第1章-绪-论..ppt

通信电子线路 学时 50学时考核方式 闭卷 平时成绩 30 出勤 作业和实验 期末 70 教材与参考书籍 阳昌汉主编 高频电子线路 哈尔滨工程大学出版社 阳昌汉主编 高频电子线路学习与解题指导 哈尔滨工程大学出版社 高吉祥主编 高频电子线路 电子工业出版社 张肃文主编 高频电子线路 高等教育出版社 路德维格等主编 射频电路设计 理论与应用 第二版 电子工业出版社 1 1通信系统的基本组成1 2无线信道及其传播方式1 3无线电发送设备的组成与原理1 4无线电接收设备的组成与原理1 5高频电子线路的研究对象 第1章绪论 主要内容 一 研究对象无线通信系统中发送设备和接收设备中工作于高频频率范围内的各种单元电路的功能 原理和基本组成 二 研究范畴1 高频 频率范围是几百KHz 几百MHz2 高频电路的功能 完成高频信号的传输和各种形式的变换处理 1 5高频电子线路的研究对象 一 什么是通信系统 能完成信息传输任务所需的设备总和 称为通信系统 二 通信系统的组成和方框图 基带信号 低频信号 频带信号 高频信号 1 1通信系统的基本组成 将传送的非电量消息 如声音 图像等 变换为电 光 信号 将电信号变换为适应于信道传输特性的信号 传输信息的通道 又称传输媒介 将从信道接收到的信号恢复成与发送设备输入信号一致的信号 将电信号转变成原始的消息 频谱的概念 三 通信系统的分类 按所用信道可分为 有线通信系统和无线通信系统 按通信方式可分为 双工 半双工和单工方式 按传输的基带信号可分为 模拟通信系统和数字通信系统 模拟信号 信号幅度在某一范围内连续取值或有无限多个取值 如正弦信号 语音信号等数字信号 信号幅度在某一范围内只有有限个取值 如计算机输出的信号 1 2无线信道及传播方式 一 无线信道地球表层 大气层上部的电离层 自由空间和水 二 无线电波的传播方式电磁波的波长或频率范围不同 电磁波在自由空间的传播方式也不同 无线电波的频段 传播方式与用途详细描述见书中表1 1 地波 绕射 传播天波 反射和折射 传播直线 视距 LOS 传播 电波在无线信道中传播的主要方式可分为三种 无线电波的频段划分 沿地球弯曲表面传播 适用于频率1 5MHz以下 为200m以上 的中 长波 地面波的发射与接收 由于大地表面是导体 当电磁波在其表面传播时 一部分能量将被 损耗掉 且频率越高 趋肤效应越强 损耗越大 故频率更高的电磁波不易沿地面传播 而主要靠电离层 1 绕射传播 地波 特点 传播性能稳定可靠 但由于地面不是理想的导体有能量的损耗 主要用于长距离通信 导航和广播 利用电离层的折射与反射 使电磁波到达电离层后 一部分能量被吸收 一部分被反射 折射到地面 当频率升高时 天波的发射与接收 电磁波被电离层吸收的能量增加 当频率升高超过一定值时 电磁波将会穿过电离层 不再返回地面 所以天波适用于1 5MHz 30MHz 10m 200m 的短波 2 折射和反射传播 天波 特点 电离层的特性受多种因素的影响 因此通信的稳定性较差 但传播距离远 主要用于广播 船舶通信 和飞行通信 现象 为什么夜间收听效果好于白天 空间波的发射与接收 频率更高的电磁波 30MHz以上 波长 为10m以下 的超短波不再适用电离层传播 而是沿空间直线传播 即利用直射和反射实现电磁波的传播 但只限于视频距离范围内 通常 50米高的天线通信距离约50公里 3 直线传播 空间波 特点 这种传播的距离只限制在视距范围内 也叫视距传播 增高天线可以提高直线传播的距离 卫星通信 通信卫星 上行通信频率 6GHz下行通信频率 4GHz 1 3无线电发送设备的组成与基本原理 一 无线电发送设备的原理1 基本任务 无线电发送是以自由空间为传输信道 把需要传送的信息 声音 文字或图象 变换成无线电波传送到远方的目的接收点 完成电信号向电磁波转换的设备是天线 为了有效地将电信号的能量辐射到自由空间中通常要求天线的长度要大于电磁波波长的十分之一 2 信息传输的基本要求 希望传送距离远 是要能实现多路传输 且各路信号传输时 应互不干扰 4 基带信号直接发送存在两个缺点 很难实现多路通信 要求有很长的天线 在工艺及使用上都是很困难的 3 基带信号的特点 不同的原始信息占有不同的频带宽度 基带信号占有的频带属于低频范围 常用基带信号频率范围 图像信号0 6MHz语音300Hz 3 4kHz音乐16Hz 20kHz 在无线电通信中 由天线理论可知 要将电信号有效地发射出去 天线的尺寸必须和信号的波长为同一数量级 通常要求大于发射信号波长的十分之一 例 发送f 1000Hz的音频信号 需要的天线长度 c f 300000000 1000 300000 300 公里 模拟调制 振幅调制 AM 频率调制 FM 相位调制 PM 调制的定义 用基带信号 调制信号 去控制某一载体信号 载波 的某一参数 是该参数随基带信号的变化而变化 本书中讨论的都是线性变化 得到的信号称为已调信号 已调波 5 调制 数字调制 振幅键控 ASK 频率键控 FSK 相位键控 PSK 调制方式 根据调制信号 16 用去控制 称为调相 PM 用去控制 称为调频 FM 用去控制 称为调幅 AM 载波 载频 调制信号 幅度 频率 相位 解调 是调制的逆过程 是从已调波信号中还原出原调制信号 检波 鉴频 鉴相 连续波模拟调制 17 二 无线电发送设备的组成 以调幅广播为例 主振器 缓冲级 倍频器 高频小信号放大器 调制器 低频放大 低频功率放大 高频功率放大 天线 信息传输的过程 主振器产生的高频振荡信号经缓冲或倍频 并通过高频电压放大后作为高频载波电压送给振幅调制器 声音信号由声电变换器转换为电信号 基带信号 经过放大后送给低频放大器 调制器将送来的高频载波信号和基带信号进行调制 产生调幅波 通过高频功率放大 经天线以电磁波形式辐射出去 1 4无线电接收设备的组成与基本原理一 无线电接收设备的原理 1 基本概念 无线电接收过程正好和发送过程相反 它的基本任务是将通过天空传来的电磁波接收下来 由天线完成 并对接收的信号进行一系列处理 从中取出需要接收的信息信号 2 解调 解调是调制的逆过程 即从已调波中恢复出原基带信号的过程 和模拟调制相对应 也分为三种 检波 鉴频和鉴相 特点 电路简单 接收灵敏度太差 选择性也差 很少直接采用 二 直接检波式接收机 最简单的接收机 三 直接放大式接收机 特点 灵敏度较高 输出功率也较大 特别适用于固定频率的接收 在用于多个电台接收时 其调谐比较复杂 高频小信号放大器的整个接收频带内 频率高端的放大倍数比低端要低 四 超外差接收机 以调幅广播为例 1 组成方框图 混频 中频放大 检波 低频电压放大 低频功率放大 本机振荡 高频小信号放大 2 主要特点 超外差接收机由于有固定频率的中频放大器 它不仅可以实现较高的放大倍数 而且选择性也很容易得到满足 可以同时兼顾高灵敏度与高选择性 电路比较复杂 且存在一定的干扰 1 6本课程的特点及学习方法 一 课程特点难 杂二 学习方法课前预习 上课认真听讲 课后独立 认真完成作业 注意基本概念的理解 掌握分析电路的方法 不要死记硬背 频谱的概念 二 时域表示一个无线电信号 可以将它表示为电压或电流的时间函数 通常用时域波形或数学表达式来描述 如 正弦波u Asin t 一 信号的表示时 间 域表示和频 率 域表示 A t 周期性信号 利