第1章 高频电子线路解读

1、? 高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编 ? 主讲教师：朱春华 ?13703825712 ? 高频电子线路高频电子线路 第第 1 章章 绪绪 论论 通信与通信系统 无线电波段的划分与无线电波的传播 非线性电子线路的基本概念 本章小结 1.1通信与通信系统通信与通信系统 主要要求： 掌握通信系统的基本组成及各组成部分的作用 了解调幅广播通信系统的基本组成及各组成部 分的作用 了解数字通信系统的基本组成及各组成部分的 作用 理解通信系统中为何要采用调制技术 一、通信系统的基本组成一、通信系统的基本组成 信源 输入 变换器 发送 设备 信道 接收 设备 输出 变换器 输 出

2、通信： 发送者与接收者之间的信息传递 通信系统：利用电信号或光信号实现信息传递的系统 通信系统基本组成 基带信号 (低频信号) 调制 已调信号 (高频信号) 噪声与干扰 解调 基带信号 二、调制的概念及其意义二、调制的概念及其意义 用基带信号去控制高频信号的某一参数，使该参数按照基带信号的规律变化的过程，称为调制。 基带信号也称为调制信号；未调制的高频信号称为载波信号； 经调制后的高频信号称为已调信号 用基带信号去控制高频信号的振幅，称为调幅 AM 频率，称为调频 FM 相位，称为调相 PM 为何要调制？为何要调制？ 1. 天线尺寸大于信号波长的十分之一，信号才能有效发射。 例如 f = 1

3、kHz，则 00km3s/10m/s10338?fC?天线长度需大于30km ，显然是不现实的 常用基带信号频率范围： 图像信号 06MHz 语音 300Hz 3.4kHz 音乐 16Hz 20kHz 直接进行传输是不现实的。 2. 实现信道的频率复用 三、通信系统的分类三、通信系统的分类 根据信道不同分 有线通信系统 无线通信系统 根据基带信号不同分 模拟通信系统 数字通信系统 广播通信系统 电视通信系统 双工： 发送者 接收者 如电话 单工： 发送者 接收者 如广播、电视 半双工： 发送者 接收者 如对讲 根据通信方式不同分 四、模拟通信系统四、模拟通信系统 以典型的中短波调幅广播通信系统

4、为例， 介绍其组成及各部分作用 直接传输模拟信号的通信系统 五、数字通信系统五、数字通信系统 传输数字信号的通信系统 模拟通信系统 数字通信系统 用数字基带信号去控制高频信号的振幅，称为振幅键控 ASK 频率，称为频率键控 FSK 相位，称为相位键控 PSK 数字调制：用数字基带信号对高频正弦波进行的调制 高频小信号放大电路、高频功率放大电路、振荡电路、 调制电路、解调电路、混频器、倍频器、低频放大电路 反馈控制电路等。 数字通信系统抗干扰、抗噪声能力强，易利用计算机进行处理。 六、通信系统的基本单元电路 非线性电路 高频电路 1.2无线电波段的划分与无线电波的传播无线电波段的划分与无线电波的

5、传播 主要要求： 了解无线电波段的划分 了解无线电波的传播方式及其特点 一、无线电波段的划分一、无线电波段的划分 波段名称 波长范围 频率范围 频段名称 超长波 100 ?10 km 3 ?30 kHz 甚低频VLF 长波 中波 短波 超短波(米波) 10?1 km 1000 ?200 m 200 ?10 m 10 ?1 m 30 ?300 kHz 0.3 ?3 MHz 3 ?30 MHz 30 ?300 MHz 低频 LF 中频 MF 高频 HF 甚高频VHF 微 波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 100 ?10 cm 10 ?1 cm 10 ?1 mm 1 ?0.1 mm 0.3 ?3

6、 GHz 3 ?30 GHz 30 ?300 GHz 300 ?3000 GHz 特高频UHF 超高频SHF 极高频EHF 超极高频 光波 100 ?1 ?m 3 ?300 THz 1T=1012 fc?中波AM广播 530kHz1602kHz 地波 短波 5.818MHz 天波 FM 88108MHz 二、无线电波的传播方式及其应用二、无线电波的传播方式及其应用 沿地面传播 长波、超长波(30MHz) 距离短 依靠电离 层传播 电离层 短波(30MHz) (地波) (空间波) (天波) 距离远 波段名称 传播 主要应用 超长波 地波 潜艇通信、远洋通信、远程导航、 发送标准时间信号等 长波

7、地波 除上述外，还用于低下通信 中波 地波为主 广播、导航、船舶通信、飞行通信、船港通信等 短波 天波为主 中远距离的广播与通信等 超短波(米波) 空间波 调频广播、电视、移动通信、雷达、导航等 微 波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 空间波 电视、雷达、卫星通信、中继通信等 光波 1.3 非线性电子线路的基本概念 1.3.1 线性与非线性电路 线性电路 全部由线性或处于线性工作状态的元器件 组成的电路 非线性电路 有一个以上非线性元器件组成的电路 线性元件： R、L、C 非线性元件： 二极管、三极管. u i O U I u i O IQ UQ Q ?u ?i 非线性元件在正弦波作用下的波

8、形 u i O IQ UQ Q u t t i O 线性 非线性 1.2.2 非线性电路的基本特点 设 i = a u2 当u = u1 + u2 则 i = a (u12+ u22 + 2u1u2) i = a(U21mcos2 ?1t + U22mcos2 ?2t + 2U1mcos ?1tU2mcos ?2t) 设 u1 = U1m cos ?1t u2 = U2m cos ?2t )2cos1(a11m221tU?)2cos1(a22m221tU?)cos()cos(a21212m1mttUU?)a(2m21m221UU?)2cos2cosa(22m211m221tUtU?tUU)co

9、s(a212m1m?)cos(a212m1mtUU?直流成分 二次谐波 频率和分量 频率差分量 1. 产生了新的频率分量 , 可变换频率(混频器); 2. 叠加定理不再适用 ; 3. Q合适且信号小时,可按线性电路处理 . 思考讨论题（见教材） 课堂练习一 1.如果广播电台发射的信号频率为 936kHz?fcfLfffCLI?fffICL?fI接收机中频 =455KHz, 问接收机本振频率 是多少？ 解： 936KHz455KHz1391KHz 答：接收机本振频率为1391KHz。 课堂练习二 2.如果高频载波频率为150MHZ,问/4天线应多 长？ 解：频率等于光速C除以波长,即 ? C,则

10、： C? , 3 150 2(米), /4240.5 (米) 答：/4天线应0.5米长。 108106 课堂练习三 3. 中波广播波段的波长范围为187560米,问其频率范围为? 解：频率? 等于光速C除以波长,即 ?C, 则： 560米时， ? 3 560536 KHz 187米时，? 3 1871604 KHz 答：频率范围为536 KHz 1604 KHz。 108108本章小结（P11） 1. 通信系统的构成及类型。（电、光） 2.为了改善通信性能采用的方法。（调制 ） 3.通信系统中电路的特点。（高频、非线性） 思考题与习题思考题与习题 1-1 为什么在无线电通信中要使用“载波”发射

11、，其作用是什么？ 答：一些需要传送的信息转变成电信号后，其主要频率成分在低频范围。将这些低频范围的电信号直接发射出去，有两个问题难以解决：一是无选择性、互相干扰、不能实现多路通信；二是因为当电信号频率低时，需要特长的发射天线。因此，在无线电通信中要使用“高频载波”发射，其作用是发射天线的尺寸小；不同的电台采用不同的载频，就容易多路同时发送，实现多路通信。 1-2 在无线电通信中为什么要采用“调制”与“解调”，各自的作用是什么？ 答：“调制”是发射机的主要功能。所谓调制是用需传送的信息（基带信号）去控制载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的信息成线性关系变化。因为载波信号相当于运载工具，其频率

12、为高频、超高频甚至是微波，其频率很高。若采用无线发射，其天线尺寸可以很小。 “解调”是接收机的主要功能。所谓解调是将收到的已调波的原信号取出来。 1-3 计算机通信中应用的“调制解调”与无线电通信中的“调制解调”有什么异同点？ 答：计算机通信中传送的是数字信号，它的调制器的主要作用是波形变换，它将基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。 解调器的作用是波形识别，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。 计算机通信中应用的“调制解调”与无线电通信中的“调制解调”的相同之处是都有调幅、调频和调相。 计算机通信中传送的基带信号是数字基带信号，无线电通信中传送的基带信号是模拟基带

13、信号。 1-4 试说明模拟信号和数字信号的特点，它们之间的相互转换应采用什么器件实现？ 答：信号的某一参量（如连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽度、位置等）可以取无限多数值，且直接与信息对应的称模拟信号。其特点是信号连续变化。 信号的某一参量只能取有限值，并且常常不直接与信息相对应的信号，称为数字信号。其特点是离散（不连续）的。 数字信号转换成模拟信号用 D/A变换，模拟信号转换成数字信号用A/D变换。 1-5 理解“功能”电路的功能的含义，说明掌握功能电路的功能在开发电子系统中有什么好处。 答：“功能” 是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。 高频功能电路可以用不同的器件和不同的电路形式构成。其功能和输入、输出频谱的关系不会因不同器件或不同的电路形式而改变。 大规模集成电路通常是由多个不同功能电路组成的，掌握了基本功能电路的功能，对了解和应用集成电路设计较复杂或大的电子系统是有利的。 。 1-6 理解地波传播、天波传播和直线传播的无线电信号传播的主要方式，它们主要的传送频率范围是什么？ 答： 地波（绕射）传播是电波沿着地球弯曲表面传播。