绪论(高频)分析.ppt

1、祝同学们学习愉快学业有成,教材选用,高频电子线路胡宴如主编 高等教育出版社 参考教材： 1.高频电子电路王卫东 傅佑麟主编 电子工业出版社 2高频电子线路吴慎山主编 电子工业出版社 3.权威教材：高频电子线路 张肃文主编 高等教育出版社,知识的系统化、完整性。,内容多，课时偏少，有一定的难度。,专注的听讲，积极的思考，能起到事半功倍的效果。,反复领悟各个电路工作原理之间内在的逻辑关系，抓住各种电路之间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系，而不要局限于掌握一个个具体的电路及其工作原理。,熟悉典型的单元电路，对识图能力的提高和电路的系统设计都是非常有意义的。,二、基本概念： （1）300khz以下，

2、属于低频电子线路。 （2）300khz300Mhz,属于高频电子线路。 （3）300Mhz以上，属于电磁场与微波技术 。,第1章 绪论,一、本课程在学科中的位置,三、无线电通信的发展史,研究背景：信息传输是人类社会活动的重要内容，因此人类总是在孜孜不倦的探索如何实现更快速的远距离通信。,起源：19世纪产生了电磁理论与实践的坚实基础后 蓬勃发展。,1.1864年英国物理学家麦克斯韦（JCerk Maxwell）发表了闻名于世的论文电磁场动力学理论，为无线电的发明和发展奠定了理论基础。,2.1887年德国物理学家赫兹（HHertz）以卓越的实验技巧证明了电磁波的存在。,三、无线电通信的发展史,3.

3、1901年意大利的马尼克首次完成了横渡大西洋的通信，实现了无线电通信,1904年弗莱明发明二极管,四、高频电路和低频电路的区别,体会：在高频电路中，由于布线的问题往往会导致电路中存在很多意想不到的正反馈和负反馈而使得高频电路呈现出比低频电路复杂得多的实际问题。高频的学习需要在扎实的理论功底上的丰富实践。,（1）高频电路主要是研究模拟信号的无线传输原理， 属于通信系统的基础课程。也就是广义上所说 的“射频”（RF）。,（3） 信息的原始形式：,（2）通信的任务：,传递信息。即：将经过处理的信息从一个地方 传递到另外一个地方。,声音、文字、图像等，总之大部分为：非电量,五、基本概念：,电磁波的发射

4、与接收,无线通信的优点：无线电波能方便快捷的在自由空间进 行远距离传播，所受限制少。,信道：信息的传输媒质。 通信系统按信道的分类：有线通信和无线通信。 有线通信：导线、电缆、光纤 无线通信：自由空间、海水、地球表面,无线电波的波段划分,六、现代无线通信系统的组成,1.信息源：要传送的原始信息（一般为非电量）,2.输入换能器：将非电量消息(如声音、图像等)变换为电信号,3.发送设备：将基带信号转换为适宜无线发送的高频信号 即：经过调制的已调信号,4.接收设备：从已调信号中恢复出发送端相一致的基带信号,三、信号在信道中传输会产生两种状况： 1.信道的媒介质会吸收信号的能量。 2.信道中一般都存在

5、干扰的噪声源，这些噪声信号会和有用信号 叠加。,强调：,一、基带信号的特点是：“频率低、幅度小、功率小的小信号”。,二、通过天线发送出去的已调信号的特点是：“高频、幅度大 且功率大的大信号”,四、接收端接受到的信号特点就是：“小而杂的高频信号”,问题一：为什么要进行“调制”，即：基带信号不适宜直接通过天线传送的原因,1.若直接发射基带信号，无法制造和安装与之相适宜的天线。,无线电波是一种电磁波，它是以光速的速度传播的，,音频信号的频率：20HZ20KHZ; 图像信号的频率：06MHZ,由电磁学可知只有天线的长度与所发射的信号的波长相比拟，天线才能有效的发送信号，因此直接发送基带信号，是不现实的

6、。,多家电台发射的信号频率大致相同，它们在自由空间混合在一起， 互相干扰，使接收机无法区分和选择,2.若直接发送基带信号，无法选择所要接受的信号。,结论：必须将低频的基带信号“加载”到高频信号上 才能通过发射天线，并且被接收机所接受，这 个过程就叫调制。,调制：将待传送的低频信号按照一定的规律加载到高频 信号上的过程,问题二：如何实现进行调制？,射频载波信号,回忆：正弦信号的三要素,振幅、频率、相位,幅度调制AM 载波的幅度Um受控于基带调制信号正比变化 载波的角频率 和相位 保持不变 频率调制FM载波的角频率 受控于基带调制信号正比变化 载波的幅度Um和相位 保持不变 相位调制PM载波的相位

7、 受控于基带调制相位正比变化 载波的幅度Um和角频率 保持不变,如果基带调制信号是模拟信号,模拟信号的振幅调制波形比对,等待传递的有用信息的低频基带信号,承载有用信息的高频载波信号,携带有用信息的高频已调制信号,数字信号调制的提出,移幅键控ASK载波的幅度Um 随数字基带信号m(t) 正比变化 移频键控FSK载波的频率f 随数字基带信号m(t) 正比变化 移相键控PSK 载波的相位随数字基带信号m(t) 正比变化 如果载频的幅度Um和相位两者随数字基带信号正比变化，则所产生的已调信号是正交幅度调制QAM。,射频载波信号,如果基带调制信号是数字的,举例,数字调制波形,f1,f2,相位起始为0,相

8、位起始为,1.主要沿地表传播的电磁波, 称为地波,地波：适合1.5MHZ以下电磁波的传播（中长波的主要传播方式）因为大地不是理想导体，频率越高大地吸收电磁波的能量就越多, 所以较高频率的信号不适合地波传播。,七、无线电波在信道里的传播方式：,2.主要靠天空中电离层的折射和反射传播的电磁波，称为天波。,天波：适合1.5MHZ-30MHZ电磁波的传播（短波的主要传播方式） 因为：电离层是距地面50km-60km区域，空气稀薄太阳辐射、宇宙 射线使空气电离，电磁波的频率越高电离层吸收的能量越小，但电 磁波的穿透力也越强，所以电离层传播的电磁波不能超过30MHZ。,3.主要沿空间直线传播的电磁波，称为

9、空间波。 也叫视距传播、直线波传播。,视距传播：适合30MHZ以上电磁波的传播（超短波、微波的主要传播方式）如：电视、广播即属此类传播方式。缺点：传播距离有限。,4.主要靠大气中对流层的的散射和折射传播电磁波， 称为对流层传播。,对流层传播：适合30MHZ以上电磁波的传播。 对流层是距离地面10km-20km范围的大气层，它是自然界大气现象： 风、雨、雷、电、雪的发生区，因此不稳定性是它的主要缺点。,提问：手机信号的传播属于这四种中的哪种传播方式？,(1) 低频部分： 信息变换与放大,(2) 高频部分：高频信号产生、放大、调制,（1）发送设备,问题三：信号在发射前为什么一定要进行功率放大？,超

10、外差式无线电收信设备的组成,（2）接收设备,八、接收机的要点,1.解调是将已调波变换为携带信息的基带信号，是调制的逆过程。,3.将同一种调制方式的信号转化为固定的中频信号，能大大提 高后续的中频放大的增益与选择性，从而提高解调的质量。,5.若将混频器与本地振荡器合为一个电路，则被称为“变频器”,4.提问：若广播信号的频率为936KHZ，中频为465KHZ,则需要接收机的本机振荡器的频率是多少？你由此可以联想到混频器的设计的关键技术是什么？,HX108-2型7管半导体收音机,变频,中频放大,检波,低频功放,低频放大,数字通信系统组成方框图,在发送端把由信息源产生的连续变化的模拟基带信号，变换成离

11、散的数字脉冲信号，用AD变换器(ADC)来完成。为提高数字信号的传输效果、增强抗干扰能力和便于计算机处理，要对ADC输出的数字脉冲信号进行编码处理。为了使通信具有保密性，可以再对编码前的数字脉冲信号先进行加密处理。经过这些处理以后就形成了数字基带信号m(t)，就可以送入数字调制器中进行数字调制了,九、通信的双工方式,按照信息传送的方向和时间不同，可分为单工、半双工、全双工通信,单工通信：信息只能沿一个方向传输,半双工通信：通信双方均可收发信息，但收和发不能同时进行,全双工通信：通信双方可同时进行发送和接收信息,十、非线性电子线路的基本概念,1、非线性电子线路的重要作用：对输入信号进行处理，以便

12、产生特定波形与频率的输出信号，在无线电发送与接收设备中具有重要的意义。如：调制与解调，就是利用非线性元器件的特征。,2、非线性元器件的特点：它的参数不是一个常数，必须引入其他的参数（如：交流电导g=i/ u）才能完整地反映它的特征。见教材P9图1.3.2,3、非线性元器件的基本特点：见教材P9-P11,作业：教材P12 习题1.3,本课程主要内容：,高频小信号放大器 高频功率放大器 振幅调制 频率调制 相位调制 振幅解调 混频 频率解调 相位解调 正弦波振荡器,发送设备,接收设备,知识拓展：移动通信制式的发展,GSM:全球移动通讯系统Global System of Mobile commun

13、ication，是当前应用最为广泛的移动电话标准（我们通常说的2G）。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。GSM标准的无处不在性使通过漫游协定在移动电话运营商之间自由漫游变得很平常。,第一代移动通信（1G-first generation）： 模拟移动网,第二代移动通讯技术：2G（second generation）。代表为GSM。以数字语音传输技术为核心。,2.5代移动通信技术-CDMA:其英文全称为Code Division Multiple Access，中文意思为“码分多址”，一种数字信号在空中传输的编码方式,CDMA中所提供语音编码技术，通话品质比目前GSM好，

14、且可把用户对话时周围环境噪音降低，使通话更清晰。,我国手机常用的频段主要有CDMA手机占用的CDMA1X，800MHZ频段；GSM手机占用的900/1800/1900MHZ 频段；近两年的GSM1X双模占用的900/1800MHZ频段；3G占用的900/1800/1900/2100MHz频段。,结论：手机的信号通信载频都属于特高频UFH,一.微波通讯,二.卫星通讯,三.光纤通讯,四.网络通讯,知识拓展：信息通信的方式,二 电磁波的海洋,1.电磁波是怎样产生的？ 导体中电流的迅速变化 变化的电场(电流)变化的磁场变化的电场(电流) 2.电磁波是怎样传播的？ 可以在真空中传播,不需要介质. 在真空中传播的速度: C=300000 000 m/S C= f C-传播速度 m/s -波长 m f-频率 单位 HZ 波长越短，频率越高。,电磁波谱,按频率高低排列：射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。 1. 射线 作脑手术（可灭癌细胞） 改良种子 2.X射线 ： 透视 探伤 3.紫外线 ：杀菌、帮助钙吸收 4.红外线：