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1、第10 章 無線電接收與發(fā)射設(shè)備,10.1 概述 10.2 無線電接收機,10.2.1 無線電接收機的主要技術(shù)指標(biāo),10.2.2 CXA1019芯片構(gòu)成的多波段收音機,10.2.3 CXA1238芯片構(gòu)成的多波段收音機,10.2.4 數(shù)字調(diào)諧收音機,10.3 調(diào)諧發(fā)射機,10.3.1 調(diào)頻發(fā)射機的性能指標(biāo),10.3.2 FM調(diào)制器,10.3.3 前級功率放大器,10.3.4 末級功率放大器,10.3.5 直流穩(wěn)壓電源,內(nèi) 容 提 要,無線電接收與發(fā)射設(shè)備是高頻電子線路的綜合應(yīng)用，,是現(xiàn)代通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、無線安全防范系統(tǒng)、,無線遙控和遙測系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、無線電,制導(dǎo)系統(tǒng)等

2、必不可少的設(shè)備。,本章介紹了以CXA1019芯片和CXA1238芯片構(gòu)成的多,波段收音機的組成和電路分析。同時介紹了數(shù)字調(diào)諧收音,機的基本原理和線路分析。介紹了調(diào)頻發(fā)射機的主要技術(shù),指標(biāo)，電路組成和線路分析。,無線電接收與發(fā)射設(shè)備是高頻電子線路的綜合應(yīng)用，,是現(xiàn)代通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、遙控遙測,系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、無線電制導(dǎo)系統(tǒng)等必不,可少的核心設(shè)備。,無線電收發(fā)系統(tǒng)按照調(diào)制方式可分為調(diào)幅（AM）收發(fā),系統(tǒng)、調(diào)頻（FM）收發(fā)系統(tǒng)、調(diào)相（PM）收發(fā)系統(tǒng)以及,它們的組合調(diào)制系統(tǒng)。實現(xiàn)上述三種基本調(diào)制方法可采用,模擬調(diào)制，亦可采用數(shù)字調(diào)制方法。本章側(cè)重介紹模擬的,調(diào)頻收發(fā)系統(tǒng)

3、。,10.1 概 述,以調(diào)頻廣播為例，其接收和發(fā)射的典型框圖如圖所示。,調(diào)頻接收機原理圖,調(diào)頻發(fā)射機原理圖,無線電接收機經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成,電路和大規(guī)模集成電路四個階段。它們的原理框圖大同小,異。這里我們以調(diào)頻廣播接收機為例進行介紹，其原理框,圖,如圖,所示。它屬于典型的超外差收音機，由接收天線、,高頻帶通濾波器、高頻放大器、本地振蕩器、混頻、陶瓷,濾波器、寬帶中頻放大器、鑒頻器（檢波器）、音頻放大,器、AFC電路和揚聲器等組成。目前已將高放、本振混,頻、中放、鑒頻、AFC、低放和功放全部集成在一塊集,10.2 無線電接收機,成電路內(nèi)。例如CXA1019大規(guī)模集成電路20世紀(jì)8

4、0年代就,進入我國市場，90年代已被推廣使用。后來又在CXA1019,的基礎(chǔ)上做了改進，CXA1191和CXA1619就是它的改進,型。因其改進的部分很小，且靈敏度還不如CXA1019高，,所以我們還是以CXA1019為例深入介紹。先介紹一下接收,機的性能指標(biāo)。,10.2.1 無線電接收機的主要技術(shù)指標(biāo),信噪比,信噪比是指在一定的輸入信號電平下，接收機的輸出端的信號電壓與噪聲電壓之比。,靈敏度,接收機的靈敏度是指在規(guī)定的音頻輸出信雜比下，產(chǎn)生標(biāo)稱輸出功率所需要的最小輸入信號電平。,接收機抗干擾指標(biāo),雙信號選擇性 雙信號選擇性是指接收機在有信號存時，對臨近信道干擾信號的抑制能力。它反應(yīng)了接收機的

5、實際抗干擾性能，故又稱為有效選擇性。,中頻抑制 中頻抑制是指為產(chǎn)生相同的音頻輸出電壓或功率，接收機中頻頻率上的輸入信號電平與調(diào)諧頻率上信號電平之比。,鏡像抑制 單信號鏡像抑制是指為產(chǎn)生相同的音頻信號輸出電壓或功率，接收機鏡像頻率上的輸入信號與調(diào)頻頻率上的輸入信號之比。,俘獲比 俘獲比是指接收機在接收同頻信號時，抑制較弱信號選擇較強信號的能力。,調(diào)幅抑制 調(diào)幅抑制表示調(diào)頻接收機對輸入信號中調(diào)幅成分的抑制能力。,整機電壓諧波失真,整機電壓頻率特性是指輸出端上的負(fù)載電壓與調(diào)制頻率的關(guān)系。,去加重,國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為50s。,中頻頻率,國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求為10.7MHz。,整機電壓頻率特性,整機電壓頻率特性是指輸出

6、端上的負(fù)載電壓與調(diào)制頻率的關(guān)系。,整機電壓諧波失真,整機電壓諧波失真是指用一正弦波調(diào)制的信號加到接收機上時，接收機輸出端出現(xiàn)的各次諧波分量的均方根值與總輸出電壓之比。,最大有用功率,整機電壓諧波失真為10時的輸出功率稱為最大有用功率。,頻率范圍,在保證整機性能技術(shù)指標(biāo)的前提下，接收機能接收的頻率范圍。根據(jù)國際電工委員會（IEC）推薦的廣播波段接收頻率范圍為：,長波：150400kHz,中波：5351605kHz,短波：2.326.1MHz,米波：41223MHz,分米波：470960MHz,10.2.2 CXA1019芯片構(gòu)成的多波段收音機,CXA1019,的內(nèi)部電路方框圖如圖。該電路包括AM

7、/FM收音機從無線輸入、高放、混頻、本振、中放、檢波、直至音頻功率放大器的全部功能。,CXA1019內(nèi)設(shè)波段轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，所以，只需簡單控,制第15腳的高低電平就可以改變調(diào)頻或調(diào)幅兩種接收狀態(tài)。,電路內(nèi)還設(shè)有調(diào)幅AGC和調(diào)頻AFC功能。,CXA1019P(M)電路使用的電源電壓范圍也較寬，從2V,8.5V均可得到穩(wěn)定的點性能。它的功耗很小，在3V工作的,情況下，F(xiàn)M波段的靜態(tài)電流為7mA，AM波段為3.5mA，,而輸出功率比較大，在6V電源電壓下，8負(fù)載阻抗，輸出,功率可達500mW。,CXA1238S是日本索尼公司在20世紀(jì)80年代后期正式,推出的集調(diào)幅、調(diào)頻、鎖相環(huán)立體聲譯碼等電路為一體的

8、,收音機集成電路。它在電路總體功能上完全替代了原來流,行的TA三片機電路，即TA7335P、TA7640P、TA7343P。,與索尼公司的另一塊單片集成電路CXA20029相比較，功能,基本相同，但結(jié)構(gòu)更為簡單，由四面引出48腳扁平封裝改,為30腳雙列直插封裝。這樣在很大程度上方便了整機設(shè)計,和工藝制造，外圍元件也相應(yīng)地減少了，,特別是省了成本,較高的76kHz晶體。,其圖,見下頁。,CXA1238芯片構(gòu)成的多波段收音機,CXA1238S的內(nèi)部電路方框圖,主要特點：,耗電?。寒?dāng)電源電壓為6V時，調(diào)幅靜態(tài)電流為85mA;調(diào)頻靜態(tài)電流約為11mA。,電源電壓適應(yīng)范圍寬：在210V范圍內(nèi)電路均能正常

9、工作。,具有調(diào)諧指示LED驅(qū)動電路。,具有立體聲指示LED驅(qū)動電路。,具有FM靜噪功能。,10.2.4 數(shù)字調(diào)諧收音機,數(shù)字調(diào)諧器(DTS)的基本原理,PLL頻率合成數(shù)字調(diào)諧系統(tǒng)主要是由壓控振蕩器(VCO)，相位比較器(PLD)、低通濾波器(LPF)、可編程分頻器、標(biāo)準(zhǔn)晶體基本振蕩器、參考分頻器、中央控制器(CPU)等部分組成，基本方框圖如下。,PLL頻率合成數(shù)學(xué)調(diào)諧方框圖,壓控振蕩器(VCO)實際上就是收音機的本振。由于基準(zhǔn),參考頻率f,r,較低（例如FM為25kHz,AM為9kHz），并且每,個波段有各種不同的信號頻率點，所以VCO的輸出頻率f,out,必須經(jīng)過分頻比可變的可編程分頻器進行

10、分頻，其分頻模數(shù),由微處理器(CPU)根據(jù)操作指令控制。,可編程分頻器輸出的信號頻率f,s,送到相位比較器，與晶,振分頻后得到的參考頻率f,r,進行相位比較:當(dāng)f,s,超前f,r,時，輸,出高電平；當(dāng)f,s,滯后f,r,時輸出低電平。輸出的誤差信號經(jīng),LPF積分平滑后，變換成直流控制電壓，改變VCO的振蕩,頻率，再通過預(yù)置分頻和可編程分頻器，使f,s,再一次與f,r,比,較。,經(jīng)過一段時間的頻率牽引過程，最后使得f,s,與f,r,同頻且,相位相差很小，此時環(huán)路處于鎖定狀態(tài)，相位比較器輸出,為高阻態(tài)，本振頻率f,out,十分穩(wěn)定。,直接分頻方式,主要用在振蕩頻率低，分頻比N較小的調(diào)幅波段，方框圖

11、見圖?？删幊谭诸l器的分頻比為1/N。本振頻率f,0,與基準(zhǔn)參考頻率f,r,的關(guān)系式為f,0,=Nf,r,。,（1）編程分頻器,直接分頻方式,吞咽脈沖（Pulse Swallow）計數(shù)方式,調(diào)頻(FM)波段或者TV接收頻段的本振頻率高，不宜采用直接分頻方式，通常用預(yù)置和吞咽計數(shù)方式以降低主計數(shù)器的工作頻率及分頻比。圖為這種可編程分頻計數(shù)器的示意圖。,吞咽脈沖計數(shù)方式,高頻本振信號先由預(yù)變換器進行預(yù)分頻，預(yù)變換器有兩,種分頻模數(shù)：P和P+1。它受控于吞咽計數(shù)器的分頻比切換,信號(PSG)，當(dāng)PSG為高電平時，分頻比為1/P+1，低電平,時為1/P。吞咽計數(shù)器的分頻模數(shù)為M,可編程主計數(shù)器的分,頻模

12、數(shù)為N。初始狀態(tài)時，控制器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換鎖存器將分頻,模數(shù)M和N分別預(yù)置到吞咽計數(shù)器和主計數(shù)器，預(yù)置分頻器,置入高分頻模數(shù)P+1。FM本振信號f,0,經(jīng)1/P+1預(yù)分頻后送,至吞咽計數(shù)器和主計數(shù)器同時計數(shù)。當(dāng)吞咽計數(shù)器計數(shù)到,M次時，輸出一個控制信號，使得預(yù)置分頻器控制端子PSG,轉(zhuǎn)為低電平，分頻模數(shù)隨即變?yōu)镻。,此時，吞咽計數(shù)器停止計數(shù)，而主計數(shù)器則繼續(xù)對f,0,/P,計數(shù)。假設(shè)一個計數(shù)周期為N，那么，當(dāng)主計數(shù)器計完剩,下的N-M次數(shù)時，便輸出一個脈沖信號。同時，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,電路把分頻模M、N重新置入吞咽計數(shù)器和主計數(shù)器，并將,PSG轉(zhuǎn)為高電平，使預(yù)置分頻器切換到P+1。從而使計數(shù),系統(tǒng)又回到初始

13、狀態(tài)，開始進行第二個計數(shù)周期。從,上圖,可以看出這種吞咽計數(shù)方式的可編程分頻器的關(guān)系式為：,吞咽計數(shù)方式的可編程分頻器,總分頻比,（2）相位比較器,相位比較器也叫鑒頻器。它的作用相當(dāng)于一個乘法器。,參考信號,反饋信號,相位比較器輸出,實際輸出,當(dāng),則,（1）,（1）式為相位比較器的鑒頻特性，它具有正弦形式，如圖所示。,在捕捉帶的小范圍內(nèi)（1）式可簡化為：u,d0,K,d,(r-s),當(dāng),r,-,s,較小時，相位比較器等效于相位減法器，具有,線性。這時，比較器輸出電壓的大小表示u,r,(t)和u,s,(t)兩路信,號的相位差，輸出的正負(fù) 極性代表u,r,(t)和u,s,(t)的超前或滯,后的關(guān)系

14、。,相位比較器的鑒頻特性,（3）低通濾波器,實際應(yīng)用中，通常用有源濾波器來改善比例積分器的濾波特性，使之近似于理想狀態(tài)。,A為直流放大器的放大倍數(shù)，時間常數(shù)T,1,=R,1,C,T,2,=R,2,C,DTS中，低通濾波器決定鎖相環(huán)路的頻率階躍相應(yīng)。對,于濾波器的時間常數(shù)的選取，應(yīng)考慮鎖相環(huán)路的捕獲時間對,整機信噪比的影響。環(huán)路捕獲性能越好，鎖定時間越短，整,機的信噪比相應(yīng)變差，這二者是相互矛盾的。,有源低通濾波器,式中，f,0,為本振頻率；U,D,為變?nèi)荻O管上反向控制電,壓；K,d,為相位比較起的鑒相靈敏度；N為最高本振頻率與,參考頻率的比值，即 ；,n,為環(huán)路無阻尼時的自然,角頻率；為阻尼

15、系數(shù)(一般取0.5左右)。,所以，濾波器的時間常數(shù)T,1,和T,2,應(yīng)兼顧這兩方面的特,性來選取，可以根據(jù)以下公式來計算,，,式中，Kv為壓控振蕩器VCO的靈敏度，可由下式?jīng)Q定,10.3 調(diào)頻發(fā)射機,發(fā)射機按調(diào)制方式可分為調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(AF)、調(diào)相,(PM)和脈沖調(diào)制四大類，他們又有模擬和數(shù)字之分。這,里只討論調(diào)頻發(fā)射機?，F(xiàn)以調(diào)頻廣播發(fā)射機為例介紹它的,組成和工作原理。其原理方框圖如圖所示。它由調(diào)制器、,前置功放、末級功放（含保護電路）和直流穩(wěn)壓電源等部,分組成。,FM發(fā)射機原理方框圖,10.3.1 調(diào)頻發(fā)射機的性能指標(biāo),發(fā)射頻率f,0,和頻率范圍,所謂發(fā)射頻率f,0,是指載波頻率，頻率

16、范圍是指可以變動的范圍。,發(fā)射功率,發(fā)射功率是指接上負(fù)載后實際輸出的功率。,輸出阻抗,對調(diào)頻廣播而言，一般要求輸出阻抗為50；對電視差轉(zhuǎn)而言一般要求75。,殘波輻射,殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。,音頻輸入阻抗和電平,音頻輸入端要求的阻抗和輸入電平。,信雜比,信雜比是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后有用信號功率與載波功率之比。,失真度,失真度是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后單音頻信號的失真度。,頻率響應(yīng),頻率響應(yīng)是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想 解調(diào)后輸出音頻的幅頻響應(yīng)。,效率,效率是指輸出功率與電源消耗的總功率之比。一般用表示。,10.3.2 FM調(diào)制器,1.中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的FM調(diào)制器,由中小規(guī)模集成塊構(gòu)成的FM調(diào)制器原理方框圖,如圖,。,它由三分組成，即為頻 率合成器；為音頻處器；,為FM波的緩沖放大器。頻率合成器的作用是產(chǎn)生一個振,蕩頻率穩(wěn)定度極高的FM波信號，它是調(diào)制器的核心部件。,音頻處理器的作用是將各種各樣的音頻信號經(jīng)過處理,后，變成輸出阻抗和電平基本一樣的信號，再將這些信號,加至壓控振蕩器的變?nèi)荻O管上。,射頻緩沖放大器起緩沖、放大、匹配和濾波的作用