高频电子线路张肃文第四版ppt课件

1、高频电子线路高频电子线路主讲人：姚主讲人：姚 屏屏信息楼四楼信息楼四楼402室室n课程内容及要求：课程内容及要求：n引见信息和传输处置的根本电路，根本原引见信息和传输处置的根本电路，根本原理和根本分析方法。理和根本分析方法。n要求掌握高频发射机、接纳机的组成，任要求掌握高频发射机、接纳机的组成，任务原理和电路设计。务原理和电路设计。n引见并分析了回路、高频小信号放大器、引见并分析了回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器以及调制、高频功率放大器、正弦波振荡器以及调制、解调等。解调等。Chapter 1 绪论绪论Chapter 1 绪论绪论1.2 无线电信号

2、的传输原理无线电信号的传输原理1.3 本课程特点本课程特点1.1 无线电开展简史无线电开展简史 Chapter 1 绪论绪论1.1 无线电通讯开展简史无线电通讯开展简史原始手段原始手段有线通讯有线通讯无线通讯无线通讯烽火、旗烽火、旗语语电报电报 1837 Morse1837 Morse 1876 Bell1876 Bell电磁波的存在电磁波的存在 Maxwell 实际实际Hertz 实际实际三个里程碑：三个里程碑： Lee de forest Lee de forest 发明电子三极管发明电子三极管 W. Shockley W. Shockley 发明晶体三极管发明晶体三极管 集成电路、数字电

3、路的出现集成电路、数字电路的出现 前往1.2.1 传输信号的根本方法传输信号的根本方法1.2.2 通讯系统简介通讯系统简介1.2.3 无线电信号的产生与无线电信号的产生与发射发射1.2.4 无线电信号的接纳无线电信号的接纳1.2.5 信号及其频谱信号及其频谱1.2 无线电信号传输原理无线电信号传输原理1.2.1 传输信号的根本方法传输信号的根本方法Bell 有线有线Morse 有线电报有线电报Hertz 在实际上证明电磁场的存在在实际上证明电磁场的存在Maxwell 在实际上发现电磁场实际在实际上发现电磁场实际3 3 电通讯电通讯 无线通讯，有线通讯无线通讯，有线通讯2 2 光通讯光通讯 远间

4、隔通讯，迅速准确远间隔通讯，迅速准确1 1 言语和文字言语和文字 最原始、最根本的传输手段最原始、最根本的传输手段4 无线电无线电1.2.2 通讯系统简介通讯系统简介信号源信号源发送设备发送设备传输信道传输信道收信安装收信安装接纳设备接纳设备通讯系统原理框图通讯系统原理框图 在实践的通讯电子线路中传输的是各种电在实践的通讯电子线路中传输的是各种电信号。为此，需求将各种方式的信息转变信号。为此，需求将各种方式的信息转变成电信号。成电信号。信号源信号源常见的信号源有：常见的信号源有： 话筒话筒 摄像机摄像机 各种传感器件各种传感器件发送设备两大主要义务：发送设备两大主要义务：调制：将基带信号转换成

5、适宜信道传输特调制：将基带信号转换成适宜信道传输特性的频带信号；性的频带信号；放大：是指对调制信号和已调信号的电压放大：是指对调制信号和已调信号的电压和功率放大、滤波等处置过程，以保证和功率放大、滤波等处置过程，以保证送入信道足够大的已调信号功率。送入信道足够大的已调信号功率。发送设备发送设备n信号从发送到接纳中间所经过传输信道，信号从发送到接纳中间所经过传输信道，如：电缆、光缆、无线电波等。如：电缆、光缆、无线电波等。n不同的传输信道有不同的传输特性，根据不同的传输信道有不同的传输特性，根据传输媒质的不同，可以分为两大类：传输媒质的不同，可以分为两大类：n 有线通讯：双线对电缆、同轴电缆、光

6、有线通讯：双线对电缆、同轴电缆、光缆缆n 无线通讯：自在空间、水无线通讯：自在空间、水传输信道传输信道 传输媒质传输媒质双绞线：双绞线： 适用于短间隔小于适用于短间隔小于100m100m、 1Mb/s 1Mb/s数据率的通讯环境。数据率的通讯环境。 同轴电缆：适用于间隔在几百米、带宽同轴电缆：适用于间隔在几百米、带宽小小 于于10MHz10MHz、码流率小于、码流率小于20Mbps20Mbps 的通讯环境。的通讯环境。 光纤电缆：特点：衰减小小于光纤电缆：特点：衰减小小于1db/km1db/km、 任务频率高、信息容量大任务频率高、信息容量大有线通讯信道有线通讯信道 无线通讯的传输媒质是自在空

7、间和水。无线通讯的传输媒质是自在空间和水。电磁波从发射天线辐射出去之后，经过电磁波从发射天线辐射出去之后，经过自在空间到达接纳天线。自在空间到达接纳天线。 根据传播途径可分为两大类：根据传播途径可分为两大类： 地波、天波。地波、天波。无线通讯信道无线通讯信道什么是电什么是电离层？离层？地面波：沿地面传播的无线电波。地面波：沿地面传播的无线电波。 适用于长波和超长波。适用于长波和超长波。空间波：在发射天线与接纳天线间直线传空间波：在发射天线与接纳天线间直线传 播的无线电波播的无线电波, 发射天线和接纳发射天线和接纳 天线较高，接纳点的电磁波由直天线较高，接纳点的电磁波由直 接波和地面反射波合成。

8、接波和地面反射波合成。 适用于超短波。适用于超短波。无线通讯信道无线通讯信道地波地波经过地面经过地面100km100km至至500km500km的电离层反射传送的电离层反射传送到接纳点的电磁波。适用于短波。到接纳点的电磁波。适用于短波。天波：天波： 利用对流层对电波的散射进展通讯，利用对流层对电波的散射进展通讯，它适用于超短波以及微波波段的通讯，它适用于超短波以及微波波段的通讯，通讯间隔很远。通讯间隔很远。散射通讯散射通讯 波段称号 波长范围 频率范围 频段称号超长波 10,000100,000m 303kHz 甚低频 VLF长 波 1,00010,000m 30030kHz 低频 LF中 波

9、 2001,000m 1500300kHz 中频 MF中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高频 IF短 波 1050m 306MHz 高频 HF米 波 110m 30030MHz 甚高频 VHF分米波 10100cm 3,000300MHz 特高频 SHF厘米波(微波) 110cm 303GHz 超高频 UHF毫米波 110mm 30030GHz 极高频 EHF亚毫米波 1mm以下 300GHz以上 超极高频无线电波波段的划分无线电波波段的划分n接纳设备的作用：接纳设备的作用：n 接纳传送过来的信号，并进展处置，接纳传送过来的信号，并进展处置，以以n恢复发送端的基带信号。恢复发

10、送端的基带信号。接纳设备接纳设备n 接纳设备的要求：接纳设备的要求：n 由于信号在传输和恢复的过程中存在着由于信号在传输和恢复的过程中存在着n干扰和失真，接纳设备要尽量减少这种失真。干扰和失真，接纳设备要尽量减少这种失真。n收信安装是指接纳设备输出的电信号变收信安装是指接纳设备输出的电信号变换成原来方式的信号的安装。换成原来方式的信号的安装。收信安装收信安装n例如：例如：n 复原声音的喇叭复原声音的喇叭n 恢复图象的显像管恢复图象的显像管1.2.3 无线电信号的产生与发射无线电信号的产生与发射天线和电磁波的研讨阐明：假设天线的长度天线和电磁波的研讨阐明：假设天线的长度L可以和电信号的波长可以和

11、电信号的波长 相比较相比较L/4，那，那么把电信号加到天线上，就可以电磁波的方式么把电信号加到天线上，就可以电磁波的方式传输到很远的地方！传输到很远的地方！根本言语的频率范围：根本言语的频率范围：3003000Hz，相应的，相应的波长为：波长为： = c/f = 3108 /f = 106105m由振荡电路输出一个高频由振荡电路输出一个高频信号，将其加到适当高度信号，将其加到适当高度的天线上发射出去，这个的天线上发射出去，这个高频信号称为载波，用来高频信号称为载波，用来作为传输信息的运载工具。作为传输信息的运载工具。处理的方法：处理的方法：用需求传输的低频信号去用需求传输的低频信号去控制高频的

12、载波信号，这控制高频的载波信号，这个过程称为调制。个过程称为调制。 产生高频信号：产生高频信号： 调制高频信号：调制高频信号： 音音频频放放大大 高高频频振振荡荡 倍倍频频 高高频频放放大大 调调制制 缓缓冲冲 传传输输线线 话话筒筒 声声音音 （直直流流电电源源未未画画） 无线电发射机方框图无线电发射机方框图无线电发射机无线电发射机将音频信号将音频信号“装载到高装载到高频振荡中的方法有好几种，频振荡中的方法有好几种，如调频、调幅、调相等。如调频、调幅、调相等。电视中图象是调幅，伴音电视中图象是调幅，伴音是调频。广播电台中常用是调频。广播电台中常用的方法是调幅与调频。的方法是调幅与调频。1.2

13、.4 无线电信号的接纳无线电信号的接纳 最简单的接纳机原理框图最简单的接纳机原理框图 检检 波波 选选 择择 性性 电电 路路 1M Hz 870kHz 640kHz 超外差式接纳机方框图超外差式接纳机方框图 高频放大 fs fs 本地振荡 fo 混频 fo fs = fi fi 低频放大 检波 中频放大 F F 变频器音讯音讯信号源信号源放大器放大器调制器调制器高频高频振荡器振荡器谐振放大器谐振放大器或倍频器或倍频器已调波已调波放大器放大器发射发射天线天线接纳接纳天线天线高频高频放大器放大器本地本地振荡器振荡器混频器混频器中频中频放大器放大器解调器解调器放大器放大器视频显示器视频显示器扬声器

14、等等扬声器等等无线电发射机和接纳机原理框图无线电发射机和接纳机原理框图选择选择电路电路n常用的信号表示方法常用的信号表示方法n 1. 数学表达式法数学表达式法n 如：如： 正弦波正弦波 u=Asintn 阶跃函数阶跃函数 u=A(t)1.2.5 信号及其频谱信号及其频谱AtsinAut2.波形表达方式波形表达方式例如：例如：3. 频域表示法频域表示法 根据傅里叶变换的根本原理，任何一个函数都可以用傅里叶级数展开。假设把信号看成一个函数，这就为我们研讨信号提供了一种新的方法。经过研讨信号的频谱，我们可以突出在信号传输中存在的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布等。 由于任何复杂的信号，都可

15、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，我们通常采用作图的方法来表示频谱，即频谱图。如：下面所示的普通语音信号的频谱表示图如：下面所示的普通语音信号的频谱表示图可以看到语音信号的频谱是延续的，其主要可以看到语音信号的频谱是延续的，其主要能量集中在能量集中在1000Hz1000Hz左右。左右。电压电压f/Hz3003400普通数字信号的频谱图普通数字信号的频谱图 可见，数字信号的频谱是不延续的。 振幅f脉冲信号的分解脉冲信号的分解 i t 一次谐波i1 I0 (a) i t 三次谐波i3 (b) i t

16、 七次谐波i7 i t 五次谐波i5 (c) (d) 脉冲信号的频谱脉冲信号的频谱 i f f9 0 f7 f5 f3 f1 f1表示脉冲信号的基波频率。表示脉冲信号的基波频率。f3、 f5 、f7分别表示三、分别表示三、五、七次谐波，在五、七次谐波，在f 轴的轴的0点，点，表示直流分量，这条谱线的表示直流分量，这条谱线的长度表示脉冲直流分量即长度表示脉冲直流分量即平衡值的大小。高次谐波平衡值的大小。高次谐波的谱线可以分布到很高的频的谱线可以分布到很高的频率，但其幅度已相当小。率，但其幅度已相当小。1 1、电子信息与通讯专业学生必需掌握的一、电子信息与通讯专业学生必需掌握的一 门专业根底课程。门专业根底课程。2 2、它是电路实际、信号与线性系统、低频、它是电路实际、信号与线性系统、低频 电子线路等课程的后继课程。电子线路等课程的后继课程。