[课件资料]1绪论2017-2-20

通信电子线路,绪论,通信电子线路,教材：陈启兴编著，通信电子线路清华大学出版社2008年5月。参考书目：谢嘉奎等著，电子线路（非线性部分）高等教育出版社2000年5月。严国萍，卢占超等编著，通信电子线路科学出版社2011年7月。,主要研究高频电子线路的内容，也可称为高频电子线路或者非线性电路等。,参考影片听风者,主要学习无线通信系统所涉及到的各单元电路的组成、工作原理、性能计算及应用。能熟悉非线性电子线路课程的体系结构，掌握分析非线性电子线路的方法。培养一定的系统分析的综合能力。,课程的目的与任务：,仍然是模拟电路：输入、输出均为模拟量电路由D、BJT、MOS、R、L、C组成器件一般工作在高频段，信号为高频信号器件常工作在非线性状态,课程所研究电路的特点：,两级低频放大电路,单管单调谐放大电路,四、（18分）如图为多级放大电路，已知场效应管T1、T2配对,gm5ms，rds不考虑。三极管T3、T4配对,100，rbe=1K。问：（1）T1、T2构成什么放大电路？其作用是什么？（2）T3、T4构成什么电路？其作用是什么？（3）计算T1、T2、T3、T4的静态电流；（4）计算电路中频段的总电压放大倍数Vo/(V1-V2)；（5）计算电路的输入和输出电阻。,平均分5.4分不到,前级差分放大电路的负载为反向放大器的输入电阻Ri2：,第二级射极偏置放大电路负载为第三级共集电路的输入电阻Ri3：,这个学期的调谐放大电路：,通过变压器耦合级联，多级放大电路的增益计算？！,线性电子电路与非线性电子电路对比,线性电路：尽量使用器件特性的线性部分。电路基本是线性的，但存在不希望有的失真。,非线性电路：利用器件特性的非线性特性，完成振荡、信号调制（频率变换）、放大等功能。,在很大程度上，通信电子线路的学习需要建立在低频电子线路课程的基础之上。,本书内容安排的三个层次：,由电路功能的基本原理导出基本电路。,合理近似，引出对电路的工程近似分析。,根据分析结果，提出对电路的设计原则及改进电路性能的基本途径。,1.1通信技术发展史1.2近代通信发展史1.3电磁波与通信1.4通信方式1.5通信系统1.6应用1.7课后思考,绪论目录,古代人们是如何传递信息的？,1.1通信发展史,驿传,飞鸽传书,烽火台,现代信息传递有哪些方式？,有线电话,1.1通信发展史,我们的课程讨论的是无线通信,无线手机,电脑-网络,纸质媒介,无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。在移动中实现的无线通信又统称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。,1.1通信发展史,无线通信发展历程,1.1通信发展史,电磁波的发现,莫尔斯电报机（1837）-最早的通信工具,1.1通信发展史,当时摩尔斯电码被使用了在有线电报通信系统,电磁伟人莫尔斯生于：1791年4月27日卒于：1872年4月2日物理学家发明莫尔斯电码发明有线电报画家代表作：降落的朝圣者,莫尔斯和他发明的电报机,1.1通信发展史,莫尔斯电码,1.1通信发展史,莫尔斯电码由点（）、划（）两种符号组成。也称滴和嗒。1、一点为一基本信号单位，一划的长度=3点的长度。2、在一个数字或字母内，各点、划之间的间隔应为两点的长度。3、字母（数字）与字母（数字）之间的间隔为7点的长度。,1.1通信发展史,莫尔斯电码举例,1.1通信发展史,Hello(),Goodmorning(),划一般是三个点的长度；点划之间的间隔是一个点的长度；字元之间的间隔是三个点的长度；单词之间的间隔是七个点的长度。,SOS（),1.1通信发展史,无线电之父-马可尼,1894年在父亲的庄园试验,1896年去伦敦,1897年建立无线电报公司,1899年首次实现英法无线通信,1916年实现短波无线电通信,1929年建立世界性无线通信网,马可尼,马可尼的发报装置,马可尼的收报装置,1.1通信发展史,马可尼实验装置,金属天线,火花隙,凝聚检波器,摩斯电码发生机,凝聚检波器有电磁波，玻璃管内金属粉末凝聚导电,马可尼发送第一封无线电报的设备复制品,马可尼调谐器1910,1.1通信发展史,夫妻档野外生存蒙塞拉特岛的苏弗里耶火山,“求生技能？”,大哥大,2G,诺基亚,短信,1G,语音,短信,模拟信号,数字信号,1.2近代通信发展史,3G,上网、蓝牙、GPS,视频传输,缓冲速度,上网,GPS,蓝牙,速率更快,视频传输,4G,1.2近代通信发展史,5G,传输速度更快、功能更齐全,速度更快,传输速率更高,连接的内容更丰富,期待中.,1.2近代通信发展史,1G-5G的对比,1.2近代通信发展史,1.2近代通信发展史,1.3电磁波与通信,指向性强应用广泛,频率较低，信号强度易被环境衰减,1.3电磁波与通信,地波,地波沿地球表面空间传播的无线电波叫做地波。适合波长较长的电波中长波（3MHz以下），它们具有较好的绕过表面障碍物的能力。,1.3电磁波与通信,天波,天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。短波（3M-30MHz）最适合天波传播,1.3电磁波与通信,空间波沿直线传播的无线电波。当波长短于10米时，电波会穿过电离层，飞向宇宙。超短波（微波30M-300MHz）最适合空间波传播。,空间波,为什么发射塔都建得很高？,1.3电磁波与通信,例题：频率为300MHz的信号波长为多大？需要多长的天线？如果是10kHz的声音信号呢？解：=天线的长度约为0.25m。=30000m天线的长度约为2500m。,1.3电磁波与通信,理论和实践证明，天线长度应与无线电信号波长相比拟，计算上常采用：天线长度等于四分之一或八分之五波长。,1.4通信方式,对于点对点之间的通信，按消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为以下三种：,单工通信只能单方向传输,半双工通信可以双向传输，但不能同时进行，必须轮流交替,全双工通信可以同时双向传输,单工通信(SimplexCommunication),1、发送端只能发送信息，接收端只能接收信息；2、根据收发频率的异同，单工通信可分为同频通信和异频通信。,1.4通信方式,1、发送端与接收端也可以相互转变；2、可以理解为一种切换方向的单工通信。,半双工通信(Half-duplexCommunication),1.4通信方式,1、没有切换方向所产生的时间延迟，有利于某些不能有时间延误的交互式应用；2、需要2根数据线传送数据信号；3、需配合其他相关设备，如双绞线的网络缆线、能全双工传输的集线器（HUB）、支持全双工作业的网络操作系统。,全双工通信(FullduplexCommunication),1.4通信方式,1.5通信系统,按信号特征分类：,数字通信系统,模拟通信系统,1.5通信系统,调幅,调频,消息信号,载波,PM,消息信号,载波,AM,通信系统的一般模型,1.5通信系统,1.5通信系统,通信系统的一般模型,AM,载波,消息信号,消息信号,载波,PM,无线通信系统组成：发射装置+接收装置+传输媒体,无线通信系统的组成,调幅发射机组成,调幅接收机,结构简单，适合于拱顶工作频率接收机，如对讲机。,调幅接收机,通过调整选频网络，可以接收不同节目，即可选择不同载波频率的已调信号。但是中频放大器后的载波频率是相同的。,基于wifi的智能家居,1.6应用一：智能家居,1.6应用一：智能家居,-拓展：PLC技术（需要电力线）,1.6应用一：智能家居,1.6应用一：可见光通信,1.SolidStateLighting(SSL)givesanopportunitytoVLC.2.Lampsbecomecommunicationdevices.3.PDisalsoimportant.,代表性成果ListofachievementsonVLC（2014）,NonReal-time(Off-Line,Peakbitrate),Real-time,2.AchievementsOnVLC,中国科学院半导体研究所陈雄斌团队,100MEthernetdemosystem,100M可见光上网模块（V1.0）,TestResult(80Mbps),系统特点（SystemCharacteristics）,速率较高（光学平台上平均90Mbps、书桌上平均70Mbps）；距离较远（光学平台上2.4米、书桌上1.9米）；成本较低（荧光型LED、PIN探测器、无FPGA芯片、无滤光片）；体积较小（第一版20cm*8cm、第二版12cm*7cm，可继续优化）。,100MVLCModule(V2.0),双向100Mbps可见光上网系统-（Symmetrical100MbpsVLCEthernetSystem）,中国科学院半导体研究所陈雄斌团队,可见光通信模块（VisibleLightCommunicationModules）,10M可见光光猫,USB可见光接收机,集成电力载波通信功能的