载波通信基本原理知识.ppt

1、引言:载波通信基本原理通信系统的一般模型通信系统的一般模型信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源发送端接收端模拟载波通信系统模型调制调制 将将音音频频信信号号加加载载在在高高频频载载波波信信号号（通通常常用用正正弦弦波波）上上，经经过过高高频频放放大大后后，通通过过天线发送出去，就形成无线电广播。天线发送出去，就形成无线电广播。音音频频信信号号加加载载到到载载波波信信号号上上的的过过程程，称称为调制。根据调制方式不同，为调制。根据调制方式不同，分成：分成：调幅（调幅（AMAM）调频（调频（FMFM）调幅（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；调幅：是使载波的振幅随着调制

2、信号的变化规律而变化；设调制信号为设调制信号为 U(t)=UmcostU(t)=Umcost 载波信号为载波信号为 UC(t)=UcmcosctUC(t)=Ucmcosct 调幅波的表示为调幅波的表示为:UAM(t UAM(t)=Umo(1+macost)cosct)=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。规律与调制信号的变化规律一致。调频（调频（FM）调频：使载波频率按照调制信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）

3、=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：调频波的波形示意：第第6 6章章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路如何产生载波如何产生载波?信号产生电路信号产生电路(振荡器振荡器Oscillators)主要性主要性要求能：要求能：输出信号的输出信号的幅度准确稳定幅度准确稳定输出信号的输出信号的频率准确稳定频率准确稳定概概 述述1.产生振荡的条件产生振荡的条件放大器放大器反馈网络反馈

4、网络UiAuFuUoUfRL微弱的电扰动中，某一频微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。大，则产生正弦振荡。振幅平衡条件振幅平衡条件 相位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正弦波振荡电路的基本原理起振条件起振条件放大器放大器Au反馈网络反馈网络FuUoUfUi 1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu R1R2其低频等效电路为：其低频等效电路为：其频率特性为：其频率特性为：当当=0时，时，uf=0，F=0 =+90当当时，时，uf=，F 0|F|0F90（2）当信号的频率很高时。）当信号的

5、频率很高时。R1R2其高频等效电路为：其高频等效电路为：其频率特性为：其频率特性为：当当=时，时，uf=0，F=0 =-90当当时，时，uf=，F 0|F|0F-900=？Fmax=？由以上分析知：一定有一个频率由以上分析知：一定有一个频率0存在，存在，当当=0时，时，F最大，且最大，且 =00|F|0F900|F|0F-90定量分析定量分析R1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：频率特性：频率特性：通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：，则有：式中：式中：可见：当可见：当 时，时，F最大，且最大，且 =0 Fmax=1/3RC串并联网络完整的频率特性曲线：串并联网

6、络完整的频率特性曲线：当当 时，时，F=Fmax=1/3F+90|F|1)相位条件相位条件2)振荡条件振荡条件Rf 不能太大，否则正弦波将变成方波不能太大，否则正弦波将变成方波应使：应使：3.电路的振荡频率和起振条件电路的振荡频率和起振条件(1)振荡频率振荡频率在在 f0 处处满足相位条件：满足相位条件：(2)起振条件起振条件为使电为使电 Au 为非线性，起振时，应使为非线性，起振时，应使 Au 3，稳幅后，稳幅后 Au=3。CR1RfRCR正温度系数正温度系数负温度系数负温度系数热敏电阻稳幅热敏电阻稳幅4.负反馈支路的稳幅作用负反馈支路的稳幅作用R1R2V1V2R3Au 1+R2/R1=3为

7、使失真小：为使失真小：R2 2R1-R3Au 1+(R2+R3)/R1 3起振时信号小，起振时信号小，二极管电阻大二极管电阻大12.4 k R2 7.1 k f0=1.94 kHz二极管稳幅二极管稳幅7.2 k 6.2 k 22 k 4.3 k 0.01 F7.2 k 0.01 F输出频率的调整：输出频率的调整：通过调整通过调整R或或/和和C来调整频率。来调整频率。uoC：双联可调电：双联可调电容，改变容，改变C，用于细调振荡用于细调振荡频率。频率。K：双联波段开：双联波段开关，切换关，切换R，用于粗调振荡用于粗调振荡频率。频率。_+RFRCCRKKR1R1R2R2R3R3A电子琴的振荡电路电

8、路：电子琴的振荡电路电路：RF1uoR1CCRD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21_+A_+RfR1C1C2R2AUoC3通常选取通常选取起振条件：起振条件：Rf12R优点：优点：结构简单、经济结构简单、经济缺点：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。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移相式振荡电路移相式振荡电路_+RfR1CCR1R2R32CUoR3应略小于应略小于此时此时输出信号的频率稳定性较高，输出信号的频率稳定性较高，输出波形的线性失真较小。输出波形的线性失真较小。但调节不便。但调节不便。6.3.3

9、 双双T式振荡电路式振荡电路LC LC 振荡电路的振荡电路的选频电路选频电路由由电感电感和和电容电容构成，可以构成，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。分离元件组成放大电路。类型：类型：变压器反馈式变压器反馈式 、电感三点式、电容三点式、电感三点式、电容三点式LRCIs.Z6.4 LC 6.4 LC 振荡电路振荡电路6.4.1 LC 并联并联谐振电路的频率谐振电路的频率1.谐振频率谐振频率 f02.谐振阻抗谐振阻抗 Z03.回路品质因数回路品质因数 Q 4.频率特性频率特性 0Z Z 0 Q 大大Q 小小 0 f

10、90-90Q 增大增大幅频特性幅频特性相频特性相频特性 Q Q为谐振回路的为谐振回路的品质因数，品质因数，Q Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选曲线越陡越窄，选频特性越好。频特性越好。5.阻抗与相位阻抗与相位L LC C+VCCTRERB1RB2C CE EC CB B满足相位平衡条件满足相位平衡条件同名端同极性同名端同极性6.4.2 变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路把把并并联联LCLC回回路路中中的的C C或或L L分分成成两两个个，则则LCLC回回路路就就有有三三个个端端点点。把把这这三三个个端端点点分分别别与与三三极极管管的的三三个个极极相相连连，就就形形成成了了LCLC三三点点

11、式式正正弦弦波波发发生生电电路路。它们又分为电感三点式和电容三点式两类。它们又分为电感三点式和电容三点式两类。LC三点式正弦波发生电路图a）电感三点式b）电容三点式三点式三点式LC振荡电路振荡电路C C+VCCTRERB1RB2C CE EC CB BL L1 1L L2 2C C1 1M1236.4.3 电感三点式电感三点式LC振荡电路振荡电路优点：优点：缺点：缺点：易起振易起振(L 间耦合紧间耦合紧)；易调节易调节(C 可调可调)。输出取自电感，对输出取自电感，对高次谐波阻抗大高次谐波阻抗大，输出波形差。输出波形差。考毕兹振荡器考毕兹振荡器(Colpitts)+VCCTRERB1RB2C

12、CE EC CB BL LC C1 1C C2 2123L LC36.4.4 电容三点式电容三点式LC振荡电路振荡电路优点：波形较好优点：波形较好缺点：缺点：2)T 极间电容影响极间电容影响 f01)调频时易停振调频时易停振C 3的改进的改进1.结构和符号结构和符号化学成分化学成分 SiO2结构结构晶片晶片涂银层涂银层焊点焊点符号符号*6.5 *6.5 石英晶体石英晶体(Crystal)(Crystal)振荡电路振荡电路6.5.1 石英晶体石英晶体简介简介2.压电效应压电效应形变形变形变形变机械振动机械振动外力外力外力外力压电谐振压电谐振外加交变外加交变电压的频率等电压的频率等于晶体固有频于晶

13、体固有频率时，机械振率时，机械振动幅度急剧加动幅度急剧加大的现象。大的现象。3.等效电路等效电路rC0CLL 晶体的动态电感晶体的动态电感 (10-3 102 H)(大大)C 晶体的动态电容晶体的动态电容 (0.1 pF)(小小)r 等效摩擦损耗电阻等效摩擦损耗电阻(小小)Co 晶片静态电容晶片静态电容 (几几 几十几十 pF)大大大大小小小小小小小小大大大大4.频率特性和谐振频率频率特性和谐振频率fXfPfS容性容性感性5.使用注意使用注意2)要有合适的激励电平。过大会影响要有合适的激励电平。过大会影响 频率稳定度、振坏晶片；过小会使频率稳定度、振坏晶片；过小会使 噪声影响大，还能停振。噪声

14、影响大，还能停振。1)要要接接一定的负载电容一定的负载电容 CL(微调微调)，以以达标称频率。达标称频率。1.并联式并联式石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路fs f fp，晶体，晶体呈感性呈感性+VCCVRERB1RB2C CE EC C3 3C C1 1C C2 2RC6.5.2 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路2.串联式串联式石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路 f=fs，晶体，晶体呈纯阻呈纯阻+VCCVRERB1RB2C CB BL LC C一、信号产生电路的分类：一、信号产生电路的分类：正弦波振荡正弦波振荡:非正弦波振荡：非正弦波振荡：RC 振荡器振荡器(低频低频)LC 振荡器振荡器(高频高

15、频)石英晶体振荡器石英晶体振荡器(振荡频率精确振荡频率精确)方波、方波、三角波、三角波、锯齿波等。锯齿波等。小小 结结二、二、正弦波振荡正弦波振荡条件、电路结构和选频电路条件、电路结构和选频电路1.振荡条件振荡条件 振幅平衡条件振幅平衡条件 相位平衡条件相位平衡条件n=0,1,2,判断电路是否起振采用判断电路是否起振采用瞬时极性法，瞬时极性法，即断开反馈即断开反馈网络，加一信号，如果信号极性逐级变化后，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。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振荡电路的两种结构放大器放大器选频正选频正反馈网

16、络反馈网络UoUfUi选频选频放大器放大器正反馈正反馈网络网络UoUfUi3.选频电路及其特性选频电路及其特性1)RC 串并联式串并联式幅幅频频特特性性 0 Fu .相相频频特特性性 0 f90 90当当 =0=1/RC 时时 Fu=1/3.=0电电路路2)LC并联谐振回路并联谐振回路L Lu uC Cr r+i ii iL Li iC C阻抗幅频特性阻抗幅频特性电路电路 0Z Z 0 阻抗相频特性阻抗相频特性 0 f90 90谐振频率谐振频率谐振阻抗谐振阻抗回路品质因数回路品质因数三、三、正弦波振荡正弦波振荡电路电路1.RC 桥氏振荡电路桥氏振荡电路CR1RfRCR振荡频率振荡频率振荡条件振荡条件即即自动稳幅措施：自动稳幅措施：使电使电 Au 成为非线性成为非线性Rf 串接二极管串接二极管(图略图略)Rf 串接负温度系数热敏电阻串接负温度系数热敏电阻R1 采用正温度系数热敏电阻采用正温度系数热敏电阻3.LC 振荡电路振荡电路变压器反馈式变压器反馈式L LC C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB B电感三点式电感三点式C C+VCCVRERB1RB2C CE EC CB B