高頻電子線路（十五）華南師范大學信息光電子科技學院二零一五年作業(yè)講評6.10：二極管平衡電路的分析方法。寫好每個二極管的電流方程，包括電壓、單向開關(guān)函數(shù)。輸出電流與每個二極管電流的關(guān)系。通過三角函數(shù)的積化和差判斷產(chǎn)生的頻率分量。注意輸出網(wǎng)絡(luò)的特點：調(diào)諧頻率或者是低通電路。能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅的條件：輸出電流含有：ωC±Ω分量，而不含ωC分量。++--V1V2uΩuCi0RL首先，按照二極管的正向標出i1,i2。i1i2寫出二極管的電流方程。寫出輸出電流與二極管電流的關(guān)系方程。所以不能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅。(a)(b)++--V1V2uΩuCi0RLi1i2首先，按照二極管的正向標出i1,i2。寫出二極管的電流方程。寫出輸出電流與二極管電流的關(guān)系方程。(C)i1i2首先，按照二極管的正向標出i1,i2。寫出二極管的電流方程。寫出輸出電流與二極管電流的關(guān)系方程。++--V1V2uΩuCi0RLuC+-(d)i1i2首先，按照二極管的正向標出i1,i2。寫出二極管的電流方程。寫出輸出電流與二極管電流的關(guān)系方程。++--V1V2uΩuCi0RLuC+-限幅電路。把疊加的寄生調(diào)幅消除,使其重新成為等幅信號，然后再進行鑒頻。加重電路。為克服：鑒頻輸出端，噪聲功率譜密度與頻率平方成正比，大部分噪聲功率分布在高頻段。靜噪電路。根據(jù)鑒頻信號或噪聲大小來控制音頻功放的關(guān)閉和開啟。第七章總結(jié)（三）自動頻率控制（AFC）電路壓控振蕩器壓控振蕩器的輸出頻率受uc控制，當uc為零時，稱為固有振蕩頻率ωy0。電路平衡時，總有剩余頻偏。ωy≠ωy0,uc≠0,頻率誤差提取電路兩輸入端頻率不等。頻率誤差信號提取電路kb低通濾波器H(s)可控頻率器件kcueUe(s)ucUc(s)wrWr(s)wyWy(s)輸出信號第八章總結(jié)鎖相環(huán)(PLL)：自動相位控制電路（APC）與AFC電路對比AFC：利用頻率誤差電壓消除頻率誤差。當電路平衡時，有剩余頻率誤差存在。PLL：利用相位誤差電壓消除頻率誤差。當電路平衡時，有剩余相位誤差存在，而無頻率誤差。鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器uy(t)ui(t)ue(t)uc(t)uy(t)Djw

iwy若ωy(t)＜ωi(t)，瞬時相位差Δφ(t)=［φi(t)－φy(t)］將隨時間增大。變化周期為2π/(ωi-ωy)。兩頻率差異越小，變化周期越長。兩頻率差異越大，變化周期越小。變化信號頻率在環(huán)路濾波器帶內(nèi)，則可有效控制頻率輸出，環(huán)路能鎖定。如果超出濾波器截止頻率，則無法控制輸出頻率。ue(t)0kbsinje∞(t)t進入鎖定狀態(tài)鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器uy(t)ui(t)ue(t)uc(t)uy(t)在鎖定范圍內(nèi)，不同的輸入頻率，對應不同的穩(wěn)定相位差。才能使壓控振蕩器產(chǎn)生不同的輸出頻率。鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器uy(t)ui(t)ue(t)uc(t)uy(t)Djw

iwy頻率合成器：利用一個（或多個）高穩(wěn)定度的基準頻率,通過一定的變換與處理后,產(chǎn)生出一系列離散頻率的信號源。晶體振蕩器前置分頻器鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器可變分頻器fimffir=kbH(s)kcnnfyy,j÷nyy,jf÷m最小頻率間隔（步長）為,頻率范圍為。主要性能指標：輸出頻率范圍頻率數(shù)目、頻率間隔頻率轉(zhuǎn)換時間ts=25/fr，fr指鑒相器輸入?yún)⒖碱l率。第九章數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路音頻或視頻信號音頻或視頻放大信源編碼信道編碼高頻放大倍頻高頻振蕩調(diào)制高頻功放高頻放大混頻中頻放大解調(diào)音頻或視頻功放本地振蕩信道譯碼信源譯碼無線數(shù)字頻帶傳輸發(fā)送、接收系統(tǒng)方框圖數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的對比數(shù)字調(diào)制技術(shù)優(yōu)點抗干擾（噪聲）能力強可同時傳輸不同速率、帶寬信號易于采用加密方式。數(shù)字基帶信號（數(shù)字調(diào)制信號）頻譜較寬對同步要求高：載波同步、位同步、幀同步、通信網(wǎng)同步。同步提取技術(shù)。用數(shù)字調(diào)制信號去控制正弦波的振幅、頻率、相位。數(shù)字調(diào)制的基本類型：振幅、頻率、相位。用正弦載波的某些離散狀態(tài)表示“1”、“0”。線性頻率變換數(shù)字振幅調(diào)制與解調(diào)數(shù)字相位調(diào)制與解調(diào)相位不連續(xù)的數(shù)字頻率調(diào)制與解調(diào)非線性頻率變換相位連續(xù)的數(shù)字頻率調(diào)制與解調(diào)數(shù)字基帶信號：二進制隨機矩形信號，采用功率頻譜分析。函數(shù)表示：單個單位矩形脈沖波形g(t)：傅立葉變換：t0-Ts/2Ts/21g(t)ω02π/Ts-2π/TsTsG(ω)數(shù)字基帶信號的功率譜數(shù)字基帶信號：隨機序列。an為二進制隨機變量,根據(jù)隨機信號分析，s（t）的功率頻譜密度表達式為：單個單位矩形脈沖波形g(t)：t0-Ts/2Ts/21g(t)ω02π/Ts-2π/TsTsG(ω)其中,fs=1/Ts=ωs/2πs（t）功率頻譜帶寬以功率頻譜的主瓣寬度來定義，因為功率頻譜主瓣里包含了大部分信號功率。S(t)帶寬：fs。第一項連續(xù)譜，第二項是離散譜。連續(xù)譜可以確定信號的帶寬，有離散譜則能幫助從信號中直接提取離散分量，獲得同步信號。幾種數(shù)字基帶信號脈沖波形單極性矩形脈沖波形1011001ts(t)雙極性矩形脈沖波形1-111-1-11ts(t)設(shè)：數(shù)字基帶信號序列an={1011001}sb(t)=單極性差分碼矩形脈沖波形t1101110sc(t)設(shè)：數(shù)字基帶信號序列a(n)={1011001}單極性矩形脈沖波形1011001ts(t)cn=an⊕cn-1雙極性差分碼矩形脈沖波形t11-1111-1sc(t)差分碼意義？相位模糊：接收端提取的載波與發(fā)送端載波可能同相，也可能反相。相位模糊的影響模擬解調(diào)時，使解調(diào)出來的模擬語音信號反相，然而對收聽沒有影響。數(shù)字已調(diào)波同步解調(diào)時，載波的相位模糊可能造成誤碼。差分碼的特點差分碼也稱相對碼，而相應地稱前面的單極性或雙極性碼為絕對碼。差分碼所代表的信息符號與碼元本身電位或極性無關(guān)，而僅與相鄰碼元的電位變化有關(guān)。差分碼的特點是，即使接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反，也能正確地進行判決。意義：解決“相位模糊”問題。

cn=an⊕cn-1cn=an⊕cn-1cn⊕cn-1=an⊕cn-1⊕cn-1=an（-cn）⊕（-cn-1）=an

⊕

(-cn-1)⊕(-cn-1)

=an數(shù)字振幅調(diào)制與解調(diào)電路又稱：振幅鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)為什么用“鍵控”：數(shù)字調(diào)制的特點（離散狀態(tài)），通過控制開關(guān)實現(xiàn)選擇。uc(t)uAK(t)s(t)鍵控電子開關(guān)ASK信號的表達式設(shè)載波信號為uc(t）=cosωct：振幅歸一化信號。數(shù)字基帶信號為單極性隨機矩形脈沖序列：則ASK信號：tuAK(t)tuc(t)1011001ts(t)uc(t）=cosωctASK信號波形ASK信號uAK（t）的雙邊功率頻譜密度表達式：ASK信號的功率頻譜fc－4fsfc－3fsfc－2fsfc－fsfcfc＋fsfc＋2fsfc＋3fsfc＋4fsf……ASK信號單邊功率頻譜fc－4fsfc－3fsfc－2fsfc－fsfcfc＋fsfc＋2

f

sfc＋3

f

sfc＋4

f

Sf……（1）將數(shù)字基帶信號的功率頻譜從位于直流附近的較低頻段線性搬移到了位于載頻附近的較高頻率段。s（t）功率頻譜ASK信號單邊功率頻譜（2）ASK信號包含了離散的載頻分量。（3）帶寬為2fs，是數(shù)字基帶信號帶寬的兩倍。以上與模擬普通調(diào)幅相同。ASK信號的產(chǎn)生（1）相乘法：s(t)uAK(t)uc(t)（2）通斷鍵控法：On-OffKeyinguc(t)uAK(t)s(t)鍵控電子開關(guān)ASK信號的解調(diào)（1）包絡(luò)檢波tuAK(t)1011001ts(t)（2）同步檢波經(jīng)過低通濾波器后，還不是矩形脈沖序列：經(jīng)取樣判決，才能恢復。t位同步t解調(diào)輸出011100001t低通濾波后帶通濾波載波提取uc(t)低通濾波取樣判決位同步信號s(t)uAK(t)ASK信號的功率譜特點、調(diào)制與解調(diào)與模擬調(diào)幅波類似。優(yōu)點：實現(xiàn)簡單。缺點：頻帶利用率、功率利用率低。被正交雙邊帶調(diào)制方式代替。數(shù)字相位調(diào)制與解調(diào)電路PSK與DPSK相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)差分相移鍵控DPSK(DifferentialPhaseShiftKeying)鍵控:可通過控制開關(guān)實現(xiàn)相位選擇。PSK信號的表達式設(shè)載波信號為uc(t）=cosωct：振幅歸一化信號。數(shù)字基帶信號為單極性隨機矩形脈沖序列：則PSK信號：PSK信號是雙極性信號作用下的調(diào)幅信號。tUPK(t)tuc(t)1011001ts(t)uc(t）=cosωctPSK信號波形在每兩個碼元的交替時刻可能存在著相位突變。PSK信號uPK(t)的雙邊功率頻譜密度表達式：PSK信號的功率頻譜(1)PSK和ASK的功率頻譜幾乎相同，也是一種線性頻譜搬移。(2)當P=0.5，即s（t）中“1”碼與“0”碼的概率相同時，PSK的功率頻譜中無載頻分量，此時的PSK相當于抑制載波的雙邊帶調(diào)制，功率利用率較高。(3)帶寬也是2fs。PSK信號的產(chǎn)生（1）調(diào)相法：（2）相位選擇法：電平轉(zhuǎn)換s(t)sb(t)uPK(t)uc(t)控制門2相加反相反相uc(t)s(t)控制門

1uPK(t)PSK信號的解調(diào)可能不存在載波，因此視為抑制載波的雙邊帶信號，只能采用同步檢波。PSK解調(diào)受載波相位的影響：如果載波提取發(fā)生“相位模糊”，則解調(diào)出錯。uc(t）s(t）101111000ttttuPK(t）-uc(t）t位同步t解調(diào)輸出011100001t載波反相相乘輸出t低通濾波后DPSK信號的表達式設(shè)載波信號為uc(t）=cosωct：振幅歸一化信號。數(shù)字基帶信號為單極性隨機矩形脈沖序列：則DPSK信號：DPSK信號是雙極性差分信號作用下的調(diào)幅信號。cn=an⊕cn-1tUDPK(t)t1101110sc(t)1011001tttUPK(t)uc(t)s(t)DPSK信號以每一碼元起始時刻相位是否有180°跳變來表示其信息（有跳變是“1”，無跳變是“0”）?？煽朔d波的“相位模糊”。DPSK信號的產(chǎn)生（1）調(diào)相法：（2）相位選擇法：將s(t)通過差分編碼電路轉(zhuǎn)變成單極性差分碼sc(t)。再用調(diào)相法或者相位選擇法。uc(t)控制門2相加反相反相uc(t)sc(t)控制門

1uDPK(t)電平轉(zhuǎn)換sc(t)sd(t)uDPK(t)u(t)cDPSK信號的解調(diào)(1)與PSK相同求出sc（t），然后再經(jīng)過差分譯碼電路輸出原始基帶信號s（t）。(2)相位比較法：帶通濾波延遲Ts低通濾波取樣判決位同步信號s(t)uDPK(t)帶通濾波延遲Ts低通濾波取樣判決位同步信號s(t)uDPK(t)若相鄰碼元的載波相位差為0（即無跳變），則相乘后有cosωct·cosωct=（1+cos2ωct）/2，經(jīng)低通濾波器后輸出正的直流分量。若相鄰碼元的載波相位差為π（即有跳變），則相乘后有cosωct·cos(ωct+π)=-（1+cos2ωct）/2，經(jīng)低通濾波器后輸出負的直流分量。取樣判決：正電壓為“0”，負電壓為“1”。顯然，這就是原始數(shù)字基帶信號s（t）的碼元。tDPSK解調(diào)DPSK差分譯碼輸出tuc(t)s(t)sc(t)uDPK(t)tttt-uc(t)tt載波反相相乘輸出t低通濾波后CDMA:PSK的改進QPSK、OQPSK等。數(shù)字頻率調(diào)制與解調(diào)電路頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)相位不連續(xù)頻移鍵控DPFSK(DiscretePhaseFSK)相位連續(xù)頻移鍵控CPFSK(ContinuePhaseFSK)MSK、GMSK非線性調(diào)制鍵控:可通過控制開關(guān)實現(xiàn)頻率選擇。DPFSK信號的表達式設(shè)兩個正弦信號分別為u1(t)=cosω1t和u2(t)=cosω2t，數(shù)字基帶信號為則DPFSK信號：an

是an的反碼，φn、θn分別是第n個碼元期間對應的兩個正弦信號的初相位。DPFSK信號是用兩個不同頻率f1、f2的正弦波來分別傳送相應的兩個不同信息“0”和“1”，φn與θn沒有關(guān)聯(lián)。ttttttuDPK(t))()(2tutss(t)u1(t)u2(t)u1(t)s(t)DPFSK信號的功率頻譜可以看成是兩個ASK信號的疊加：………f1－3fsf1－fsf1f1＋fsf1＋3fsf2＋3fsf2＋fsf2f2－3fsf2－fsfBW=|f2-f1|+2fs帶寬大于ASK，PSK，DPSK信號。頻移鍵控指數(shù)：若h值逐漸減小，兩個雙邊帶頻譜將逐漸靠攏疊加?！璮1－3fsf1－fsf1f1＋fsf1＋3fsf2＋3fsf2＋fsf2f2－3fsf2－fsfBW=|f2-f1|+2fsDPFSK信號的產(chǎn)生反相相加振蕩(f1)u1(t)s(t)振蕩(f2)u2(t)控制門1控制門2s(t)u1(t)s(t)u2(t)uDFK(t)帶通(f2)帶通(f1)uDFK(t)包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波取樣判決s(t)位同步信號包絡(luò)檢波：為便于濾波器分離，一般|f2-f1|=4fs帶通(f2)帶通(f1)uDFK(t)低通濾波低通濾波取樣判決s(t)位同步信號載波f2載波f1同步檢波：|f2-f1|=4fsDPFSK信號的解調(diào)號帶通(f0)鎖相環(huán)取樣判決uDFK(t)s(t)位同步信2120fff+=鎖相鑒頻鎖相鑒頻：壓控振蕩器中心頻率為f0由于DPFSK信號在不同碼元交替時刻相位不連續(xù)，將造成相位突變，導致較強的高頻諧波分量產(chǎn)生，形成較明顯的雜波干擾。改進：相位連續(xù)頻移鍵控CPFSKCPFSK信號的表達式載波ωc=（ω1+ω2）/2設(shè)兩個正弦信號分別為u1(t)=cosω1t和u2(t)=cosω2t，雙極性數(shù)字基帶信號類似于模擬調(diào)頻，是非線性調(diào)制。CPFSK信號的產(chǎn)生與解調(diào)可以采用模擬FM信號調(diào)頻和鑒頻的方法。實現(xiàn)了相位連續(xù)。若h值逐漸減小，即兩個正弦波頻率的差值逐漸減小，則功率頻譜將逐漸向fc收縮，其大致形狀從雙主峰變成馬鞍形，再變成單主峰。在h=0.6～0.7時，帶寬約為1.5fs，比DPFSK帶寬窄。當h值較大時，與DPFSK信號功率頻譜特性基本相似。h＝0.5h＝0.7h＝1.5fc－1.5

fsfc－fsfc－0.5

f

sfcfc＋1.5

f

sfc＋fsfc＋0.5

f

sfCPFSK信號單邊功率頻譜MSKMSK信號的表達式最小頻移鍵控（MinimumfrequencyShiftKeying）:是CPFSK在h=0.5時的一種特殊形式。ω2=ωc+ω1=ωc-=0.5功率頻譜：主瓣寬度為1.5fs，中心頻率位于fc處，但離散頻率分量fc不存在。又稱快速頻移鍵控FFSK。MSK信號的產(chǎn)生MSK信號在第n個碼元期間的表達式為當b