示的頻率電壓特性曲線。在L2C2回路的諧振頻率 處，線圈L1和L2的耦合電流最大，副邊輸出電壓ua也最大。 值偏離 ，則ua值下降。ua雖然與uf的頻率一致，但幅值卻是隨uf的頻率 變化而改變。通常利用特性曲線的亞諧振區(qū)近似直線的一段實現(xiàn)頻率電壓變換，使調(diào)頻波的中心頻率 處于該近似直線段的中點，從而使調(diào)頻波的振幅隨其頻率變化而基本呈線性變化，成為調(diào)頻-調(diào)幅波。經(jīng)過線性變換后，調(diào)頻-調(diào)幅波再經(jīng)過幅值檢波、低通濾波后實現(xiàn)解調(diào)，復現(xiàn)調(diào)制信號 3）調(diào)相PSK調(diào)

35、制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率優(yōu)先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。在PSK方式下，用載波信號相位移動來表示數(shù)據(jù)。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用這種技術(shù)，可以對傳輸速率起到加倍的作用。因此， PSK技術(shù)在高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了十分廣泛的應用。原理：二進制絕對調(diào)相(二相絕對調(diào)相)利用載波不同 位的絕對值來傳遞數(shù)字信息。(2BPSK)二進制信號的調(diào)制時式中是雙極性基帶信號。直接調(diào)相法的原理框圖如圖7所示。它是先將單極性數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換為雙極性數(shù)字基帶信號，然后用雙極性數(shù)字基帶信號與載波直接相乘實現(xiàn)。與2ASK信號的產(chǎn)生方法比較，只是對基帶信號的

36、要求不同，因此2PSK信號可以看作是雙極性數(shù)字基帶信號作用下的數(shù)字調(diào)幅信號。 極性轉(zhuǎn)換相乘器S2PSK(t)S(t)C(t)S1(t)載波發(fā)生器圖7直接調(diào)相法2PSK信號的解調(diào)方案2PSK信號的解調(diào)采用相干解調(diào)（同步解調(diào)）法，其原理框圖如圖8所示。圖中的解調(diào)過程，實質(zhì)上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進行極性比較的過此又常稱這種解調(diào)方法為極性比較法。取樣判決器低通×帶通濾波器+S2PSK(t)n (t) cos2ft 圖8相干解調(diào)電路由于本地載波有0，模糊度，因而解調(diào)得到的數(shù)字信號可能極性完全相反，從而1和0倒置。這對于數(shù)字傳輸來說當然是不能允許的。克服相位模糊度對相干解調(diào)影響

37、的最常用而又有效的方法是在調(diào)制器輸入的數(shù)字基帶信號中采用差分編碼。二進制差分相移鍵控常稱為二相相對調(diào)相，記作DPSK或2DPSK。高頻電路的基本內(nèi)容包括：（1）振蕩器（信號源、載波信號或本地振蕩信號）（2）高頻小信號放大器或高頻功率放大器（3）混頻或變頻（高頻信號變換或處理）（4）調(diào)制與解調(diào)（高頻信號變換或處理）1、 高頻振蕩器 LC振蕩器的設計考慮由振蕩器的原理可以看出，振蕩器實際上是一個具有反饋的非線性系統(tǒng)，精確計算是很困難的，而且也是不必要的。因此，振蕩器的設計通常是進行一些設計考慮和近似估算。選擇合理的線路和工作點，確定元件的數(shù)值，而工作狀態(tài)和元件的準確數(shù)值需要在調(diào)整，調(diào)試中最后確定。

38、設計時一般應考慮以下一些主要問題。1） 振蕩電路選擇LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲范圍。振蕩器線路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來選擇。在短波范圍，電感反饋振蕩器，電容反饋振蕩器都可以采用。在中，短波收音機中，為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。在要求波段范圍較寬的信號產(chǎn)生器中常用電感反饋振蕩器。在短波，超短波波段的通信設備中常用電容反饋振蕩器。當頻率穩(wěn)定度要求較高，波段范圍又不是很寬的場合，常用克拉潑，西勒振蕩器。西勒振蕩器電路調(diào)節(jié)頻率方便，有一定的波段工作范圍，用得較多。2）晶體管選擇從穩(wěn)頻的角度出發(fā)，應選擇較高的晶體管，這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇。同時希望電流放大系數(shù)大些

39、，這樣容易振蕩，也便于減小晶體管和回路之間的耦合。雖然不要求振蕩器中的晶體管輸出多大功率，但考慮到穩(wěn)頻等因素，晶體管的額定功率也應有足夠的余量3）支流饋電線路的選擇為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點應設置在線性放大區(qū)；從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應在截止區(qū)，而不應在飽和區(qū)，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)將降低。所以通常應將晶體管的靜態(tài)偏置點設置在小電流區(qū)，電路應采用自偏壓。對于小功率晶體管，集電極靜態(tài)電流約為1-4mA。4）振蕩回路元件選擇從穩(wěn)頻出發(fā)，振蕩回路中電容C應盡可能大，但C過大，不利于波段工作；電感L也應盡可能大，但L大后，體積大，分布電容大，L過小，回路的品質(zhì)因數(shù)過小，因此應合理地選擇回路的C

40、、L。在短波范圍，C一般取幾十至幾百皮法，L一般取0.1至幾十微亨。5）反饋回路元件選擇由前述可知，為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅以及容易起振，在靜態(tài)工作點通常應選擇當靜態(tài)工作點確定后，的值就一定，對于小功率晶體管可以近似為反饋系數(shù)的大小應在下列范圍選擇F=0.1-0.5在按上述方法選擇參數(shù)、F時，顯然不能夠預期穩(wěn)定狀態(tài)時的電壓、電流，只能保證在合理的狀態(tài)下產(chǎn)生振蕩。 2、放大器高頻功率放大器的原理和特性高頻功率放大器的主要功用是放大高頻信號，并且以高效輸出大功率為目的，它主要應用于各種無線電發(fā)射機中。發(fā)射機中的振蕩器產(chǎn)生的信號功率很小，需要經(jīng)過多級高頻功率放大器才能獲得足夠的功率，送到天線輻

41、射出去。高頻功率放大器的輸出功率范圍，可以小到便攜式發(fā)射機的毫瓦級，大到無線電廣播電臺的幾十千瓦，甚至兆瓦級。目前，功率為幾百瓦以上的高頻功率放大器，其有源器件大多為電子管，幾百瓦以下的高頻功率放大器則主要采用雙極晶體管和大功率場效應管。我們知道能量（功率）是不能放大的，高頻信號的功率放大，其實質(zhì)是在輸入高頻信號的控制下將電源直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率，因此除要求高頻功率放大器產(chǎn)生符合要求的高頻功率外，還應要求具有盡可能高的轉(zhuǎn)換效率。盡管高頻功放和低頻功放的共同點都要求輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度相差很大，因此存在著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功放的工作頻率低，但相對頻帶寬，工作頻率一般

42、在20-20000Hz，高頻端與低頻端之差達1000倍。所以，低頻功放的負載不能采用調(diào)諧負載，而要用電阻、變壓器等非調(diào)諧負載。而高頻功放的工作頻率很高，可由幾百千赫茲到幾百兆赫茲，甚至幾萬兆赫茲，但相對頻帶一般都很窄，例如調(diào)幅廣播電臺的頻帶寬度為9kHz，若中心頻率取900kHz，則相對頻帶寬度僅為1%。因此高頻功放一般都采用選頻網(wǎng)絡作為負載，故也稱為諧振功率放大器。近年來，為了簡化調(diào)諧，設計了寬帶高頻功放，如同寬帶小信號放大器一樣，其負載采用傳輸線變壓器或其它寬帶匹配電路，寬帶功放常用在中心頻率多變化的通信電臺中。由于高頻功放要求高頻工作，信號電平高和高效率，因而工作在高頻狀態(tài)和大信號非線性

43、狀態(tài)是高頻功率放大器的主要特點。要準確分析有源器件（晶體管、場效應管和電子管）在高頻狀態(tài)和非線性狀態(tài)下的工作情況是十分困難和繁瑣的，從工程應用角度來看也無此必要。工作原理：一個采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路，除電源和偏置電路外，它是由晶體管、諧振回路和輸入回路三部分組成的。高頻功放中常采用平面工藝制造的NPN高頻大功率晶體管，它能承受高電壓和大電流，并有較高的特征頻率。晶體管作為一個電流控制器件，它在較小的激勵信號電壓作用下，形成基極電流，控制了較大的集電極電流，流過諧振賄賂產(chǎn)生高頻功率輸出，從而完成了把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率的任務。為了使高頻功放高效輸出大功率，常選在C類狀態(tài)下工

44、作，為了保證在C類工作，基極偏置電壓應使晶體管工作在截止區(qū)，一般為負值，即靜態(tài)時發(fā)射結(jié)為反偏。此時輸入激勵信號應為大信號，一般在0.5V以上，可以達到1-2V，甚至更大。也就是說，晶體管工作在截止和導通兩中狀態(tài)下，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖信號。與低頻功放不同的是，高頻功放選用諧振回路作負載，既保證輸出電壓相對于輸入電壓不失真，還具有阻抗變換的作用，這是因為集電極電流是周期性的高頻脈沖，其頻率分量除了有用分量外，還有諧波分量和其他頻率成分，用諧振賄賂選出有用分量，將其它無用分量濾除；通過諧振賄賂阻抗的調(diào)節(jié)，從而使諧振回路呈現(xiàn)高頻功放所要求的最佳負載阻抗值，即匹配，使高頻功放高效輸出大功率

45、。3、混頻或變頻混頻，又稱變頻，也是一種頻譜的線形搬移過程，它是使信號自某一個頻率變換成另一個頻率。完成這種功能的電路稱為混頻器。1）混頻器的功能頻器是頻譜線形搬移電路，是一個六端網(wǎng)絡。它有兩個輸入電壓，輸入信號US和本地振蕩信UL，其工作頻率分別為fC 和fl；輸出信號為UI，稱為中頻信號，其頻率是fc 和 fi 的差頻或和頻，稱為中頻 fi ，fi=fl+fc(同時也可采用諧波的差頻或和頻)。由此可見，混頻器在頻域上起著減（加）法器的作用。超外差接收機中，混頻器將已調(diào)信號（其載頻可在波段中變化，如HF波段230MHZ，VHF波段3090MHZ等）變?yōu)楣潭ǖ闹蓄l信號。混頻器的輸入信號Us、本

46、振UL都是高頻信號，中頻信號也是以調(diào)波，除了中心頻率與輸入信號不同外，由于是頻譜的線形搬移，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號us的頻譜結(jié)構(gòu)完全相同。表現(xiàn)在波形上，中頻輸出信號與輸入信號的包括形狀相同，只是填充頻率不同（內(nèi)部波形疏忽密程度不同）。圖9表示了這一變換過程，這也就是說，理想的混頻器（只有和頻或差頻的混頻）能將輸入已調(diào)信號不失真地變換為中頻信號。混頻器 US（fC） ui(fi) ul(fL) 圖 9 混頻器功能的框圖 中頻fi與fc、fL的關系有幾種情況：當混頻器輸出取差頻時，有fi=fc+fl. fi=fc+fl.或fi=fc-fl.；取和頻時有fi=fc+fl.。當fifc時，稱為向下變頻，

47、輸出低中頻，當fifc時，稱為向上變頻，輸出高中頻。雖然高中頻比此時輸入的高頻信號的頻率還要高，仍將其稱為中頻，根據(jù)信號頻率范圍的不同，常用的中頻數(shù)值為：465（455）、500KHZ；1、1.5、4.3、5、10.7、21.4、30、70、140MHZ等。如調(diào)幅收音機的中頻為465（455）KHZ；調(diào)頻收音機的中頻為10.7MHZ，微波接收機、衛(wèi)星接收機的中頻為70MHZ或140MHZ，等等。混頻器是頻率變換電路，也是在頻域中起加法器和減法器的作用。振幅調(diào)制與解調(diào)也是頻率變換電路，也是在頻域中起加法器和減法器的作用，同屬頻譜的線形搬移。由于頻譜搬移位置的不同，其功能就完全不同。這三種電路都是

48、六端網(wǎng)絡，兩個輸入、一個輸出，可用同樣形式的電路完成不同的搬移功能。從實現(xiàn)電路看，輸入、輸出信號不同，因而輸入、輸出回路各異。調(diào)制電路的輸入信號是調(diào)制信號u載波 uc，輸出為載波參數(shù)受調(diào)的已調(diào)波；解調(diào)電路的輸入信號是已調(diào)信號us、本地恢復載波ur(同步檢測)。輸出為恢復的調(diào)制信號u；而混頻器的輸入信號是已調(diào)信號us，本地振蕩信號ul,輸出是中頻信號ui,這三個信號都是高頻信號。從頻譜搬移看，調(diào)制是將底頻信號u線形地搬移到載頻的位置（搬移過程中允許只取一部分）；解調(diào)是將以調(diào)信號的頻譜從載頻（或中頻）線形搬移到底頻端；而混頻是將位于載頻的已調(diào)信號頻譜線形搬移到中頻FI處。2）混頻器的工作原理混頻是

49、頻譜的線形搬移過程。由前面的分析已知，完成頻譜的線形搬移功能的關鍵是要獲得兩個輸入信號的乘積，能找到這個乘積項，就可完成所需的線形搬移功能，設輸入到混頻器中的輸入已調(diào)信號US和本振電壓UL分別為：us=uscos t coswctuL=uLcoswLt這兩個信號的 乘積為：us uL = us uL cos t cosct coswLt若中頻FI=FL-FC，上式經(jīng)帶通濾波器取出所需邊帶，可得中頻電壓為uI=uIcos t coswIt由此可得完成混頻功能的原理框圖.下面從頻域看混頻過程。設US、UL對應的頻譜為FS（W）、FL（W），它們是US、UL的傅氏變換。由信號分析可知，時域的乘積對應

50、于頻域的卷積，輸出頻譜F0（W）可用FS（W）與FL（W）的卷積得到。本振為單一頻率信號，其頻譜為FL（W）,輸入信號為已調(diào)波，其頻譜為FS（W）.FS（W）、FL（W）和F0（W）的關系為若輸入信號也是等幅波，則F0（W）將是只有+/-（WL-WC）和+/-（WL+WC）分量。FS（W）和F0（W）都是雙邊（正、負頻率）的復數(shù)頻譜，因而FS（W）和F0（W）不但保持幅度間的比例關系，而且F0（W）的相應中也包括有FS（W）和F0（W）的相位。用帶通濾波器取出所需分量，就完成了混頻功能。混頻器有兩大類，即混頻與變頻。由單獨的振蕩器提供本振電壓的混頻電路稱為混頻器。為了簡化電路，振蕩和混頻功能由

51、一個非線形性器件（用同一晶體管）完成的混頻電路稱為變頻器。有時也將振蕩器和混頻器兩部分合起來稱為變頻器。變頻器上四端網(wǎng)絡，混頻器是六端網(wǎng)絡。在實際應用中，通常將“混頻”與“變頻”兩詞混用，不再加以區(qū)分。混頻技術(shù)的應用十分廣泛，混頻器是超外差接收機中的關鍵部件。直放式接收機是高頻小信號檢波（平方律檢波）。工作頻率變化范圍大時，工作頻率對高頻通道的影響比較大（頻率越高，放大量越底，增益高）。而且對檢波性能的影響也較大，靈敏度較底。采用超外差技術(shù)后，將接收信號混頻到一固定中頻，放大量基本不受接收頻率的影響，這樣，頻段內(nèi)信號的放大一致性較好，靈敏度可以做得很高，選擇性也較好。因為放大功能主要放在中放，

52、可以用良好的濾波電路。采用超外差接收后，調(diào)整方便，放大量、選擇性主要由中頻部分決定，且中頻較高頻信號的頻率底，性能指標容易得到滿足。混頻器在一些發(fā)射設備（如單邊帶通信機）中也是必不可少的。在頻分多址（FDMA）信號的合成，微波接力通信、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中也有其重要地位。此外，混頻器也是許多電子設備、測量儀器（如頻率合成器、頻譜分析儀等）的重要組成部分。3）頻器的主要性能指標(1) 變頻增益。混頻器的輸出信號強度與輸入信號強度的比值。變頻增益可用變頻電壓增益和變頻功率增益來表示。變頻電壓增益定義為變頻中頻輸出電壓振幅UI與高頻輸入信號電壓振幅US之比，即KVC=UI/US。同樣可定義變頻功率增益為

53、輸出中頻信號功率PI與輸入高頻信號功率PS之比，即 KPC=PI/PS。通常用分貝數(shù)表示變頻增益，有KVC=20Lg UI/US (dB) KPC=10Lg PI/PS (dB)變頻增益表征了變頻器把輸入高頻信號變換為輸出中頻信號的能力。增益越大，變換的能力越強，故希望變頻增益大。而且變頻增益大后，對接收機而言，有利于提高靈敏度。（2）噪聲系數(shù)。混頻器的噪聲系數(shù)NF定義為 NF=輸入信噪比（信號頻率）/輸出信噪比（中頻頻率）它描述混頻器對所傳輸信號比影響的程度。因為混頻級對接收機整機噪聲系數(shù)影響大，特別是在接收機中沒有高放級時，其影響更大，所以希望混頻器的NF越好。(3)真與干擾。變頻器的失真有頻率失真和非線形性失真。除此之外，還會產(chǎn)生各種非線形干擾，如組合頻率，交叉調(diào)制、阻塞和倒易混頻等干擾。所以，對混頻器不僅要求頻率特性好，而且還要求變頻器工作在非線形不過于嚴重的區(qū)域，使之既能完成頻率變換，又能抑制各種