高頻電子線路第二版第1章緒論

1、高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 陽昌漢陽昌漢20132013第2版高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 關(guān)于高頻電子線路(第2版)電子課件的說明 1.本電子課件是高等教育岀版社2013年8月岀版的陽昌漢主編的高頻電子線路(第2版)教材的配套電子課件。 2.編制本電子課件的目的是為使用本教材的教師提供講課所用的電子教學(xué)資料。在教學(xué)過程中,教師通過講授、板書、電子課件等教學(xué)手段組識課堂教學(xué)。而電子課件是起輔助教學(xué)的作用的,它不應(yīng)該是代替課堂教學(xué)“板書”的全部功能。教師可根據(jù)教學(xué)計劃和學(xué)時的不同,選取、增刪所提供的電子課件資料上的

2、內(nèi)容以適合自己教學(xué)的需要,并充分體現(xiàn)自己的特色。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.編制本電子課件的另一目的是為學(xué)生提供學(xué)習(xí)高頻電子線路課的輔助電子教材。由于教學(xué)內(nèi)容較充實,有助于自學(xué)和研究。 編制者郵箱：高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 第第 1 1 章章 緒緒 論論 本章教學(xué)基本要求本章教學(xué)基本要求 1.了解通信系統(tǒng)的組成及分類。 2.了解無線電傳輸信道及傳輸方式。 3.了解無線電發(fā)送設(shè)備和無線電接收設(shè)備的基本組成。 4.了解高頻電子線路課的研究對象。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程

3、大學(xué) 本章教學(xué)內(nèi)容 1.1 通信系統(tǒng)的基本組成 1.2 無線信道及傳播方式 1.3 無線電發(fā)送設(shè)備的基本組成 1.4 無線電接收設(shè)備的基本組成 1.5 高頻電子線路課程的研究對象高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.1 1.1 通信系統(tǒng)的基本組成通信系統(tǒng)的基本組成n能完成信息傳輸任務(wù)的系統(tǒng)稱為通信系統(tǒng)。n基本組成：n一個通信系統(tǒng)應(yīng)由輸入變換器、發(fā)送設(shè)備、傳輸信道、接收設(shè)備和輸出變換器五個基本部分組成。n 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.輸入變換器的功能是將輸入信息變換為電信號。 當(dāng)輸入信息為非電量(例如，語言、音樂、

4、文字、圖像等)時，輸入變換器是必要的，它將非電量的信息變換為電信息。 當(dāng)輸入信息本身就是電信號(例如，計算機輸出的二進制信號、傳感器輸出的電流或電壓信號等)時，在能滿足發(fā)送設(shè)備要求的條件下，可不用輸入變換器，而直接將電信號送給發(fā)送設(shè)備。 輸入變換器送給發(fā)送設(shè)備的電信號應(yīng)反映原輸入的全部信息，通常稱此信號為基帶信號。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.傳輸信道是信號傳輸?shù)耐ǖ馈?它可以是平行線、同軸電纜或光纜，也可以是傳輸無線電波的自由空間或傳送聲波的水等。 3.輸岀變換器的功能是將接收設(shè)備輸出的電信號變換成原來的信息。 如語言、音樂、文字、圖像等。高頻電子

5、線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 4.發(fā)送設(shè)備的功能是將需傳送的電信息(基帶信號)加載到高頻載波信號上,實現(xiàn)調(diào)制,變換成已調(diào)波,通過信道發(fā)射出去。 發(fā)送設(shè)備是高頻電子線路研究的對象 發(fā)送設(shè)備的關(guān)鍵是“調(diào)制” 研究的問題： 怎樣做到不失真的線性調(diào)制?怎樣做到將已調(diào)波有效的傳送?高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 5.接收設(shè)備的功能是將從信道接收的已調(diào)波經(jīng)放大、頻率變換及解調(diào)得到原基帶信號,送給輸岀變換器。 接收設(shè)備也是高頻電子線路研究的對象 接收設(shè)備的關(guān)鍵是“解調(diào)” 研究的問題： 怎樣做到不失真的線性解調(diào)?怎樣做到從許多信號(含干擾與

6、噪聲)中有效的接收所需信號?高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)n發(fā)送設(shè)備的主要功能是將需傳送的模擬基帶信號經(jīng)調(diào)制轉(zhuǎn)換成適合信道傳送的高頻調(diào)制信號；n接收設(shè)備的主要功能是將接收到的高頻調(diào)制信號經(jīng)變頻、放大和解調(diào)還原成原始的電信號。n所謂模擬信號是信號的參數(shù)取值隨時間連續(xù)變化的波形信號。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)n它與模擬通信系統(tǒng)的主要區(qū)別是在發(fā)送設(shè)備的調(diào)制器前有編碼器，在接收設(shè)備的解調(diào)器后有譯碼器。送給調(diào)制器的是經(jīng)過信源編碼器和信道編碼器處理過的數(shù)字基帶

7、信號，它是離散取值的脈沖信號。n譯碼器則是編碼器的逆過程。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.2 1.2 無線信道及傳播方式無線信道及傳播方式1.2.1 電磁波頻段的劃分 國際電氣和電子工程師學(xué)會（ieee）的無線電波的頻段劃分 頻帶波長名稱傳播方式典型應(yīng)用330 khz10210kmvlf(甚低頻)地波遠距離導(dǎo)航；聲納；電報；電話30300 khz101kmlf（低頻）地波船舶與航空導(dǎo)航；航標(biāo)信號0.33 mhz103102mmf（中頻）地波或天波調(diào)幅廣播；艦船無線通信；遇險和呼救330 mhz10210mhf（高頻）天波或地波短波調(diào)幅廣播；短波通信；業(yè)

8、余無線電臺30300 mhz101mvhf (甚高頻）直線傳播電視廣播；調(diào)頻廣播；航空通信；導(dǎo)航設(shè)備0.33 ghz10210cmuhf (超高頻）直線傳播電視廣播；雷達；導(dǎo)航；衛(wèi)星通信；移動通信330 ghz101cmshf (特高頻）直線傳播微波及衛(wèi)星無線電系統(tǒng)30300 ghz101mmehf (極高頻）直線傳播雷達著陸系統(tǒng)；射電天文3003000 ghz10.1mm亞毫米波光纖通信高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) n射頻(rf) 頻率的頻率范圍目前還沒有明確的界定, 廣義地說, 可以向外輻射電磁信號的頻率稱為射頻。一般認為, 當(dāng)頻率高于30mhz時電

9、路的設(shè)計就需要考慮射頻電路理論, 而射頻電路理論應(yīng)用的典型頻段為幾百mhz至4ghz, 在這個頻率范圍內(nèi), 電路需要考慮分布參數(shù)的影響, 低頻的基爾霍夫電路理論不再適用。 我國工程常用頻段劃分(沿用前蘇聯(lián)制式的頻段劃分) 波段頻率波長波段頻率波長p波段0.231ghz13030cmx波段812.5ghz3.752.4cml波段12ghz3015cm ku波段12.518ghz2.41.67cms波段24ghz 157.5cm k波段1826.5ghz1.671.13cmc波段48ghz7.53.75cmka波段26.540ghz1.130.75cm高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱

10、工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.2.21.2.2無線信道中電波傳播的方式n(1)地波（繞射）傳播是電波沿著地球彎曲表面?zhèn)鞑?圖(a)。長波與中波以地波傳播為主。n(2)天波傳播是利用電離層的折射和反射來實現(xiàn)傳播,圖(b)。短波信號主要是利用電離層的反射實現(xiàn)傳播。 n(3)直線（視距）傳播,圖(c)。衛(wèi)星通信是直線傳播,克服了地面直線傳播的缺點。超短波及其更高頻率適合直線傳播。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.3 無線電發(fā)送設(shè)備的基本組成 由主振器、緩沖倍頻器、高頻電壓放大、調(diào)制器和高頻功率放大器組成，實現(xiàn)載波的產(chǎn)生，放大和調(diào)制以及對已調(diào)波的高頻功率放大。而傳

11、輸線和天線部分是完成將已調(diào)波通過天線以電磁波形式輻射出去。 無線發(fā)送設(shè)備的關(guān)鍵部分是調(diào)制器。調(diào)制可以分為三類，即調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。 發(fā)射機的載波頻率由主振器的振蕩頻率和倍頻器的倍頻次數(shù)決定。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 上變頻式的發(fā)射機方框圖 對于載波頻率需要很高，達到典型射頻頻段的發(fā)射機，常采用在低載頻下進行調(diào)制，然后經(jīng)過上變頻器提高載波頻率，并經(jīng)射頻功率放大, 通過傳輸線及天線輻射岀去。它的特點是在低載頻下進行調(diào)制，可以得到性價比高的調(diào)制效果。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.41.4無線電接收設(shè)備的基本組成

12、無線電接收設(shè)備的基本組成 1.4.1 1.4.1 直接檢波式接收機直接檢波式接收機 由接收天線、選頻電路、檢波器和輸出變換器(耳機)四部分組成的最簡單的調(diào)幅接收機。 特點： 電路簡單； 接收靈敏度太低，選擇性差，很少直接采用。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.4.21.4.2直接放大式接收機直接放大式接收機 為了提高檢波器的電壓傳輸系數(shù)，通常希望送給檢波器的高頻信號電壓達到1v左右。這就需要在選頻電路與檢波器之間增加高頻放大器，將通過選頻電路的高頻信號進行放大。特點： 靈敏度較高，輸出功率也較大； 在用于多個電臺接收時，其調(diào)諧比較復(fù)雜； 高頻小信號放大器

13、在整個接收頻帶內(nèi)，頻率高端的放大倍數(shù)比低端要低。即高端與低端靈敏度不同,特別適用于固定頻率的接收。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.4.3 1.4.3 超外差式接收機超外差式接收機 超外差接收機由于有固定頻率的中頻放大器，它不僅可以實現(xiàn)較高的放大倍數(shù)，而且選擇性可以做得很高。同時兼顧高靈敏度與高選擇性。 缺點是存在一定的混頻干擾。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 1.5 1.5 高頻電子線路課程的研究對象高頻電子線路課程的研究對象 “高頻電子線路”課程是電子信息和通信等專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。 1.研究對象 通信系統(tǒng)中的

14、發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的各種高頻功能電路的功能、原理和基本組成。 高頻小信號放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、振幅調(diào)制與解調(diào)器、角度調(diào)制與解調(diào)器、混頻器(變頻器)等都是高頻通信系統(tǒng)中的基本功能電路。 由這些基本功能電路可組成發(fā)射機、接收機、鎖相環(huán)與頻率合成等系統(tǒng)電路。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.“ 2.“高頻高頻”與與“功能功能”的基本概念的基本概念 “高頻”是指本課程討論的電路的工作頻率范圍是幾百khz幾百mhz。 包含mf(中頻)、hf(高頻)和vhf(甚高頻),有一段屬于典型射頻的低端。 以集總參數(shù)元件構(gòu)成的發(fā)射機和接收機中的高頻基本功能電路

15、,其分析是以電路基本理論為主，必須考慮元器件在這一頻率范圍的分布參數(shù)和極間電容的影響，同時要兼顧射頻電路理論的基本要求。 當(dāng)工作頻率達到幾百mhz幾ghz的典型射頻段時, 電路元器件的尺寸與工作頻率對應(yīng)的波長相近，電路分析將從集總參數(shù)電路過渡到分布式電路，它的基本本理論是經(jīng)典的電磁場理論。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) “功能”是指基本電路能夠完成的信號傳輸和信號變換處理的具體工作任務(wù)。 例如 高頻小信號放大器是指工作頻率在幾百khz幾百mhz的線性放大器。 正弦波振蕩器是指在沒有輸入信號的條件下電路自動產(chǎn)生一定的頻率、一定的幅度,并具有一定頻率穩(wěn)定度的

16、正弦波振蕩電壓信號。 3.功能電路“功能”的表示方法 輸入信號和輸出信號的數(shù)學(xué)表示法 輸入信號和輸出信號的波形表示法 輸入信號和輸出信號的頻譜表示法高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例例1 1 高頻小信號放大器高頻小信號放大器(a)(a)數(shù)學(xué)表示法數(shù)學(xué)表示法(b)(b)波形表示法波形表示法(c)(c)頻譜表示法頻譜表示法高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例例2 2 正弦波振蕩器正弦波振蕩器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例例3 3 普通調(diào)幅波調(diào)制電路普通調(diào)幅波調(diào)制電路高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 4.功能電路的特點 同一