高频电路教案ppt课件

第1章绪论，1.1无线通信系统的概要1.2信号，频谱和调制1.3本课程的特征思考问题和练习问题，1.1无线通信系统的概要，高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础上，无线通信设备的重要组成部分。 另一方面，无线通信系统的构成1861年麦克风理论上预测了电磁波的存在，1888年赫兹经火花放电实验证实，1896年马可完成了无线通信实验，开始了无线通信技术。 无线通信(或无线通信)的类型较多，且可以根据发送方法、频率范围、应用等来分类。 不同的无线通信系统的复杂度在装置配置方面有很大差异，但是基本配置没有改变。 图1-1是无线通信系统的基本结构的方框图。 图中，虚线以上的部分是发送设备(发送机)，虚线以下的部分是接收设备(接收机)、天线以及天线开关是收发共用设备。 渠道是自由空间。 麦克风和扬声器是通信的终端设备，分别是源和漏。 另外，在用于完成接收信号的选择和放大的信号频率发生变化的情况下，优选地改变图1-1所示的无线通信系统的基本配置、超外差接收器的主要特征或者用于完成接收信号的选择和放大的信号频率。 优点：因为中频低于载波频率，所以对选择频率网络的要求较低，容易实现高增益。 不足：由于存在混合，因此存在频率组合干扰，抑制干扰非常麻烦。 另外，从上述例子总结无线通信系统的基本结构可以看出，高频电路的基本内容应当包括：(1)的高频振荡器：用于生成载波或本地振荡信号的放大器：包括最小信号放大器和功率放大器的(3)混频器或者频率转换器： (4)调制器和解调器： (5) 其次，无线通信系统的类型根据无线通信系统的重要部分的特性，按以下类型：1、频带和传输单元来分类，中波通信、短波通信、超波通信、微波通信和卫星通信等。 工作频率主要指发射和接收的射频(RF )频率。 射频实际上是“高频”这个广义词汇，是指适合射频和传播的频率。 无线通信的一个发展方向是拓宽更高的频带。 2、按通信方式分类，主要有(全)双工、半双工和单工方式。 3、调制系统进行划分，包括幅度调制、频率调制、相位调制、混合调制等等。4、根据所发送的消息的种类，有模拟通信和数字通信，也可以分为语音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。 各种类型的通信系统在系统结构和设备复杂性方面大不相同。 但是，构成设备的基本电路及其原理相同，遵循相同的法则。 本文着重于模拟通信研究这些基本电路，认识其规律。 这些电路和规则完全适用于其他类型的通信系统。 无线电信号与频率部分1、信号频率和频谱内的任何信号都具有恒定的频率和波长。 这里所描述的频率特性是无线信号的频率或波长。 电磁波辐射光谱较宽，如图14所示。 1.2无线信号的频谱和特性，图1-4电磁波频谱，由上图可知，电波是波长较长的电磁波，占据了较宽的频率范围。 在自由空间中，在波长和频率上具有：c=f(11)式，c是光速，f和分别与电波的频率和波长的关系，所以电波可以认为是频率比较低的电磁波。 2、电波的频率(波)频带分割电波也被认为是比较低频率的电磁波。 将频率或波长分段，分别称为频带或频带(频带分割请参照下表)。 注意：不同频带信号的产生、放大和接收方法不同，传播能力和方式也不同，因此其应用范围也不同。不同频带的信号具有不同的分析和实现方法，对于美波以上的信号(包括美波，1 m )，一般采用集合(中)参数的方式来分析和实现，对于美波以下的信号(1m )，一般采用分布参数的方式来分析和实现，当然，这也是相对的。说明：“高频”是相对概念，上表中的“高频”是狭义概念，指短波段，其频率范围为330MHz，广义的“高频”指无线电频率，其频率范围非常宽，只要电路尺寸比工作波长小得多，就可以认为是可以用集中参数分析实现的“高频”(现有技术) 二、无线信号的特性是高频电路中，要由我们处理的无线信号主要包括三个：基带(消息)信号、高频载波信号和调制信号。 基带信号是执行调制之前的原始信号，并且也称为调制信号。 1、时间特性(1)、信号的描述：无线电信号，其可被表达为电压或电流的时间函数； 通常以时域波形或方程式来描述。 (2)、时间特性的概念：无线信号的时间特性是信号的时间变化快的特性。 2、频谱特性对于比较复杂的信号(例如语音信号、图像信号等)，用频谱分析法来表现是方便的。 信号的频谱特性的概念：信号的频谱特性是信号中各频率成分的特性。 此外，图1-2中的信号被分解，并且周期性信号被表示为许多离散频率成分(各个成分之间的调谐关系)，例如，图1-3是在图1-2中所示的信号的频谱图。 频谱特性包括振幅-频率特性和相位-频率特性两个部分，它们分别反映信号中各频率分量的振幅和相位的分布状况。 任何信号占用一定的带宽。 从频谱特性来看，带宽是信号能量的主要部分(通常为90%以上)所占据的频率范围或带宽。图1-3频谱图、3、传播特性：无线信号的传播方式、传播距离、传播特性等。 主要通过无线信号的频带和频带来区分无线信号的传播特性。 当无线电波从辐射天线辐射时，无线电波的能量被扩散，以及接收机仅可以接收其中的小部分。 而且，在传播过程中，电波的能量被地面、建筑物和上空的电离层吸收、反射，在大气中发生折射和散射，到达接收机时的强度大幅衰减。 根据电波传播过程中产生的现象，电波的传播方式主要包括直射(视距)传播、衍射(地面波)传播、折射和反射(天波)传播、散射传播等，如图15所示。 决定传播方式和传播特性的重要因素是无线信号的频率。图1-5电波的主要传播方式(a )直射日光传播(b )地面波传播(c )天线波传播(d )散射传播、(距地面60600km )、(距地面1012km )、(散射传播距离100500km )、(适合频率4006000MHz )、(一次反射距离约4000km )， (适合中短波)、(适合中短波)、(超短波，适合微波)、4 .调制特性无线传播通常采用高频(射频)的另一原因是高频适合天线辐射和无线传播。 仅当天线大小小于信号波长时，天线的辐射效率增加，并且当天线以小信号功率在远处传播时，接收天线也能够有效地接收信号。 调制是使用调制信号来控制高频载波的参数，并根据调制信号的规律，改变载波信号的一些或一些参数(幅度、频率或相位)。 根据载波的调制参数，调制被划分为三种基本的调制方法，并且调制方法包括幅度调制(幅度调制)、频率调制(频率调制)和相位调制(相位调制)，每种基本的调制方法都用AM、FM和PM来表示，并且还包括组合调制方法。.1.3本课程的特点，高频电子线路是通信系统的核心，高频电子线路课程是通信工程、电子信息工程等电子信息类专业非常重要的专业基础课程，因此掌握高频电子线路课程的特点对于学习本课程非常重要。 高频电子电路的特征高频电子电路由线性元件(电阻、电容、电感等)和非线性元件(二极管、晶体管、场效应晶体管等)构成，其非线性是高频电子电路的核心。 2、本课程的主要内容是高频振荡器、高频放大器(小信号、功率)、高频信号的转换和处理(频率转换、调制、解调)等，3、学习本课程应注意的问题注意分析方法和过程特点：近似分析把握各单元电路的共性，洞察各功能之间的内在关系。 注意“个别是基础，整合是重点，个别是整合服务”的原则。 高频电子线路在科技和生产实践中发展起来，只有通过实践深入了解。 因此，学习本课程应重视实验环节，坚持理论联系，在实践中积累丰富的经验。思考问题和练习问题，1 .描绘无线通信收发机的原理框图，说明各部分的作用。 2无线通信为什么使用高频信号？ “高频”信号是什么意思？ 3无线通信为什么要调制？ 怎么调制？ 4无线电信号的频带和频带是如何分割的？ 各频带的传播特性和应用情况如何，1-1描绘无线通信收发机的原理框图，说明各部分的作用。 a :以上图是声音无线电广播通信系统的基本构成框图，由发送部、接收部、无线信道三大部分构成。 发送部包括麦克风、音频放大器、调制器、逆变器(不一定需要)、功率放大器以及发送天线。低频音频信号被放大后，首先被调制变成高频调制波后，通过进行频率变换到达需要的发送频率，进行高频功率放大后从天线发送。 接收设备包括接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器和扬声器等。 从天线接收的信号被放大后，通过混频器变成中频调制波后，进行检波并返回原来的信息，由低频放大器进行放大后，驱动扬声器。1-2无线通信为什么使用高频信号？ “高频”信号是什么意思？ a :高频信号是指适合天线收发的高频信号。 (1)频率越高，可用带宽越宽，信道容量越大，则能够减少或避免信道之间的干扰；(2)高频信号适用于天线的发射和接收。 仅当与信号波长相比可以模拟天线尺寸时，才获得高发射效率和接收效率。 这使得可能通过采用低信号功率并将信号传播到远处而获得高接收灵敏度。1-3无线通信为什么要调制？ 怎么调制？ a :因为基带中的调制信号是低频率信号，所以可以减小天线大小，通过调制将调制信号的频谱移动到高频载波附近，以实现高传输效率和接收效率，并且由于调制信号是高频信号，所以提高信道利