222调幅调制高频功率放大器与倍频器分析2
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调幅调制、高频功率放大器与倍频器任务引入无线电发射装置为什么要进行调制?虽然可以象有线话筒那样将声音直接变换为音频电信号通过电缆传输给远处的接收方,但衰减大,传输效率低,干扰也大。
所以普通非平衡连接卡拉0K有线话筒电缆不超过20米,而专业平衡连接有线话筒电缆也不宜超过100米。
此外,若像农村有线广播那样,把信号一次传输给许多接收方,就需要建设大量的传输线路,这是很不经济的(特别在山区)。
因此,为了把声音信号等传输给远处的许多接收方,最好如图2.2-1那样以空间作为传输介质。
现在大部分广播都采用无线传输。
1 - ©播收图2.2-1信号的调制与无线传输由电磁波理论知道,交变的电振荡可由天线向空中辐射出去。
但天线的尺寸必须足够长(天线振子的长度与电振荡的波长可以比拟),才能有效地把电振荡辐射出去。
例如,被传送3 6的信号是语言、声音信号的频率范围为2OHz-2OkHz其相应波长是15x10 —15x10 m,若通过天线发射到空中,需要制作几十公里长的发射天线!显然,制造这样的大尺寸的天线不仅困难,而且造价奇高,发射效率很低。
电磁波辐射有个特性,就是它的频率越高,辐射能力越强。
只有频率在几百kHZ以上的高频电流所转换成的无线电磁波效率高,辐射作用足够强。
那么,能否利用容易辐射的高频振荡波驮载所要传递的信息(如音频、视频等较低频率的信号)呢?答案是肯定的,即如示意图2.2-1那样用某种方法把声音信号载于频率比声音信号高,适合于在空中发射的电信号上,就可以传输声音信号。
此过程称为调制。
所谓调制就是发送方(即发端)将所要传送的信息“装载”到高频振荡波上,再由天线发射出去。
在这里,高频振荡波就是携带信息(信号)的运输工具,所以叫做载波信号,在上个课题中已学习的各种振荡电路可提供载波信号。
经过调制以后的高频振荡波叫做已调信号,能够完成调制作用的电路叫做调制电路。
例如,我们熟悉的中央人民广播电台一套节目发送的电波频率639kHz就是该电台的载波频率,93.9 M Hz为广东人民广播电台音乐台载波频率。
4、倍频器(1)功能。
倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路,常用的是二倍频和三倍频器。
在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率,使之工作于对应的信道;同时经倍频处理后,调频信号的频偏也可成倍提高,即提高了调频调制的灵敏度,这样可降低对调制信号的放大要求。
采作倍频器的另一个好处是:可以使载波主振荡器与高频放大器隔离,减小高频寄生耦合,有得于减少高频自激现象的产生,提高整机工作稳定性。
(2)倍频原理。
由晶体三极管组成的倍频电路如下图所法,它的基本原理是:三极管VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点,三极管工作于非线性状态,于是输入信号经管子放大,其集电极电流会产生截止切割失睦,输出信号信号丰富的谐波分量,利用选频网络选通所需的倍频信号,而滤除基波和其他谐波分量后,这就实现了对输入信号的倍频功能。
5、射频功率放大器手持移动电话发射端的高频信号功率越大,天线转换成电磁波的能量也越大,天线转换成电磁波的能量也越大,通信距离就越远;反之,输出高频信号功率越小,通信距离就越近。
为了保证一定距离的无线电通信正常,必须对射频信号进行功率放大。
对手机射频功率放大器的主要要求有以下四个方面。
(1)输出功率能达到要求,电路有一定的输出功率功率余量。
(2)电路效率高,以节约直流电源用电量。
(3)具有良好的谐波抑制能力,杂波辐射量要小。
(4)具有功率自动控制电路,以防止电源电压变化或振荡输出电压幅度不稳定引起的过激励,避免末级功放电路的烧毁。
目前手持移动电话的射频功率放大器广泛应用厚膜混合集成功放块,其特点是将射频功放器件组成整件,体积小,可*性高,组装及检修方便。
功率自动控制电路使输出功率保持在一定范围内,其工作原理框图如下图所示。
末级功放输出的信号经耦合器采样取出部分信号功率,经过检波变成直流送入放大器放大,放大后的电平再耦合至微处理器进行检测,并由微处理器送出一个控制指令到功率放大器,从而调整功率电平使之能满足要求。