北邮信通院通信电子电路第0章_绪论

绪论 信息与通信工程学院 内容提要 内容提要 信号的频域表示方法 通信系统的基本结构 通信电路系统的发展趋势 本课程的内容 特点及要求 非线性器件的频率变换作用 几种常用的信号表示方法 信号的频域表示方法 频域表示方法 时域表达式法 波形表达 根据傅立叶变换的基本原理 任何一个函数都可以用傅立叶级数展开 若把信号看成一个函数 则为研究信号提供了一个新的方法 通过研究信号的频谱可以突出信号传输中的主要问题 如信号的变化规律 信号在不同频率段中的能量分布等 信号及其频谱 由于任何复杂的信号都可分解为许多不同频率的正弦信号之和 因此所谓 频谱 即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况 为了更直观地了解信号的频率组成和特点 通常采用作图的方法来表示频谱 信号的频域表示方法 注意 信号是有频段范围的 一些信号的频段 信号的频域表示方法 WCDMAFDD 上行为1920 1980MHz 下行为2110 2170MHz 语音信号 通常集中在300Hz 3 4KHz的范围内 CDMA2000 上行为824 849MHz 下行为869 894MHz 调频广播 87 108MHz 带宽200kHz TD SCDMA 1880 1920MHz 2010 2025MHz 2300 2400MHz 通信系统的定义及分类 通信系统的基本结构 一切能完成信息传输任务的系统可以统称为通信系统 按照信道中传输的基带信号是模拟信号还是数字信号 可以把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统 模拟信号 代表信息的电信号的参数为连续取值 数字信号 电信号不仅在时间上是离散的 而且在取值上也是离散的 按照所用信道的不同可以分为有线通信系统和无线通信系统 按照业务的不同可以分为电话 电报 传真和数据通信系统等 通信系统方框图 一 信源指需要传送的原始信息源 一般是非电物理量 如语言 音乐 文字等 信源经输入变换器后转换成电信号 称为基带信号 如话筒 摄像机 传感器等 发送设备将基带信号变换成适合于信道传输特性的信号 在放大后送入信道 通信系统的基本结构 通信系统方框图 二 信号在信道的传输过程中不可避免地要受到干扰 也可称为噪声 注意1 噪声指信道中的噪声及分散在通信系统中其它各处噪声的集中表示 注意2 噪声可能是相对的 注意3 噪声可以有其自己的频段范围 而且可能和信号占据相同的频段 通信系统的基本结构 通信系统方框图 三 接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选出 经输出变换器恢复出原始信息 供收信者 信宿 使用 通信系统的基本结构 关于信道 一 信道指信号传输的通道 包括有线信道和无线信道 信道不同其传输特性也不一样 有线通信信道举例 双绞线 适用于短距离 小于100m 低数据率的环境 同轴电缆 适用距离在几百米 带宽小于10MHz 码流率小于20Mbps的环境 通信系统的基本结构 关于信道 二 无线通信信道 以自由空间为传输媒质 包括三种传播途径 地波 即沿地面传播的无线电波 空间波 直线波 即在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波 天波 即经过地面100km至500km的电离层反射传送到接收点的电磁波 通信系统的基本结构 通信频段的划分 频率范围名称及符号用途传输媒介略0 3 3k音频AF电话数据终端3 30k甚低频VLF导航 频标30 300k低频LF电力通信 导航0 3 3M中频MF调幅广播 移动通信等3 30M高频HF短波广播 军用通信等30 300M甚高频VHF电视 调频 模拟移动0 3 3G超高频UHF电视 雷达 移动通信3 30G特高频SHF微波 卫星 雷达30 300G极高频EHF微波 雷达等105 107G紫外 可见光 红外光纤 通信系统的基本结构 调制与解调 使用调制 解调的部分原因 解调 与调制过程相反 天线理论的约束 信道复用及区分不同信源 通信系统的基本结构 调制 将携带信号的低频电信号 装载 到高频振荡信号上 调制时 载波可以是正弦型信号也可以是脉冲串或一组数字信号 调制方式简介 调制可以分为模拟 连续 调制和数字调制方式 在模拟调制中调制信号 基带信号 的取值是连续的 而数字调制中的调制信号的取值则为离散的 对于使用正弦波作为载波的模拟调制方式而言 可以对其幅度 频率 相位进行调制 例如调幅 AM 调频 FM 调相 PM 前者又被称为幅度调制 后两者又被称为角度调制 例 电视中图像是调幅 伴音是调频 广播电台中常用的调制方式是调幅与调频 通信系统的基本结构 滤波及其分类 滤波的作用之一 选频 即允许某一部分频率的信号顺利通过 而使另一部分频率的信号被急剧衰减 即被滤掉 滤波器的简单分类方法及其举例 通信系统的基本结构 调幅式无线电发送设备与接收设备的简单框图 此外 还可以包括自动增益控制 AGC 自动频率控制和自动相位控制在内的反馈控制电路 通信系统的基本结构 数字通信系统模型 对于数字通信系统来说 除了包含图中的各个功能模块以外 还要有同步系统 用于建立系统的收发两端相对一致的时间对应关系 即通过在收端确立每一码位的起止时刻 确定接收码组与发送码组之间的对应关系 从而正确恢复发端的信息 通信系统的基本结构 非线性器件的含义 非线性器件的频率变换作用 线性系统 非线性器件 具有多种含义不同的参数 且参数随激励量的大小而变化 例如二极管的等效电阻 在分析非线性器件的响应特性时 必须注明其控制变量 不再满足叠加定理 如二极管的伏安特性 但在分析小信号时 可在工作点处线性化处理 非线性器件的频率变换作用 一 以二极管为例 由于二极管的非线性特性使二极管电流中出现了新的频率分量 实现了频率变换 可以看出 各分量的决定因素 可使用滤波电路达到频率变换的目的 非线性器件的频率变换作用 非线性器件的频率变换作用 二 若外加两个不同频率的余弦信号电压 输出电流中不仅含有直流分量 基波分量和二次谐波分量 而且还包含了组合频率分量 非线性器件的频率变换作用 通信电路系统的发展趋势 通信电路系统的发展趋势 模拟电子电路系统的集成化 通信电路系统的数字化 但要以集成电路完全取代分立元件电路 还有许多困难 指标要求较高 集成化问题尚未有效解决 模拟电路可以高频率工作和实时处理信号 但也存在一些缺点 参数稳定性较差 时间常数不够准确及稳定 处理比较麻烦 课程内容 一 课程内容及特点 本课程将主要结合无线电通信这一方式 讨论设备和系统中高频电子电路的组成 工作原理以及工程计算等内容 课程内容主要包括以下几个方面 信号的产生 正弦波振荡电路 高频信号的放大 小信号谐振放大电路 谐振功率放大电路 宽带高频功率放大电路及功率合成电路 噪声与干扰 电路中的噪声来源及电路产生噪声能力的衡量方法 课程内容 二 课程内容及特点 信号的频率变换 倍频 变频 调制 解调等 反馈控制电路 AGC APC AFC等 课程特点 一 非线性电子电路中 为实现同一功能 因指标要求不同 可以采用形式各异的电路 此外 同一形式的电路 可因其工作状态 输入信号的性质 电平的高低 输出滤波特性的不同而完成不同的功能 因此在学习时应注意掌握各种功能电路的基本工作原理 不同电路的优缺点及其适用场合 要抓住各种电路之间的共性以及各种功能之间的内部联系 而不要局限于某个具体的电路及其工作原理 课程内容及特点 课程特点 二 非线性电子电路中 有源器件工作在特性的非线性区 一般很难对这种电路进行严格的定量分析 工程上多采用近似方法进行分析 并在实现时进行相应的调测工作 因此 在学习时应注意各种电路在不同工作条件下的简化 掌握各种电路在工程设计时的步骤和计算方法 也可以使用计算机辅助分析 课程内容及特点 课程特点 三 是电路理论 电子电路基础 信号与系统等课程的后续课程 本课程与电子电路基础的相同点 电路的基本形式 基本工作原理 偏置方法 反馈 电路的稳定性 信号源的属性 放大电路的基本特性等 可在学习过程中有意识地找出两者的共性与差异 课程内容及特点 课程特点 四 本课程与电子电路基础的不同点 除少部分