高頻-緒論-wgt-f2

1、高頻電路與實驗高頻電路與實驗課程說明課程說明教師：教師：王公堂王公堂 袁琦袁琦山東師范大學山東師范大學 物理與電子科學學院物理與電子科學學院 *注：現(xiàn)代電子設備多為交叉運用。注：現(xiàn)代電子設備多為交叉運用。電的電的傳遞路徑方式、傳遞路徑方式、主要主要分分析研究方法析研究方法高頻電路高頻電路廣播、電視、通訊等頻率較高廣播、電視、通訊等頻率較高 的高頻（射頻）應用。的高頻（射頻）應用。特點：工作頻率界于低頻和微波之間，內特點：工作頻率界于低頻和微波之間，內“路路” 外外“場場”。微波電路微波電路通信、雷達、導航與電子對抗等，微通信、雷達、導航與電子對抗等，微波頻率高于高頻。

2、波頻率高于高頻。低頻電路低頻電路儀器、儀表、自動化控制、醫(yī)療儀器、儀表、自動化控制、醫(yī)療 電子、電話線等頻率較低的一般性應用。電子、電話線等頻率較低的一般性應用。特點：能量直接在線路上傳遞。特點：能量直接在線路上傳遞。電磁場電磁場 完全非完全非“電路電路”傳輸，能量以傳輸，能量以“場場”的形式傳遞和接收。的形式傳遞和接收。信號頻率由低到高信號頻率由低到高強電強電電力電子技術，發(fā)供電設備，電力拖動，大功率電器等。電力電子技術，發(fā)供電設備，電力拖動，大功率電器等。特點：特點： 能量以線路（電纜）形式傳遞，頻率能量以線路（電纜）形式傳遞，頻率50Hz（有些國家（有些國家60Hz）弱弱電電數(shù)字電路數(shù)字

3、電路自動化控制、計算機、數(shù)據通訊等自動化控制、計算機、數(shù)據通訊等模模擬擬電電路路課程說明：高頻電路課程的定位課程說明：高頻電路課程的定位課程體系課程體系課程說明：課程說明：信號頻率信號頻率和和電路電路的劃分的劃分由于高頻電路大多是非線性電路，由于高頻電路大多是非線性電路，又稱：又稱：非線性電路、模擬電路（非線性部分）非線性電路、模擬電路（非線性部分） 模擬電路（高頻部分）、模擬電路模擬電路（高頻部分）、模擬電路IIIIn低頻信號：低頻信號：頻率在幾百頻率在幾百KHzKHz以下，對應的電路稱以下，對應的電路稱低頻電路低頻電路又稱：電子技術基礎（模擬部分）、模擬電路又稱：電子技術基礎（模擬部分）、

4、模擬電路（低頻部分）、模擬電路（低頻部分）、模擬電路( (線性部分線性部分) )。原因：大多低頻電路是線性電路原因：大多低頻電路是線性電路 是波長在是波長在1 1毫米毫米11米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，也稱為波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，也稱為“超高頻電超高頻電磁波磁波”。微波的基本性質通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個特性。微波的基本性質通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會

5、吸收微波而使自身發(fā)熱。而對金屬類東西，則會反射微波。物等就會吸收微波而使自身發(fā)熱。而對金屬類東西，則會反射微波。n高頻信號：高頻信號：頻率在幾百頻率在幾百KHz KHz 幾百幾百MHzMHz，對應電路稱高，對應電路稱高頻電路。頻電路。n微波信號微波信號：頻率在：頻率在0.3-300GHz0.3-300GHz，對應的電路稱微波電路。，對應的電路稱微波電路。課程說明：課程說明：課程研究對象和學習要求課程研究對象和學習要求n研究對象：研究對象： 無線電技術廣泛應用于無線電通信、廣播、無線電技術廣泛應用于無線電通信、廣播、電視、雷達、導航等諸多方面；高頻電路用于電視、雷達、導航等諸多方面；高頻電路用于

6、各種無線電技術、設備和系統(tǒng)中。各種無線電技術、設備和系統(tǒng)中。 它們的它們的共同特點共同特點：利用高頻（射頻）無線電波利用高頻（射頻）無線電波來傳遞信息。設備中產生、發(fā)射、接收、檢測來傳遞信息。設備中產生、發(fā)射、接收、檢測高頻信號的基本功能電路大都是相同的。高頻信號的基本功能電路大都是相同的。 本課程是結合無線電通信本課程是結合無線電通信這一工作方式，討這一工作方式，討論論發(fā)射發(fā)射和和接收接收設備中涉及的各種高頻電路的功設備中涉及的各種高頻電路的功能、工作原理、電路組成、及分析計算方法。能、工作原理、電路組成、及分析計算方法。n學習要求：學習要求：能夠對常用的各種高頻電路（功能模能夠對常用的各種

7、高頻電路（功能模塊）進行分析，根據分析結果，提出電路的設計塊）進行分析，根據分析結果，提出電路的設計原則及改進電路性能的基本途徑。原則及改進電路性能的基本途徑。n本課程的性質本課程的性質n是電子信息工程、通信工程專業(yè)的一門是電子信息工程、通信工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課專業(yè)基礎課，相關知識要求較高，難度超過相關知識要求較高，難度超過電子技術基礎（模擬電子技術基礎（模擬部分）部分）n特點特點n非純理論性課程非純理論性課程 n實踐性很強實踐性很強n需要以需要以工程實踐的觀點工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題來處理電路中的一些問題n具體內容具體內容n高頻小信號放大、功率放大、高頻正弦波振蕩、調制、高頻

8、小信號放大、功率放大、高頻正弦波振蕩、調制、解調、變頻等線性、非線性電路的電路形式、工作原解調、變頻等線性、非線性電路的電路形式、工作原理、特點、應用及分析設計方法等理、特點、應用及分析設計方法等。n成績評定：成績評定： 平時上課情況、作業(yè)、實驗平時上課情況、作業(yè)、實驗30 期末考期末考試試70課程介紹：課程介紹：前修課程前修課程：電路分析、（低頻）模擬電路、數(shù)字電路、高等數(shù)學電路分析、（低頻）模擬電路、數(shù)字電路、高等數(shù)學教學安排教學安排n一、重視基礎內容和分析方法一、重視基礎內容和分析方法n二、理論聯(lián)系實際二、理論聯(lián)系實際n三、堅持課前預習，課后復習三、堅持課前預習，課后復習n四、按時獨立完

9、成作業(yè)四、按時獨立完成作業(yè)n五、認真完成實驗和報告五、認真完成實驗和報告n六、六、注重課堂教學與實驗相結合注重課堂教學與實驗相結合n七、七、總總72學時，講課學時，講課54學時，學時， 18學時，期末閉卷考試學時，期末閉卷考試課程課程( (講授講授) )內容內容緒論：緒論：研究對象、無線電發(fā)送和接收設備簡介研究對象、無線電發(fā)送和接收設備簡介高頻小信號放大器：高頻小信號放大器：分類、組成、方法、指標、線性分類、組成、方法、指標、線性高頻功率放大器：高頻功率放大器：丙類非線性、寬頻帶線性丙類非線性、寬頻帶線性正弦振蕩電路：正弦振蕩電路：非線性電路非線性電路振幅調制與解調電路：振幅調制與解調電路：非

10、線性、頻率變換非線性、頻率變換角度調制與解調電路：角度調制與解調電路：非線性、頻率變換非線性、頻率變換變頻電路：變頻電路：非線性、頻率變換非線性、頻率變換反饋控制電路：反饋控制電路：自動相位、頻率、增益控制自動相位、頻率、增益控制實驗項目實驗項目實驗一實驗一 高頻小信號調諧放大器，高頻小信號調諧放大器，2 2學時學時實驗二實驗二 非線性丙類功率放大器，非線性丙類功率放大器，2 2學時學時實驗三實驗三 LCLC振蕩器和石英晶體振蕩器，振蕩器和石英晶體振蕩器，2 2學時學時實驗四實驗四 模擬乘法器調幅模擬乘法器調幅(AM(AM、DSBDSB、SSB),2SSB),2學時學時實驗五實驗五 大信號二極

11、管包絡檢波、模擬乘法器同步檢波，大信號二極管包絡檢波、模擬乘法器同步檢波，2 2學時學時實驗六實驗六 變容二極管調頻，變容二極管調頻，2 2學時學時實驗七實驗七 正交鑒頻，正交鑒頻，2 2學時學時實驗八實驗八 模擬乘法器混頻實驗，模擬乘法器混頻實驗，2 2學時學時實驗九實驗九 半雙工調頻無線對講機，半雙工調頻無線對講機，2 2學時學時實驗要求：做好實驗預習、過程、實驗報告實驗要求：做好實驗預習、過程、實驗報告實驗考試形式：實驗操作考試實驗考試形式：實驗操作考試學習中需要注意的幾點：學習中需要注意的幾點：n研究的兩大對象：信號、系統(tǒng)研究的兩大對象：信號、系統(tǒng) 注意信號的特性，系統(tǒng)（電路）的基本組

12、成、原理、分注意信號的特性，系統(tǒng)（電路）的基本組成、原理、分析方法等，信號與系統(tǒng)的關系，如信號與系統(tǒng)的匹配等。析方法等，信號與系統(tǒng)的關系，如信號與系統(tǒng)的匹配等。n做到二個獨立、上好三個臺階、建立四個觀點：做到二個獨立、上好三個臺階、建立四個觀點：n要求做到二個獨立：要求做到二個獨立：n獨立完成作業(yè)獨立完成作業(yè)n獨立完成實驗獨立完成實驗n學習方法學習方法n重點掌握各種功能電路的工作原理及基本電路組成，掌重點掌握各種功能電路的工作原理及基本電路組成，掌握近似的工程分析方法握近似的工程分析方法n按要求做適當習題、適當實驗按要求做適當習題、適當實驗n上好三個臺階上好三個臺階n在前兩年的學習，同學們完成

13、了從中學生學習方式向大學生學習在前兩年的學習，同學們完成了從中學生學習方式向大學生學習方式的轉變，上了一個臺階。方式的轉變，上了一個臺階。n進入大三學習專業(yè)基礎課和專業(yè)課，需要再上一臺階；這就是建進入大三學習專業(yè)基礎課和專業(yè)課，需要再上一臺階；這就是建立工程概念、專業(yè)概念和系統(tǒng)概念的臺階。立工程概念、專業(yè)概念和系統(tǒng)概念的臺階。n進入大四綜合論文（設計）訓練階段需要上第三個臺階，這就是進入大四綜合論文（設計）訓練階段需要上第三個臺階，這就是理論聯(lián)系實際、綜合運用所學知識解決具體問題的臺階。理論聯(lián)系實際、綜合運用所學知識解決具體問題的臺階。學習中需要注意的幾點（續(xù)）：學習中需要注意的幾點（續(xù)）：n

14、建立四種觀點：建立四種觀點：n實踐的觀點：實踐的觀點：電子信息工程的專業(yè)基礎課、專業(yè)課都是實踐性很強電子信息工程的專業(yè)基礎課、專業(yè)課都是實踐性很強的課程，很多課程都必需有實驗。的課程，很多課程都必需有實驗。n工程的觀點：工程的觀點：一是誤差（近似）的概念一是誤差（近似）的概念、二是答案的非唯一性、二是答案的非唯一性、三三是在不同的信號頻率和大小條件下，同一元件的作用是不同的是在不同的信號頻率和大小條件下，同一元件的作用是不同的。n系統(tǒng)的觀點：系統(tǒng)的觀點：要了解通信系統(tǒng)是由哪些基本單元電路組成；這些基要了解通信系統(tǒng)是由哪些基本單元電路組成；這些基本單元電路的工作原理、及其在系統(tǒng)中的作用和地位。本

15、單元電路的工作原理、及其在系統(tǒng)中的作用和地位。n辯證的觀點：辯證的觀點：高頻電路原理課程是以高頻電路原理課程是以非線性電路為主非線性電路為主，對于非線性，對于非線性電路的分析需要有辯證的觀點、抓住主要問題。電路的分析需要有辯證的觀點、抓住主要問題。n參考書目參考書目張肅文：高頻電子線路張肅文：高頻電子線路 董在望：通信電路原理董在望：通信電路原理 沈偉慈：高頻電路沈偉慈：高頻電路 0.2謝嘉奎：電子線路謝嘉奎：電子線路（非線性部分）楊昌漢：高頻電子線路楊昌漢：高頻電子線路（第3版） 高頻電子線路高頻電子線路n 1.1.本課程研究的對象和范疇本課程研究的對象和范疇n 2.2.通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的無

16、線電發(fā)射和接收原理的無線電發(fā)射和接收原理n 3.3.無線信道及傳播方式無線信道及傳播方式 第第0 0章章 緒緒 論論 主要內容主要內容本章重點本章重點接收設備、發(fā)送設備的組成框圖及其簡單的接收設備、發(fā)送設備的組成框圖及其簡單的工作原理、信號波形、各部分的作用。工作原理、信號波形、各部分的作用。高頻電子線路研究的主要內容及其特點高頻電子線路研究的主要內容及其特點0.1 研究內容：研究內容：以以通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)為主要對象，研究構成發(fā)送設備、為主要對象，研究構成發(fā)送設備、接收設備的各典型接收設備的各典型高頻高頻單元電路的功能、基本組成、工作單元電路的功能、基本組成、工作原理、分析方法。原理、分析方法

17、。 高頻信號：高頻信號：本課程討論的高頻信號頻率是幾百本課程討論的高頻信號頻率是幾百KHz幾幾百百MHz。 電路功能：電路功能：指基本電路能夠完成的信號傳輸和信號變換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。處理的具體工作任務。 主要特點：主要特點：利用器件的非線性特性；分布參數(shù)不容忽視；利用器件的非線性特性；分布參數(shù)不容忽視；負載不再是純電阻，而是以負載不再是純電阻，而是以LC諧振回路作負載。諧振回路作負載。0.1 0.1 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 廣義上說：一切將信息從發(fā)送者傳送到接收者的過程，廣義上說：一切將信息從發(fā)送者傳送到接收者的過程，均為通信的過程。實現(xiàn)這種信息

18、傳送過程的系統(tǒng)即為均為通信的過程。實現(xiàn)這種信息傳送過程的系統(tǒng)即為通信系統(tǒng)。即，實現(xiàn)信息的傳輸所需的設備總和。通信系統(tǒng)。即，實現(xiàn)信息的傳輸所需的設備總和。0.1二、通信系統(tǒng)組成、框圖二、通信系統(tǒng)組成、框圖一、通信系統(tǒng)定義一、通信系統(tǒng)定義人說話聲音頻率范圍在人說話聲音頻率范圍在300Hz-3400Hz。音樂聲、風雨聲、汽車聲，其帶寬比人聲音音樂聲、風雨聲、汽車聲，其帶寬比人聲音的頻率要寬的多，可達的頻率要寬的多，可達20Hz-20KHz。視頻調制信號視頻調制信號0- 4.5MHz。n 信息源信息源 即信息的來源，具有各種不同的形式，即信息的來源，具有各種不同的形式，如音樂、語言、文字、圖像等。如音

19、樂、語言、文字、圖像等。n 輸入變換器（話筒、拾音器、電鍵、攝像機等）：輸入變換器（話筒、拾音器、電鍵、攝像機等）：將信息源輸入的信息（待傳送的信息）轉換成相將信息源輸入的信息（待傳送的信息）轉換成相應的電信號，該信號一般由零頻附近的直流分量應的電信號，該信號一般由零頻附近的直流分量和低頻信號組成，稱為和低頻信號組成，稱為基帶信號基帶信號（Baseband Baseband SignalSignal）或攜有信息的電信號。它可以是模擬信）或攜有信息的電信號。它可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。號，也可以是數(shù)字信號。基帶信號：基帶信號：由輸入變換器輸出的、反映要傳送的非電信號由輸入變換器輸出的、反

20、映要傳送的非電信號特征的電信號（麥克的輸出、攝像頭特征的電信號（麥克的輸出、攝像頭CCDCCD的輸出等）。的輸出等）?；鶐盘柼攸c：基帶信號特點：u不同的原始信息的頻譜有所不同，反映信號的特征。不同的原始信息的頻譜有所不同，反映信號的特征。（如不同人的說話的聲音頻譜不同）（如不同人的說話的聲音頻譜不同） u基帶信號占有的頻帶屬于基帶信號占有的頻帶屬于低頻低頻范圍。范圍。n 發(fā)射機：將基帶信號變換為適合信道傳輸?shù)母哳l發(fā)射機：將基帶信號變換為適合信道傳輸?shù)母哳l電信號，變換后的高頻電信號經過放大處理后，電信號，變換后的高頻電信號經過放大處理后，以足夠的功率送入信道，以實現(xiàn)信號有效的傳輸。以足夠的功率

21、送入信道，以實現(xiàn)信號有效的傳輸。變換后的信號稱為已調信號或帶通信號變換后的信號稱為已調信號或帶通信號（Passband SignalPassband Signal）。）。n 接收機：接收機： 與發(fā)射機相反，接收機完成的功能是與發(fā)射機相反，接收機完成的功能是從信道接收到的信號中還原出與發(fā)射機輸入信號從信道接收到的信號中還原出與發(fā)射機輸入信號一致的基帶信號（這一過程稱之為解調）。一致的基帶信號（這一過程稱之為解調）。 在信號傳輸過程中，不可避免地會有噪聲和干在信號傳輸過程中，不可避免地會有噪聲和干擾的加入，因此接收機除了包含有與發(fā)送端相反擾的加入，因此接收機除了包含有與發(fā)送端相反作用的解調電路外，

22、還有濾除干擾和噪聲的電路，作用的解調電路外，還有濾除干擾和噪聲的電路，當然必要的放大也是需要的。當然必要的放大也是需要的。n 輸出變換器：將接收設備輸出的電信號還原成原始信息，如聲音、圖像等，供受信者利用。n 信道：信道是傳輸攜帶有信息的電信號的媒質，它可以是電線，電纜，波導，光導纖(xian)維或自由空間。n 噪聲和干擾源：是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)中其他各處噪聲的集中表示。三、通信系統(tǒng)分類三、通信系統(tǒng)分類0.1按所用傳輸信道不同分按所用傳輸信道不同分：有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)。有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)。 無線信道：傳輸媒介有無線信道：傳輸媒介有 自由空間、地球表面。自由空間、地球表

23、面。 有線信道有線信道: : 傳輸媒介有傳輸媒介有 電纜、光纖電纜、光纖(xian) 。 無線通信：利用自由空間傳送信息的系統(tǒng)。無線通信：利用自由空間傳送信息的系統(tǒng)。 有線通信：利用導線傳送信息的系統(tǒng)。有線通信：利用導線傳送信息的系統(tǒng)。 光纖光纖(xian)通信：利用光導纖維傳送信息的系統(tǒng)。通信：利用光導纖維傳送信息的系統(tǒng)。按通信方式分按通信方式分：雙工、半雙工、單工雙工、半雙工、單工通信方式。通信方式。按傳輸?shù)幕鶐盘柗职磦鬏數(shù)幕鶐盘柗郑耗M通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)。0.2 0.2 無線電通信系統(tǒng)無線電通信系統(tǒng)一、聲音是如何傳到遠方的？一、聲音是如何傳到遠方的？

24、人耳能聽到的聲音（人耳能聽到的聲音（f=20-20KHzf=20-20KHz），聲波在空），聲波在空氣中傳播的速度氣中傳播的速度340340米米秒，且衰減很快。秒，且衰減很快。把聲音傳到把聲音傳到遠方采用的方法是：遠方采用的方法是： 將聲音變?yōu)殡娦盘?，將反映聲音變化?guī)律的電信將聲音變?yōu)殡娦盘枺瑢⒎从陈曇糇兓?guī)律的電信號借助非線性電子器件進行號借助非線性電子器件進行變換和處理變換和處理，由發(fā)射機將，由發(fā)射機將該信號變?yōu)樽銐驈姷母哳l電振蕩，由天線變?yōu)殡娦盘栐撔盘栕優(yōu)樽銐驈姷母哳l電振蕩，由天線變?yōu)殡娦盘栂蛎襟w輻射。向媒體輻射。該過程稱為發(fā)送該過程稱為發(fā)送。 傳送到遠方由接收機接收后，經過與發(fā)射傳送到

25、遠方由接收機接收后，經過與發(fā)射相反的相反的變換過程變換過程及放大后，再經電及放大后，再經電聲，變換為原聲音。聲，變換為原聲音。該該過程稱為接收過程稱為接收。調制解調0.2二、無線電通信的分類二、無線電通信的分類 無線電通信的類型很多，可以按無線電通信的類型很多，可以按傳輸手段傳輸手段、頻率范圍頻率范圍、用途用途等進行分類。如等進行分類。如n 1 1、按傳輸手段分類，有、按傳輸手段分類，有短波通信、超短波通短波通信、超短波通信、微波中繼通信信、微波中繼通信和和衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信等等；n 2 2、按傳送信息的類型分類，有、按傳送信息的類型分類，有模擬通信模擬通信和和數(shù)數(shù)字通信；字通信；n 3 3、按

26、用途分類，有、按用途分類，有地面移動通信、航空通信地面移動通信、航空通信和和艦船通信艦船通信等等。等等。 各種不同的通信，其設備的組成、設備的復各種不同的通信，其設備的組成、設備的復雜程度都有很大不同，但基本組成不變，如圖雜程度都有很大不同，但基本組成不變，如圖0.2.10.2.1所示。所示。 0.2主要由三部分組成：主要由三部分組成：u發(fā)射裝置、發(fā)射裝置、u接收裝置、接收裝置、u傳輸媒質（信道）。傳輸媒質（信道）。關鍵設備是發(fā)射機和接收機關鍵設備是發(fā)射機和接收機。 圖圖0.2.1 0.2.1 無線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)0.2 發(fā)射機組成發(fā)射機組成(以調幅廣播為例以調幅廣播為例) 組成框圖緩沖器

27、緩沖器高頻高頻放大器放大器AM AM 調制器調制器高頻功率高頻功率放大器放大器主振器主振器低頻功率低頻功率放大器放大器前置前置放大器放大器聲電聲電變換器變換器找出：找出： 低頻電路、高頻電路？三、發(fā)射機的組成框圖三、發(fā)射機的組成框圖圖圖0.2.2 0.2.2 發(fā)送設備框圖發(fā)送設備框圖0.2發(fā)送設備工作原理動畫發(fā)射機的組成框圖中有關的信號發(fā)射機的組成框圖中有關的信號找出：找出： 高頻載波、低頻調制信號、基帶信號在電路中的位置？ 主振器產生的高頻振蕩信號經緩沖、倍頻主振器產生的高頻振蕩信號經緩沖、倍頻, ,并通過高頻并通過高頻電壓放大后作為電壓放大后作為高頻載波電壓，高頻載波電壓，送給振幅（或頻率

28、）調送給振幅（或頻率）調制器。制器。聲音（其它）信號由聲電（其它）變換器轉換為電信聲音（其它）信號由聲電（其它）變換器轉換為電信號號( (基帶信號基帶信號),),經過放大（電壓放大、功率放大）后，作經過放大（電壓放大、功率放大）后，作為低頻調制信號，送給振幅（或頻率）調制器。為低頻調制信號，送給振幅（或頻率）調制器。調制器將送來的高頻載波信號和低頻調制信號進行調調制器將送來的高頻載波信號和低頻調制信號進行調制制, , 產生產生調幅（調頻）波（高頻已調波）調幅（調頻）波（高頻已調波）, ,再通過高頻再通過高頻功率放大、經功率放大、經天線以電磁波形式天線以電磁波形式輻射出去。輻射出去。信息傳輸?shù)倪^

29、程信息傳輸?shù)倪^程無線電發(fā)送基本任務：無線電發(fā)送基本任務：是以自由空間為傳輸信道，把需要是以自由空間為傳輸信道，把需要傳送的信息傳送的信息(聲音、文字或圖象聲音、文字或圖象)變換成無線電磁波傳變換成無線電磁波傳送到遠方的接收點。送到遠方的接收點。信息傳輸?shù)幕疽笮畔鬏數(shù)幕疽? : 希望傳送距離遠、快。希望傳送距離遠、快。 聲音信號傳不遠、不快。聲音的傳播需要介質聲音信號傳不遠、不快。聲音的傳播需要介質,聲音在聲音在不同的物質中的傳播速度不同，不同的物質中的傳播速度不同， 在真空中不能傳播。在真空中不能傳播。聲音傳播速度：聲音傳播速度： 15空氣空氣 340m/s ，25空氣空氣 346m

30、/s 。電磁波在空間中的傳播速度很快。電磁波在空間中的傳播速度很快3*108 m/s。通常把非電信號轉換為電信號，再以電磁波形式發(fā)送通常把非電信號轉換為電信號，再以電磁波形式發(fā)送出。出。 實現(xiàn)低成本的電磁波的有效發(fā)射，。實現(xiàn)低成本的電磁波的有效發(fā)射，。 能實現(xiàn)多路同時傳輸，且各路信號傳輸時，應互不能實現(xiàn)多路同時傳輸，且各路信號傳輸時，應互不干擾。干擾。 基帶信號直接發(fā)送基帶信號直接發(fā)送 存在的問題存在的問題 要求天線很長，在制造工藝及使用上都是很困難的要求天線很長，在制造工藝及使用上都是很困難的 原因原因: :電信號有效發(fā)射需要的天線長度要求與發(fā)射信號電信號有效發(fā)射需要的天線長度要求與發(fā)射信號

31、的波長相當。的波長相當。很難實現(xiàn)多路通信很難實現(xiàn)多路通信 原因原因: :不同基帶信號占有的頻帶范圍基本相同，頻帶有不同基帶信號占有的頻帶范圍基本相同，頻帶有重合，不同的信號會相互疊加，產生干擾。重合，不同的信號會相互疊加，產生干擾。 1、高頻部分的作用：、高頻部分的作用：cf83 10c n （A A）、交變電振蕩可利用天線向空中輻射出去，）、交變電振蕩可利用天線向空中輻射出去， 但但天線長度必須和電振蕩的波長差不多。天線長度必須和電振蕩的波長差不多。 如：音頻頻率范圍如：音頻頻率范圍 20-20kHz 20-20kHz 語音分布在語音分布在300-3000Hz300-3000Hz； 信號波長

32、計算公式信號波長計算公式 （米（米秒）秒）音頻信號波長范圍是音頻信號波長范圍是n （B B）、即使若能發(fā)射，因各電臺發(fā)出的信號均在同一）、即使若能發(fā)射，因各電臺發(fā)出的信號均在同一頻率范圍內，會造成各電臺之間的相互干擾。頻率范圍內，會造成各電臺之間的相互干擾。(100 1000)km0.2n （C C）、解決方法：）、解決方法： 把音頻信號（把音頻信號（調制信號、攜有信息的信號調制信號、攜有信息的信號）“裝載裝載”（調制）到高頻振蕩（調制）到高頻振蕩（載波載波）之中，然后由天線向外輻）之中，然后由天線向外輻射出去，這種方法叫射出去，這種方法叫調制調制。待發(fā)送的貨物運載工具2 2、調制的概念、調制

33、的概念設：高頻振蕩即載波：設：高頻振蕩即載波： 稱為載頻稱為載頻 表示待發(fā)送的信號表示待發(fā)送的信號( (有用信號、調制信號、音頻有用信號、調制信號、音頻信號信號) )。 0coscosccmccmtVtVt2ccfcf0.2如：當 Hz時， = 60米65 10f 調制的定義調制的定義 載波調制是用需傳送的信息（低頻載波調制是用需傳送的信息（低頻基帶信號基帶信號）直接或）直接或放大后作為放大后作為調制信號調制信號，去控制，去控制高頻載波高頻載波振蕩信號的三個參振蕩信號的三個參量之一，使該高頻參量隨需傳送的信息成線性關系變化。量之一，使該高頻參量隨需傳送的信息成線性關系變化。 調制方式分類調制方

34、式分類根據受控參數(shù)不同，調制可分為：根據受控參數(shù)不同，調制可分為：u模擬調制分：模擬調制分：振幅調制振幅調制(Amplitude Modulation)(Amplitude Modulation)，簡稱為調幅（，簡稱為調幅（AMAM） 由于調頻和調相都使載波的總相角產生變化，故由于調頻和調相都使載波的總相角產生變化，故又統(tǒng)稱為調角。又統(tǒng)稱為調角。頻率調制頻率調制(Frequency Modulation)(Frequency Modulation)，簡稱調頻（，簡稱調頻（FMFM）相位調制相位調制(Phase Modulation) (Phase Modulation) ，簡稱調相（，簡稱調相

35、（PMPM）u數(shù)字調制分：數(shù)字調制分：振幅鍵控振幅鍵控(ASK)(ASK)、頻率鍵控、頻率鍵控(FSK)(FSK)、相位鍵控、相位鍵控(PSK)(PSK) 接收概念：接收概念：無線電接收過程正好與發(fā)送過程相反，它的無線電接收過程正好與發(fā)送過程相反，它的 基本任務是將通過天空傳來的高頻電磁波接收下來基本任務是將通過天空傳來的高頻電磁波接收下來，并從中取出需要接收的低頻信息信號。，并從中取出需要接收的低頻信息信號。解調：解調：解調是調制的逆過程。即從已調波中恢復出原基解調是調制的逆過程。即從已調波中恢復出原基帶信號的過程。和模擬調制相對應，也分為三種：帶信號的過程。和模擬調制相對應，也分為三種：檢

36、波、鑒頻檢波、鑒頻和和鑒相鑒相。四、接收機的類型及組成四、接收機的類型及組成接收是發(fā)送的逆過程接收是發(fā)送的逆過程1 1、簡單接收機框圖：、簡單接收機框圖： 圖圖0.2.3 0.2.3 簡單接收機框圖簡單接收機框圖n 天線天線的作用：將接收的作用：將接收到的電磁波轉換為已到的電磁波轉換為已調波電流；調波電流；n 選擇性回路選擇性回路的作用：的作用：選頻（電臺）；同時，選頻（電臺）；同時，將所選電臺的已調波將所選電臺的已調波電流轉換為電壓。電流轉換為電壓。n 檢波檢波：調制的逆過程；將已調波電壓變換為原來的音：調制的逆過程；將已調波電壓變換為原來的音頻電壓。頻電壓。n 耳機耳機：實現(xiàn)電、聲轉換。：

37、實現(xiàn)電、聲轉換。0.2特點：特點：電路簡單；接收靈敏度太差，選擇性也差電路簡單；接收靈敏度太差，選擇性也差，很少直接采用，很少直接采用 2、直接放大式接收機框圖、直接放大式接收機框圖特點：特點：靈敏度較高，輸出功率較大，特別適用于固定頻率的靈敏度較高，輸出功率較大，特別適用于固定頻率的接收；接收；在用于多個電臺接收時，其調諧比較復雜；在用于多個電臺接收時，其調諧比較復雜；高頻小信號放大器的整個接收頻帶內，頻率高端的放高頻小信號放大器的整個接收頻帶內，頻率高端的放大倍數(shù)比低端要低；大倍數(shù)比低端要低；3 3、超外差式接收機框圖、超外差式接收機框圖 VmV超外差式接收機比較復雜，原因是：超外差式接收

38、機比較復雜，原因是：0.2nA A、天線接收的高頻無線電信號非常弱，只有、天線接收的高頻無線電信號非常弱，只有幾十幾十 至幾至幾 ，所以應加高頻放大器。，所以應加高頻放大器。nB B、各電臺的載波不同，用同一接收機接收不、各電臺的載波不同，用同一接收機接收不同電臺的信號時，高頻放大器調諧困難，所以同電臺的信號時，高頻放大器調諧困難，所以應加混頻器。將接收到的不同載頻的電信號轉應加混頻器。將接收到的不同載頻的電信號轉變成為固定的中頻信號，即所謂的外差作用。變成為固定的中頻信號，即所謂的外差作用。nC C、檢波器需要較高的推動（輸入）電壓（約、檢波器需要較高的推動（輸入）電壓（約500mV500m

39、V），所以應加中頻放大器。），所以應加中頻放大器。nD D、檢波器輸出只有幾十、檢波器輸出只有幾十mVmV，而推動揚聲器需，而推動揚聲器需要大功率，因此應加低頻放大器與低頻功率放要大功率，因此應加低頻放大器與低頻功率放大器。大器。 超外差接收機組成方框圖超外差接收機組成方框圖( (以調幅廣播為例以調幅廣播為例) )混混頻頻中頻中頻放大放大檢檢 波波 低頻電低頻電壓放大壓放大低頻功低頻功率放大率放大本機本機振蕩振蕩高頻小高頻小信號放信號放大大找出：電路中歸屬于高頻的部分？工作原理說明？工作原理說明？ 典型的超外差式接收機中的信號典型的超外差式接收機中的信號 圖圖0.2.4 0.2.4 典型超外差

40、式接收機框圖典型超外差式接收機框圖0.2接收設備工作原理動畫五、電信號在無線信道中的傳播方式五、電信號在無線信道中的傳播方式 1 1、無線電波的劃分、無線電波的劃分電磁波的波長或頻率范圍不同，電磁波在自由空間的傳電磁波的波長或頻率范圍不同，電磁波在自由空間的傳播方式也不同。播方式也不同。無線電波的頻率范圍為：無線電波的頻率范圍為： =10k-1000GHz=10k-1000GHz； 波長波長 =0.3mm-30km=0.3mm-30kmf無線電波劃分為無線電波劃分為 超長波超長波 10km-30km10km-30km 長長 波波 1km-10km1km-10km 中中 波波 100m-1km

41、100m-1km 短短 波波 10m10m100m 100m 超短波超短波 0.3mm-10m0.3mm-10m0.2傳播方式傳播方式: : 不同的信道有不同的傳輸（播）方式；相同的不同的信道有不同的傳輸（播）方式；相同的傳播媒介對不同頻率的信號，傳播方式也不同。在自由空傳播媒介對不同頻率的信號，傳播方式也不同。在自由空間媒介里，不同頻率的電磁波，卻有著不同的傳播方式間媒介里，不同頻率的電磁波，卻有著不同的傳播方式頻帶波長名稱典型用途30300Hz104103km特低頻水下通信；電報0.33kHz103102km音頻數(shù)據終端；實線電話330kHz10210km甚低頻遠距離導航；聲吶；電報；電話

42、；頻率標準低頻(長波)中頻(中波)高頻(短波)甚高頻(超短波)超高頻(分米波)極高頻(厘米波)特高頻(毫米波)30300GHz101mm雷達著陸系統(tǒng)；射電天文；鐵路設施；科學研究0.33GHz10210cm電視廣播；雷達；遙控遙測；導 航 ； 衛(wèi) 星 通 信 ； 無 線 電 測高；移動通信330GHz101cm衛(wèi)星通信；空間通信；微波接力；機載雷達；氣象雷達；陸地機動車330MHz10210m國際定點通信；軍用通信；商用調幅廣播；飛機和船通信；岸與船通信30300MHz101m電視廣播；調頻廣播；車輛通信；航空通信；導航設備30300kHz101km導航系統(tǒng)；航標信號；電報通信0.33MHz1

43、03102m商 用 調 幅 廣 播 ； 業(yè) 余 移 動 通信；海軍無線電通信；測向；遇險和呼救無線電波的頻段劃分無線電波的頻段劃分微微波波高高頻頻低低頻頻地地波波地地波、波、天天波波直直線線傳傳播播衛(wèi)星通信：3.95-5.85GHz；12.24-18GHz我國中波調幅廣播的頻率是:535-1602KHz。調頻廣播頻段：88-108MHz.電視廣播的頻率是470MHz790MHz， 我國電視廣播第一頻道頻率范圍 48.5MHZ56.5MHZ。人說話聲音頻率：300-3400Hz；視頻頻率：0-4.5MHz人耳能聽到的音頻：20-20000Hz人耳敏感音頻：1000-3000Hz高于20KHz：超

44、聲波電話線適合傳輸電信號頻率：200-3400HzGSM的頻率: 900M，發(fā)射890-915MHz，接收935-960MHz 1800M，發(fā)射1710-1785MHz，接收1805-1880MHz 1900M，發(fā)射1850-1910MHz，接收1930-1990MHz家用微波爐：2.45GHz，波長12.24cm對講機:409（400-420）MHz; 460（450-470）MHz等一些常見頻率一些常見頻率2 2、無線電波的傳播方式、無線電波的傳播方式傳播方式有傳播方式有4 4種種 地波傳播（地面波、地波）地波傳播（地面波、地波） 視距（直線）傳播（空間波）視距（直線）傳播（空間波） 電離

45、層傳播（天波）電離層傳播（天波）和光波一樣，無線電波也具有直射、反射、折射等現(xiàn)象。和光波一樣，無線電波也具有直射、反射、折射等現(xiàn)象。0.2對流層散射傳播對流層散射傳播地波（繞射）傳播地波（繞射）傳播 天波（反射和折射）傳播天波（反射和折射）傳播 直線（視距）傳播直線（視距）傳播電波在無線信道中傳播電波在無線信道中傳播的主要方式可分為三種：的主要方式可分為三種： 沿地球彎曲表面?zhèn)鞑?，適用于波長沿地球彎曲表面?zhèn)鞑?，適用于波長 =200 m=200 m（頻率（頻率1.5 MHz)1.5 MHz)以上的中、長波。以上的中、長波。圖0.2.5 地面波的發(fā)射與接收（1）繞射傳播（繞射傳播（地面波、地面波、

46、地波）地波）：0.2 由于大地表面由于大地表面是導體，當電磁波是導體，當電磁波在其表面?zhèn)鞑r，在其表面?zhèn)鞑r，一部分能量將被一部分能量將被損耗掉，且頻率越高，趨膚效應越強，損耗越大。損耗掉，且頻率越高，趨膚效應越強，損耗越大。故頻率更高的電磁波不易沿地面?zhèn)鞑?，而主要靠電故頻率更高的電磁波不易沿地面?zhèn)鞑ィ饕侩婋x層。離層。地面波動畫 特點：傳播性能穩(wěn)定可靠，但由于地面不是理想的導體，特點：傳播性能穩(wěn)定可靠，但由于地面不是理想的導體，有能量的損耗。有能量的損耗。 用途：主要用于長距離通信、用途：主要用于長距離通信、導航導航和廣播。和廣播。 電波沿著地球彎曲表面?zhèn)鞑?，示意圖如圖所示電波沿著地球彎曲表面?zhèn)鞑ィ疽鈭D如圖所示適合頻率適合頻率f f：1.5 MHz1.5 MHz以下以下( ( 為為200 200 m m以上以上) )的的中長波中長波。繞射傳播（繞射傳播（地面波、地波）地面波、地波） 利用電離層的折射與利用電離層的折射與反射，使電磁波到達電離反射，使電磁波到達電離層后，一部分能量被吸收，層后，一部分能量被吸收，一部分透射、一部分被反一部分透射、一部分被