通信电子电路幻灯片第7章

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1、1,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,2,7.1 短波SSB通信电台,3,7.1.1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,4,发信通道电路 收信通道的逆过程,5,7.1.2 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成的宽带功率放大器。工作频率范围210MHz，输出功率15

2、W。跟随器作为带通滤波器和功放电路的隔离匹配器件。,T8的输入端,功率管T1和T2组成两级宽带电压放大器,功率管T3、T4组成A类推挽功率放大器,功率管T5、T6组成末级推挽功率放大器,AGC电路,6,7.1.3 频率合成器 频率合成器主要由三部分组成：标准频率源、低频锁相环PLL，高频锁相混频相加环等。,7,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

3、锁相环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fr2=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： 它由PD1、LF1、VCO1、M1、带通BF1、固定分频器和可变分频器等组成。,8,7.2 无绳电话系统 7.2.1 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

4、。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。,9,10,7.2.2 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。,11,7.2.3 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。,12,7.3 无线对讲机系统 无线对

5、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。,13,14,IC1（MC3557P）系窄带调频中放及解调集成

6、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：,15,7.4 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

7、射射频电路由Eagle及AlgaeMB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。,16,17,7.4.1 接收射频电路 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：,18,7.4.2 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

8、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。,19,7.5 通信电路中的集成收发芯片 7.5.1 收发芯片 （1）发送芯片MC2833 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宽范围的工作电

9、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 。,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。,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。,22,（2）接收芯片MC3362 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

10、、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,23,24,7.5.2 单片调幅-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

11、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：,25,26,27,（1）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

12、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。,28,3、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V1V10组成, 单端输入、 单端输出。调幅接收时,输入端AT1与输

13、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。,29,5、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

14、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、V42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

15、集电极电源, 这是OTL电路固有的特点。,30,（2）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。,31,1.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

16、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.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,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。,33,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