发射机 :将信号按一定频率发射出的装置

发射机(a transmitter circuit)主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。广泛应用于电视,广播,雷达等各种民用、军用设备。主要可分为调频发射机,调幅发射机,光发射机等多种类型。

产品介绍

发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置,是一个比较笼统的概念,它广泛应用与电视,广播,通信,报警,雷达,遥控,遥测,电子对抗等各种民用、军用设备。发射机按调制方式可可分为调频(FM),调幅(AM),调相(PM)和脉冲调制四大类。他们又有模拟和数字之分。通常,发射机包括三个部分:高频部分,低频部分,和电源部分。高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。主振器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性,主振级往往采用石英晶体振荡器,并在它后面加上缓冲级,以削弱后级对主振器的影响。低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大,在末级功放处获得所需的功率电平,以便对高频末级功率放大器进行调制。因此,末级低频功率放大级也叫调制器。调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。

调频发射机

一般而言,调频发射机是调频广播发射机的简称,主要用于将调频广播电台的语音和音乐节目以无线方式发射出去。调频发射机首先将音频信号和高频载波调制为调频波,使高频载波的频率随音频信号发生变化,再对所产生的高频信号进行放大,激励,功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,发送出去的装置。高频信号的产生有频率合成,PLL等方式。我国的商业调频广播的频率范围为88 MHz ~108 MHz,校园为76 MHz ~87 MHz,西方国家为70 MHz~90 MHz。任何一个调频广播电台,无论其规模大小(国家电台,省级电台,市级电台,县级电台,乡级电台,村级电台,校园电台,企事业单位电台,部队营房电台等等),都将由音频播控设备、传输设备、调频发射机及发射天馈线组成。覆盖范围大的电台,需要发射功率大的调频发射机、高增益的发射天线并架设在离地面高的地方;而覆盖范围小的电台,则需要发射功率小的调频发射机、增益合适的天线并架设在合适的高度上。通常,调频发射机的功率等级有1 W、5 W、10 W、30 W、50 W、100 W、300 W、500 W、 1000 W、3 KW、5 KW、10 KW。也可根据实际需要,定制特殊功率调频发射机。

调幅发射机

所谓调幅,就是指使振幅随调制信号的变化而变化,严格的讲,就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系,而它的频率和相位不变。振幅调制分为4种方式:AM(普通调幅)、DSB(抑制载波双边带调幅)、SSB(单边带调幅)、VSB(残留边带调幅)。调幅发射机实现调幅简便,调制所占的频带窄,并且与之对应的调幅接收设备简单,所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。

光发射机

光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码;接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型;最后在进行电/光转换,将电信号转换成光信号并耦合进光纤。光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成,其核心是光源及驱动电路。在数字通信中,输入电路将输入的信号(如PCM脉冲)进行整形,变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源,或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。为了稳定输出的平均光功率和工作温度,通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。

发射机(a transmitter circuit)主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。广泛应用于电视,广播,雷达等各种民用、军用设备。主要可分为调频发射机,调幅发射机,光发射机等多种类型。

发射机原理

什么是发射机- 数字通信发射机概念

通信发射机开始于语音编码( 假设进行语音传输),即对模拟信号进行量化并转化为数字数据( 数字化) 的过程。随后,数据压缩用于降低数据速率并提高频谱效率。信道编码和交织属于常见技术,通过最小化噪声与干扰的影 响来改进信号完整性。额外的比特经常被用来进行误差校准或者作为识别和 均衡的训练序列。这些技术还使与接收机的同步( 找寻符号时钟) 更简单。符号编码器将串行比特流转换为适当的 I 和 Q 基带信号,对应具体的系统每个信号映射到 I-Q 平面上符号。符号时钟代表各个符号传输的频率和精确计时。当符号时钟跳变时,发射载波在正确的 I-Q ( 或幅度/ 相位 ) 值上代表具体的符号( 星座图的特定点)。各个符号的时间间隔即为符号时钟周期,其倒数是符号时钟频率。当符号时钟与检测符号的最佳瞬时同步时,符号时钟相位是正确的符号。

一旦 I 和Q 基带信号生成后,它们会被过滤( 带限) 以提高频谱效率。未经过滤的无线数字调制器的输出会占用非常宽的带宽( 理论上是无限宽)。这是因为调制器被基带 I-Q 方波的快速跳变所驱动; 时域上的快速跳变等同于频域上的宽频谱。这种情况不可接受是因为它会减少其他用户的可用频谱并造成对邻近用户的信号干扰,称之为邻信道功率干扰。基带滤波通过限制频谱以及限制对其它信道的干扰解决了这一问题。实际上,滤波减缓了状态之间的快速转换,从而限制了频谱。不过滤波也不是没有缺点; 它会导致信号和数据传输性能的下降。

信号质量的下降是由于频谱分量的减少、过冲以及滤波器时间 ( 脉冲) 响应引起的有限振铃效应。频谱分量减少了就会使信息丢失,从而可能导致接收机重建信号困难,甚至是不可重建的。滤波器的振铃响应可能持续很久, 以致影响到随后的符号,并产生码间串扰 (ISI)。ISI 定义为前后符号的多余能量干扰到当前的符号,导致接错误地解码。滤波器的最佳选择就成为频谱效率和ISI 的折衷。在数字通信设计中,有一款常用的特定类型的滤波器称为Nyquist 滤波器。Nyquist 滤波器是一个理想的滤波器选择,因为它能够最使数据速率最大化而且最小化ISI 并限制信道带宽需求。在本节后面的部分,你将会进一步了解这种滤波器。为了改进系统的整体性能,滤波器一般会在发射机和接收机之间共享或分配。在这种情况下,为了最小化ISI,滤波器必须尽 可能地匹配发射机和接收机并正确实现。图17 仅显示了一个基带滤波器。但在实际中会用到两个,I 和 Q 信道各有一个。

已过滤的 I 和 Q 基带信号是 I-Q 调制器的输入。调制器中的 LO 可能工作在中频 (IF) 或直接工作在最终的无线射频(RF) 上。调制器的输出是中频( 或射频) 上的两个正交I 和Q 信号的合成。调制后,如果需要,信号会上变频到射频。再将任何多余的频率过滤掉,最后信号送入到输出放大器并传输。

参考资料

发射机的性能指标介绍.发射机的性能指标介绍.2024-09-26

发射机测试-从容应对无线通信射频技术的挑战.知乎专栏.2024-09-26

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