通信电路实验讲课(1)

1通信电路实验讲课（一）2内容提要一、通信电路实验简介二、本学期实验任务与安排三、实验要求与注意问题3一、通信电路实验简介三个层次实验:基础电路实验和专题实验（本学期）以及系统设计（下学期限选）第一层次——基础电路实验，基本涵盖了课程内容，分验证性实验和模块设计研究性实验两类。内容包括：•LC振荡器•幅度调制器•同步检波与峰值包络检波•变容二极管调频电路＋变容管特性测试4•鉴频器(相位鉴频器)•VCO及PLL•锁相频率合成器*小信号谐振放大器*晶体振荡器*混频器的设计与研究*正交鉴频器*者为设计实验要求：建立高频实验意识，掌握基本电路，学会常用高频仪器的使用5第二层次实验——通信电路专题实验“50MHzFM（FSK）集成无线收发信系统”要求：•将单元电路连接成系统，建立通信系统概念；•了解通信系统的性能指标，学会对通信系统性能的调测；•培养系统级分析问题，解决问题的能力，为系统设计打基础。6第三层次—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。可与挑战杯结合。进行系统设计的综合训练，体验科研的经历。包括：（1）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;高频电路的PCB设计、安装、调测等；（2）查资料、定题目、方案认证；（3）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；PCB设计；文档整理等（4）安装、调测电路性能、验收。（5）整理实验资料，写总结报告。(6)交流答辩。7二、本学期实验任务掌握几种仪器：高频Q表；扫频仪（BT－3）；高频信号发生器；频谱分析仪•完成验证性实验2个（幅度调制，锁相频率合成器2个单位时间。）•完成综合性（专题）实验－－2个单位时间（连续选）•完成（1～2个）功能电路设计、制作，并进行联机（共5个单位时间）*验证性实验、专题实验为两人一组，模块设计3人一组（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。设计实验每人写一份。8本学期实验课内容1、讲课：•共3次，第1、2、4周•第1周星期四下午1：30开始，地点：三教2302内容：实验简介、安排、仪器原理及使用介绍（1）。•第2周1：30开始，地点：三教2302内容：仪器原理及使用介绍（2）。•第4周（时间、地点另通知。）内容：专题实验介绍92、基础（验证性）实验（1）幅度调制实验•调幅实验用相乘器MC1496实现•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等。•要求认真观察波形特点、记录波形及关键数据。•学会MC1496芯片的使用，例如调平衡电路等为后面鉴频器设计打基础。10（2）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成器MC145152芯片,并行码输入编程。•双模前置分频器：12016。•VCO：变容管调频电路•滤波器：无源RC滤波器41/4011吞脉冲锁相频率合成器组成框图参考分频器rofAPNfAPNf)()('0鉴相VCO低通Rqfrfof晶振双模前置分频器PP/)1(主计数器N辅助计数器A模式控制SR频道选择频道选择'of12MC145152锁相频率合成器组成框图13MC145152芯片内部电路14锁相频率合成器实验电路15实验板16电荷泵和环路滤波器电路RVffR低电平，V一直高电平，T3导通，T2截止，T1导通，电源通过T1向电容C1充电，使电压Vd升高；17电荷泵工作原理•电荷泵实际是一个电压开关，在鉴相器输出的反映、频差或相位关系的信号、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压，控制压控振荡器的振荡频率朝着频差减小方向变化。•如果，或，但V的相位滞后R，则鉴相器输出R为低电平，而输出V一直为高电平，T3导通，T2截止。T1导通，电源通过T1向电容C1充电，使电压Vd升高；电容C1上的电压Vd和R上的低电平脉冲宽度成正比，也就是和R和V的频率差或相位差成正比。RVffRfVfVRVffR18电荷泵工作原理（续）•反之，或R相位落后V，则R为高电平，T1截止；V为低电平，当V为0时，T3截止，T2导通，电容C1通过T2放电，Vd降低，甚至为0。使压控振荡器频率降低，直至V和R同频同相，V和R同时为高电平，T1、T2均截止，输出电压保持常数——进入锁定状态。RVff19鉴相器输入输出波形RRfVfVDL20压控振荡器（VCO）21锁相频率合成器实验要点•搞清原理和各部件作用•频率计算•波形关系•频率合成器工作范围与开环VCO特性曲线的关系•环路滤波器特性对频率合成器性能影响RfVfRfVfVR223、专题实验：50MHzFM/FSK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、发射频率（3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通信系统，进行收发联调，实现数字、模拟及语音信号通信。•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，并建立系统概念。•仪器：BT－3扫频仪。234、模块设计与无线通信实验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。组织形式及分工：三人一组，分工合作。高频小信号放大器+本地振荡器1人混频器＋中频信号放大器1人正交鉴相鉴频器1人24设计实验（续）设计任务：•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测试架上连成调频接收机，架上有各路电源，解码器、比较器、音频功放、扬声器。接收实验室公共发射机发送的16.455MHz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。•时间分配：模块设计、制作、调测（2-3次）整机联调（1-2次）即第9周个人模块全部验收完毕，随后联机。要求：第6周由组长将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。*设计时可参阅讲义上给出的参考文献！25模块设计要点•注意各模块的工作频率，中放与鉴频器频率由晶振定•小信号放大器：工作点（线性范围、放大倍数）调谐•本振（串联型晶体振荡器）设计：克拉泼或西勒电路，工作点，反馈系数，高的管子如9018•混频与中放：工作点（混频器非线性区，中放线性区），混频器电路结构，与本振隔离•正交鉴频：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Q值•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）。•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）。Tf26无线通信链路实验•发不同频率正弦信号（1KHz-5KHz）：解调无失真•发语音（音乐）信号（MP3）：声音清晰。•发数据编码信号（8位地址码，4位数据码，1个同步头）：解调输出无误码编码器/解码器（PT2262/PT2272)码波形如下（a=4个振荡周期，每一位宽=32a）两个窄脉冲“0”两个宽脉冲“1”一个窄，一个宽表示“F”，地址码的“悬空”27实验时间与地点实验地点：中央主楼915室实验时间：(第3周~13周）上午：9：00～12：00下午：1：30～4：30晚上：6：00～9：00参加实验辅导：•老师：陈雅琴、李国林勾秋静、皇甫丽英、徐淑正、•TA：魏琦，王鹏军，孙忆南，金庆文28三、实验要求与注意问题要求•做实验前必须预习，写出预习报告(见指示书），实验时带来，由老师检查、登记。•进实验室按实验桌号先签到（每人都签），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。•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。•实验报告内容按指示书要求，注意实验数据必须整理，思考题必须回答。一般实验后一周内交实验报告，设计实验（每人1份）15周星期五前交报告•实验评分：基础20％，专题35％，设计45％每个实验中动手40％，报告40％（无分析，只写结果最多得一半分），预习20％。29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（趋肤效应）。例如一引线直径为0.46mm,长度为10mm,就有7.43nH电感量。直径为0.644mm的铜导线每米的电阻在10MHz频率上比直流时高7.7倍，200MHz上比直流时高近40倍。设计电路时注意•元器件引脚不能长•布局合理、走线尽可能短。实验注意事项30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。例如小信号谐振放大器设计时，晶体管和下级负载对放大器输出端并联回路应采用部分接入方式。高频仪器有50欧姆，75欧姆两种系统，测量时需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，不能将测量仪器探头直接并在回路两端，需通过小电容或电感耦合接入。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，不匹配会有反射，不仅输出功率小，而且易烧管子。31电磁兼容问题•电磁兼容包括干扰与抗干扰两个方面。措施：•注意振荡源、功率放大器的非线性。•注意电源滤波•级间去耦•接地（就近接地）•屏蔽措施（隔离，屏蔽罩）32100u100u(0.01)•电源滤波总电源进来加滤波,各级之间去耦.每个集成块的电源对地加0.1uF电容,且必须紧靠电源脚电源滤波*图中电感（高频扼流圈）可用R代替，R值根据电流大小决定直流电源0.05~0.2mH0.01~0.1u47u0.01~0.1u33级间去耦R值视电流大小而定RRCCA1A3A2INC1C2OUT电源电源去耦级间去耦34接地－高频就近接地低频35工作点设置•线性放大：工作点设置在线性区的中点。如小信号放大器；振荡器起振时。如图D点。•晶体管混频器：线性时变工作状态，工作在非线性区，跨导曲线的中点，如图B点。moutgI,outIinoutmdVdIgABCDEFGinV36返回37晶体三极管混频器常用三极管混频器的几种基本形式（高频等效电路）。共同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换。cv1vifcv1vifcv1vifcv1vif(a)基极注入基极输入（共射）(b)基极输入射极注入（共射）(c)射极输入射极注入（共基）(d)基极注入射极输入（共基）返回38公共发射机返回39拼接成接收机返回1返回2