06第6单元__接收机与发射机结构

6.1 接收机
接收无线电信号的设备叫做无线电接收机。 无线电接收机的任务就是从许多电台信号与干扰信号中把需要的信号 选出，进行放大，解调变换成低频信号（即原来的调制信号）以推动扬声器 或其它终端设备。 接收机电性能的质量指标： 1．灵敏度 ． 2．选择性 ． 3．失真度 ． 4．波段覆盖 ． 5．工作稳定性 ．
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2．自动频率控制电路 自动频率控制电路AFC广泛应用在通信发射机和接收机中作为自动频率 微调电路，用来稳定工作频率，减小中放有效带宽，提高通信机的灵 敏度和选择性。 图6-27所示为带有AFC电路的AM接收机组成框图。 为保证工作频率的稳定，在现代通信机中都设置了AFC电路，基站、 手机中有多组AFC电路。
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6.1.2 超外差式接收机的实现
1．单次变频超外差式接收机的实现 ． 图6-5为一实际的单次变频超外差式接收机结构。 不论如何去调谐接收机，中频是永远不变的。 单次变频超外差式接收机统调原理如图6-6所示。 2. 二次变频超外差式接收机的实现 这种接收机实现两次变换频率，如图6-7所示。 3.调频接收机 调频接收机 接收调频信号的接收机叫调频接收机，这种接收机通常都采用双超外差 式电路，如图6-8所示。
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目 录
6.1 接收机 6.1.1 接收机电路结构 6.1.2 超外差式接收机的实现 6.1.3 接收机实际电路分析 6.2 发射机 6.2.1 发射机主要技术指标 6.2.2 发射机结构 6.2.3 射频功率放大器 6.2.4 发射机的阻抗匹配网络 6.2.5 发射机实际电路分析 6.2.6 自动增益控制与自动频率控制 6.3 现代数字通信机 6.3.1 数字接收机结构 6.3.2 数字发射机结构 6.3.3 典型通信机组成 6.3.4 通信设备的小型化和通信电路的大规模集成 6.4 实训—观察通信机结构 6.5 单元测试
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6.2.2 发射机结构
发射机电路结构包括基带电路（含信源）、调制电路、功放 电路以及天线等部分。 1．射频直接调制发射机 ． 图6-11所示为射频直接调制发射机框图，这是个经典的发射 电路结构，调制可以在功放管放大电路中实现。 2．间接调制发射机 ． 图6-12所示为间接调制发射机框图。 这种发射系统是随集成IC技术的发展而产生的，目前在中频 放大器IFA之前的所有功能块已有ASIC产品；而RFLO和上变频 混频电路也有ASlC产品。
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6.2.4
发射机的阻抗匹配网络
发射机的阻抗匹配网络直接影响发射机的技术指标，如果严重不 匹配，还会增大电路损耗，烧坏高频元件（如功放、滤波器等）， 导致手机等设备耗电快、发热等故障。 阻抗匹配网络通常采用滤波器形式，除了阻抗匹配作用，也能起 选频作用。 匹配是为了实现级与级之间最有效的能量传输。 1．射频功率管的输入、输出阻抗 ．射频功率管的输入、 射频功率管的输入阻抗应与振荡源或前级放大器的输出阻抗匹配。 射频功率管的负载RL可用如下关系式来近似估算：
6.2.5 发射机实际电路分析
无绳电话机是有线电话网新颖的用户终端，分成座机与手持机两部 分。 现在常见的家用模拟无绳电话机组成示意图如图6-23所示。 主机与手持机内部均装有发射电路与接收电路，占用一对频率，形 成双向通路。 下面以HW682P/TS无绳电话机主机的发射电路为例，分析实际的发射 电路。 主机无线发送的主要任务是将有线接收到的受话声音信号、振铃信 号用无线方式转发给副机。无线发送的组成框图如图6-24所示。
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6.1.1 接收机电路结构
接收机电路结构常用的有直接解调式、单次超外差式、二次变频超 外差式三种。 1．直接解调式接收机 ． 直接解调式接收机结构方框图如图6-2如示。 2．单次超外差式接收机 ． 单次超外差式接收机的结构框图如图6-3所示。 3．二次变频超外差式接收机 ． 经过两次变频的超外差式接收机叫二次变频超外差接收机，其方框 图如图6-4所示。
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6.2 发射机
在无线通信中，通信发射机的作用是产生一个功率足够 大的高频振荡送给发射天线，通过天线转换成空间电磁波传 送到接收端。 发射机基本模型如图6-10所示。
天线
载波振荡器
调制器
输出放大器
低频放大器
图6-10 发射机基本模型
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6.2.1 发射机主要技术指标
从发射机的用途出发，对发射机有如下技术要求： （1）频率稳定，振荡电路不受环境温度，湿度的影响。以提高接收效果，并 避免产生对邻近信道信号的干扰。 （2）输出功率足够，信号失真小。 （3）频率占用宽度应当尽量狭窄，以提高频带的利用率。 （4）寄生辐射应低，以减小干扰。 为衡量发射机的优劣，对发射机质量提出了如下技术指标： 1.输出功率 2．频率范围与频率间隔 3．频率准确度与频率稳定度 4．邻道功率 5．寄生辐射 6．调制特性源自第六单元接收机与发射机结构
应知应会要求： 应知应会要求： 1．了解接收机、发射机主要技术指标。 2．掌握接收机常用的电路结构。 3．掌握发射机电路结构。 4．熟悉射频功率放大器的特征，理解各种功放工作原理。 5．了解发射机的阻抗匹配网络。 6．理解自动增益控制与自动频率控制的基本原理和实际应用。 7．了解现代数字通信机的特点。 8．掌握现代数字接收机结构。 9．掌握现代数字发射机结构。 10．了解通信设备小型化的主要技术。
2．B类射频功率放大器 A类功放主要缺点是当没有输入信号时，电源供给的全部功率都消 耗在功率管上，即管耗达最大，这是人们所不希望的。 实践中要求在没有信号输入时，功率管不消耗功率，于是就设计出 了B类和C类功率放大器。 B类功率放大器工作点Q偏置在功率管导通范围的边缘。因而对正 弦信号输入时，功率管在输入波形的半个周期内导通，而另半个周期 则截止，如图6-15所示。 随着功率MOSFET技术和IC集成技术的发展，目前在射频功率放大 器集成电路中，已采用两只互补功率MOSFET的B类推挽功率放大器。 图6-16所示为集成功率放大器PA内电路的输出级。
1．A类射频功率放大器 A类功率放大器与低频电路中的甲类功率放大器相似。 A类射频功放由于工作频率高，除对功率管有高频指标要求外，电路结构与低频 的甲类功放也有所区别。 图6-13为A类射频功放的典型电路。 A类功放的效率不仅与输入信号的幅度有关，而且还与输入信号的波形有关。对 于输入信号为一个方波情况时，输出集电极电流必然也是一个方波， 如图6-14中所示。
3．C类射频功率放大器 ． 类射频功率放大器 （1）C类射频功率放大器特征 C类射频功率放大器的电流波形失如图6-17所示。 C类功率放大器θ与η 的函数关系曲线，如图6-18所示。 由于C类功放效率高，因此在大功率射频功放电路中经常采用它。 （2）C类射频功率放大器的倍频功能 由于C类功放的电流脉冲iC中含有很丰富的谐波分量，因此只要把负载并联 LC回路调谐在某次谐波上，C类功放就是倍频电路。
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6.1.3
接收机实际电路分析
图 6-9 所 示 为 一 实 际 的 二 次 变 频 超 外 差 式 接 收 机 ， 其 接 收 频 段 范 围 2MHz～30MHz。该设备中，一中频采用75MHz，第二中频工作在9MHz。 在2MHz～30MHz之间的任一射频信号，经过天线进入第一混频器，通 过第一本振减去信号得到75MHz中频。 为了使第二本振可以在第二中频中进行细调，第一中频最小带宽应为 10kHz，从74.995MHz～75.005MHz。。
5．E类 ． 类 D类功放采用单电源双管工作时，事实上工作状态很难保持D类状态。 为改善D类功放，又设计出了采用单管开关工作的E类功率放大器，电 路结构如图6-20所示。 E类射频功率放大器和D类的区别除功率管只用一个以外，还在于输出 调谐回路的设计能获得所选定的集电极电压和电流波形特性。 这种特性的波形可以使功率管从导通到截止或截止到导通的开关期间， 功率管的功耗最小。解决的办法是： (1)功率管截止时，使集电极电压uCE 的上升沿延迟到集电极电流 iC＝0 以后才开始； (2)功率管导通时，迫使 uCE＝0 以后，才开始出现 iC脉冲。因此，在图 6-20中功率管集电极并联一只电容Cl，由Cl来实现功率管的开关要求。图 中L2、C2 为串联谐振回路，Q值应足够高。集电极阻流电感 L1 选得足够大 ，使流经过它的电流 ICC 恒定。C。为功率管的输出电容。
软件无线电是指由软件来确定和完成无线电通信机的功能，使得多频段、多模 式、多信道、多速率、多协议等的多功能通信成为可能。 软件无线电通信机结构，如图6-29所示。
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6.3.1 数字接收机结构
数字通信接收机在通道性能和结构上必须适应数字已调信号的传输和数字 信号处理。 1. 单次变频超外差式数字接收机 现代无线通信机结构还不可能完全脱离超外差式的方案，一般常见的是单 次超外差式结构，而且变频采用下变频方式，如图6-30所示。 2．二次变频超外差式数字接收机 ． 二次变频超外差式数字接收机结构如图6-31所示。 3．零中频式数字接收机 ． 零中频接收机IC外接元件最少，结构简单，整机体积也可做到最小，图6-32 为该接收机的结构。 4．实际数字接收机举例 ． 以三星T108型手机为例，其电路原理如图6-33所示。
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6.2.6 自动增益控制与自动频率控制
1．自动增益控制电路 由于种种原因天线上感应到的信号强度是有明显的变化的。 为保证接收通道输出信号保持基本不变，在接收通道中必须附加自动增 益控制AGC电路。 实际中，发送端信息源（如声音）的强度也是变化的，在发射机中同样 也需要AGC电路。 AGC电路控制原理框图如图6-25所示。 图6-26所示为单次超外差式AM接收机带有AGC控制电路的框图。
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6.2.3 射频功率放大器
射频功率放大器是发射机的关键部件之一，也是发射机中的易损部件。 对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗 等参数。 目前手机及基站的发射功率一般在0.5W～50W范围。 为提高效率，将放大器的工作状态从A类(甲类)设计成B类(乙类)；又进一步 从B类设计为C类(丙类)、D类(丁类)、E类(戌类)。