高頻電子線路_張肅文_第6版課件_第1章_緒論

1、高頻電子線路高頻電子線路許艷許艷信息工程系信息工程系教材及參考書教材及參考書 高頻電子線路（第五版）高頻電子線路（第五版），張肅文，張肅文，高等教育出版社高等教育出版社 高頻電子線路（第五版）學習指導書高頻電子線路（第五版）學習指導書，張肅文，高等教育出版社張肅文，高等教育出版社 高頻電路的原理與分析高頻電路的原理與分析，杜武林，西，杜武林，西安電子科技大學出版社安電子科技大學出版社 非線性電子線路非線性電子線路，嚴國萍，華中科技，嚴國萍，華中科技大學出版社大學出版社 教學、考核方式教學、考核方式 教學方式：教學方式： 課堂講授課堂講授-40-40學時、實驗學時、實驗-16-16學時學時 考核

2、方式：考核方式： 平時成績（考勤平時成績（考勤+ +作業(yè)）作業(yè)）-30%-30% 考試成績：閉卷考試成績：閉卷-70%-70%講授內(nèi)容講授內(nèi)容 1. 1. 緒論緒論 2. 2. 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 3. 3. 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 4. 4. 非線性電路、時變參量電路和變頻器非線性電路、時變參量電路和變頻器 5 5. . 高頻功率放大器高頻功率放大器 6 6. . 正弦波振蕩器正弦波振蕩器1.概述概述 1.1 1.1 電子線路的分類電子線路的分類 1.2 1.2 無線電信號發(fā)展簡史無線電信號發(fā)展簡史 1.3 1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.4 1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)

3、字通信系統(tǒng) 1.5 1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng) 1.6 1.6 本課程的特點本課程的特點1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路1 1 電子線路按照工作頻率可分成電子線路按照工作頻率可分成 低頻電子線路低頻電子線路低頻低頻通常指通常指頻率低于頻率低于300kHz300kHz的范圍的范圍，語音的電信，語音的電信號、生物電信號、地震電信號、機械振動的電信號、生物電信號、地震電信號、機械振動的電信號等都屬于這個范圍。號等都屬于這個范圍。 高頻電子線路高頻電子線路 微波電子線路微波電子線路2 2 按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分按電子

4、線路中所包含的元件性質(zhì)來分類類1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路1 1 電子線路按照工作頻率可分成電子線路按照工作頻率可分成 低頻電子線路低頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路高頻高頻通常指頻率在通常指頻率在300kHz300MHz的范圍的范圍，廣，廣播、電視、短波通信、移動通信等無線電設(shè)備都播、電視、短波通信、移動通信等無線電設(shè)備都工作在這個頻率范圍之內(nèi)。工作在這個頻率范圍之內(nèi)。 微波電路微波電路2 2 按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分類類1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)

5、絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路1 1 電子線路按照工作頻率可分成電子線路按照工作頻率可分成 低頻電子線路低頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路 微波電路微波電路微波微波泛指頻率泛指頻率高于高于300MHz以上的范圍以上的范圍，衛(wèi)星電，衛(wèi)星電視、微波中繼通信、雷達、導航等設(shè)備都工作在視、微波中繼通信、雷達、導航等設(shè)備都工作在這個頻率范圍。這個頻率范圍。2 2 按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分類類1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路1 1 電子線路按照工作頻率可分成電子線路按照工作頻

6、率可分成2 2 按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分類類 線性電路線性電路由由線性元件組成線性元件組成的電子線路叫的電子線路叫線性電子線路線性電子線路。線性電路線性電路是用線性代數(shù)方程、線性微分方程或線是用線性代數(shù)方程、線性微分方程或線性差分方程來描述。性差分方程來描述。 非線性電路非線性電路1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路1 1 電子線路按照工作頻率可分成電子線路按照工作頻率可分成2 2 按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分按電子線路中所包含的元件性質(zhì)來分類類 線性電路線性電路 非線性電路非線性電路

7、含有非線性元件含有非線性元件的電子線路叫的電子線路叫非線性電子線路非線性電子線路。非線性電路非線性電路是用非線性代數(shù)方程、非線性微分方是用非線性代數(shù)方程、非線性微分方程、非線性差分方程來描述的。程、非線性差分方程來描述的。1.1 電子線路的分類電子線路的分類u包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路電子線路含有時變參數(shù)元件含有時變參數(shù)元件的電子線路叫的電子線路叫參變電路或時參變電路或時變電路。變電路。u本課程主要研究本課程主要研究高頻、模擬、非線性、高頻、模擬、非線性、時變電子線路時變電子線路u非線性電子線路與線性電子線路的區(qū)別非線性電子線路與線性電子線路的區(qū)別信號頻率高，大部

8、分電路為非線性工作非線性工作（完成信號頻率變換功能）；應(yīng)用集中參數(shù)描述元器件，但器件存在高頻效應(yīng)，雜散參數(shù)對電路產(chǎn)生很大影響。信號頻率較低，元器件工作在線性工作線性工作區(qū)；應(yīng)用集中參數(shù)描述元器件。 低頻電子線路低頻電子線路高頻電子線路高頻電子線路微波電路微波電路電路尺寸可以與工作波長相比擬，應(yīng)用場的方法進行分析。 線性電子線路線性電子線路非線性電子線路非線性電子線路1.1 電子線路的分類電子線路的分類1.1 電子線路的分類電子線路的分類u非線性電路的特點非線性電路的特點1 1 非線性電子線路不具有疊加性和均勻非線性電子線路不具有疊加性和均勻性，性，不適用疊加定理；不適用疊加定理；2 2 在穩(wěn)定

9、狀態(tài)之下，非線性電子線路在穩(wěn)定狀態(tài)之下，非線性電子線路輸輸出變量中包含有輸入變量中不具有的頻率出變量中包含有輸入變量中不具有的頻率成分；成分；3 3 處于非線性狀態(tài)工作的有源器件，它處于非線性狀態(tài)工作的有源器件，它們的們的輸出響應(yīng)與器件工作點的選取和輸入輸出響應(yīng)與器件工作點的選取和輸入信號的大小有關(guān)；信號的大小有關(guān)；1.1 電子線路的分類電子線路的分類u非線性電路的特點非線性電路的特點4 4 描述非線性器件特性的參量有三種描述非線性器件特性的參量有三種一是靜態(tài)參量一是靜態(tài)參量，也稱為直流參量；，也稱為直流參量；二是動態(tài)參量二是動態(tài)參量，也稱為交流參量；，也稱為交流參量；三是折合參量三是折合參量

10、，也稱為平均參量。，也稱為平均參量。用這三種參量綜合起來描述一個非線性用這三種參量綜合起來描述一個非線性器件的工作狀態(tài)。器件的工作狀態(tài)。5 5 非線性電子線路的數(shù)學描述是非線性電子線路的數(shù)學描述是非線性非線性方程；方程；二階以上的非線性微分方程還沒有實用的二階以上的非線性微分方程還沒有實用的求解方法。在工程上一直沿用的是近似解法，求解方法。在工程上一直沿用的是近似解法，本課程也將采用這種方法。本課程也將采用這種方法。1.概述概述 1.1 1.1 電子線路的分類電子線路的分類 1.2 1.2 無線電信號發(fā)展簡史無線電信號發(fā)展簡史 1.3 1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.4 1.

11、4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 1.5 1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng) 1.6 1.6 本課程的特點本課程的特點u遠距離信息傳遞遠距離信息傳遞信鴿、驛站、烽火臺、海上用的旗語、信鴿、驛站、烽火臺、海上用的旗語、手語手語u有線通信有線通信18371837年年莫爾斯莫爾斯電報碼電報碼18761876年年 貝爾貝爾電話電話1.2 無線電通信發(fā)展簡史無線電通信發(fā)展簡史u無線通信無線通信18641864年年 麥克斯韋麥克斯韋 電磁理論電磁理論18871887年年 赫茲赫茲實驗驗證實驗驗證19041904年年弗萊明弗萊明電子二極管電子二極管19071907年年福萊斯特福萊斯特 電子三極管電子三極管1948

12、1948年年肖克萊肖克萊晶體三極管晶體三極管2020世紀世紀6060年代年代集成電路出現(xiàn)集成電路出現(xiàn)1.2 無線電通信發(fā)展簡史無線電通信發(fā)展簡史電子技術(shù)發(fā)電子技術(shù)發(fā)展史第一個展史第一個重要里程碑重要里程碑電子技術(shù)發(fā)電子技術(shù)發(fā)展史第二個展史第二個重要里程碑重要里程碑電子技術(shù)發(fā)電子技術(shù)發(fā)展史第三個展史第三個重要里程碑重要里程碑原始手段原始手段有線通信有線通信無線通信無線通信烽火、旗烽火、旗語語電報電報 （1837 1837 Morse）電話電話 （1876 1876 Bell）電磁波的存在電磁波的存在 Maxwell 理論理論Hertz 實踐實踐三個里程碑：三個里程碑： Lee de forest

13、 發(fā)明電子三極管發(fā)明電子三極管 W. Shockley 發(fā)明晶體三極管發(fā)明晶體三極管 集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn)集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn)1.2 無線電通信發(fā)展簡史無線電通信發(fā)展簡史1.概述概述 1.1 1.1 電子線路的分類電子線路的分類 1.2 1.2 無線電信號發(fā)展簡史無線電信號發(fā)展簡史 1.3 1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.4 1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 1.5 1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng) 1.6 1.6 本課程的特點本課程的特點1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.3.1 1.3.1 傳輸信號的基本方法傳輸信號的基本方法 1.3.2 1.3.2

14、 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介 1.3.3 1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射 1.3.4 1.3.4 無線電信號的接收無線電信號的接收 1.3.5 1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜1.3.1 傳輸信號的基本方法傳輸信號的基本方法u語言和文字語言和文字最原始、最基本的傳輸手段最原始、最基本的傳輸手段u光通信光通信遠距離通信，迅速準確遠距離通信，迅速準確u電通信電通信無線通信，有線通信無線通信，有線通信Maxwell Maxwell 在理論上發(fā)現(xiàn)電磁場理論在理論上發(fā)現(xiàn)電磁場理論Hertz Hertz 在實踐上證明電磁場的存在在實踐上證明電磁場的存在Morse Morse 有

15、線電報有線電報Bell Bell 有線電話有線電話無線電無線電1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u1 通信系統(tǒng)原理框圖通信系統(tǒng)原理框圖u2 信號源信號源u3 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備u4 傳輸信道傳輸信道u5 接收設(shè)備接收設(shè)備u6 收信裝置（換能器）收信裝置（換能器）信號源信號源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備傳輸信道傳輸信道收信裝置收信裝置接收設(shè)備接收設(shè)備通信系統(tǒng)原理框圖通信系統(tǒng)原理框圖1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介信號源發(fā)送設(shè)備傳輸信道接收設(shè)備收信裝置u1 信號源信號源在實際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N在實際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號。為此，需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)電信號。為此，需要將各種形式的信息

16、轉(zhuǎn)變成電信號。變成電信號。常見的信號源有常見的信號源有話筒話筒攝像機攝像機各種傳感器件各種傳感器件1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介信號源發(fā)送設(shè)備傳輸信道接收設(shè)備收信裝置1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u2 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備作用作用將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的信號。信號。1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u2 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備兩大任務(wù)兩大任務(wù)調(diào)制：調(diào)制：將基帶信號轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸特將基帶信號轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸特性的頻帶信號；性的頻帶信號；放大：放大：是指對調(diào)制信號和已調(diào)信號的電壓是指對調(diào)制信號和已調(diào)信號的電壓和功率放大、濾波等處理過程，以保

17、證送入和功率放大、濾波等處理過程，以保證送入信道足夠大的已調(diào)信號功率。信道足夠大的已調(diào)信號功率。對基帶信號進行變換的原因?qū)鶐盘栠M行變換的原因由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應(yīng)的基由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應(yīng)的基帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。合信道的直接傳輸。1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u3 傳輸設(shè)備（傳輸媒質(zhì)）傳輸設(shè)備（傳輸媒質(zhì)）信號從發(fā)送到接收中間所經(jīng)過傳輸信道。信號從發(fā)送到接收中間所經(jīng)過傳輸信道。電纜、光纜、無線電波等。電纜、光纜、無線電波等。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性，根不同的傳輸信道有不同的傳輸特性，根據(jù)

18、傳輸媒質(zhì)的不同，可以分為兩大類：據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，可以分為兩大類：有線通信：有線通信：雙線對電纜、同軸電纜、光纖雙線對電纜、同軸電纜、光纖無線通信：無線通信：自由空間、水自由空間、水信號源發(fā)送設(shè)備傳輸信道接收設(shè)備收信裝置1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u（1）有線通信信道）有線通信信道 雙絞線雙絞線適用于短距離（小于適用于短距離（小于100m）、）、1Mb/s數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。率的通信環(huán)境。 同軸電纜同軸電纜適用于距離在幾百米、帶寬小于適用于距離在幾百米、帶寬小于10MHz、碼流率小于碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。的通信環(huán)境。 光纖電纜光纖電纜衰減小（小于衰減?。ㄐ∮?db/km）

19、、工作頻率高、信）、工作頻率高、信息容量大。息容量大。1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u（2）無線通信信道）無線通信信道無線通信的傳輸媒質(zhì)是自由空間和水。無線通信的傳輸媒質(zhì)是自由空間和水。電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自由空間到達接收天線。由空間到達接收天線。根據(jù)傳播途徑可分為兩大類：根據(jù)傳播途徑可分為兩大類：地波地波天波天波1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u（2）無線通信信道）無線通信信道 地波地波地面波：地面波：沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。適用于適用于長波和超長波。長波和超長波。空間波：空間波：在發(fā)射天線與接收天線間直線傳在發(fā)

20、射天線與接收天線間直線傳播的無線電波播的無線電波, 發(fā)射天線和接收天線較高，接發(fā)射天線和接收天線較高，接收點的電磁波由直接波和地面反射波合成。收點的電磁波由直接波和地面反射波合成。適用于超短波。適用于超短波。 天波天波1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u（2）無線通信信道）無線通信信道 地波地波 天波天波經(jīng)過地面經(jīng)過地面100km至至500km的電離層反射傳送的電離層反射傳送到接收點的電磁波。到接收點的電磁波。適用于短波。適用于短波。電離層反射的特點電離層反射的特點頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會穿透電離層。波會穿透電離層。故頻率只限于故頻率只限于

21、中短波段中短波段300kHz-30MHz 。什么是電什么是電離層？離層？1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u散射通信散射通信利用對流層對電波的散射進行通訊，利用對流層對電波的散射進行通訊，它適用于超短波以及微波波段的通信，它適用于超短波以及微波波段的通信，通信距離很遠。通信距離很遠。1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u傳播方式的對比傳播方式的對比頻率越高，趨膚效應(yīng)越嚴重，損耗也越頻率越高，趨膚效應(yīng)越嚴重，損耗也越嚴重。沿著地表傳輸?shù)牟l率不太高，波嚴重。沿著地表傳輸?shù)牟l率不太高，波長在長在200200米以上的波主要沿著地表傳輸，米以上的波主要沿著地表傳輸，波長在波長在1010米到米到20

22、0200米的波主要靠電離層傳米的波主要靠電離層傳輸，波長在輸，波長在1010米以下，主要是直線傳播。米以下，主要是直線傳播?？侩婋x層反射和折射的傳播方式的傳播距靠電離層反射和折射的傳播方式的傳播距離最長離最長；靠直線傳播方式傳播的距離最短靠直線傳播方式傳播的距離最短；沿著地表傳播方式傳播的距離介于上面的沿著地表傳播方式傳播的距離介于上面的兩者之間。兩者之間。波段名稱波段名稱 波長范圍波長范圍 頻率范圍頻率范圍 頻段名稱頻段名稱n超長波超長波 10,000100,000m 303kHz 甚甚低頻低頻 VLFn長長 波波 1,00010,000m 30030kHz 低頻低頻 LFn中中 波波 20

23、01,000m 1500300kHz 中頻中頻 MFn中短波中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高頻中高頻 IFn短短 波波 1050m 306MHz 高頻高頻 HFn米米 波波 110m 30030MHz 甚高頻甚高頻 VHFn分米波分米波 10100cm 3,000300MHz 超高頻超高頻 UHFn厘米波厘米波(微波微波) 110cm 303GHz 特高頻特高頻 SHFn毫米波毫米波 110mm 30030GHz 極高頻極高頻 EHFn亞毫米波亞毫米波 1mm以下以下 300GHz以上以上 超極高頻超極高頻1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u無線電波波段的劃分無線電波波

24、段的劃分信號源發(fā)送設(shè)備傳輸信道接收設(shè)備收信裝置1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u4 接收設(shè)備接收設(shè)備作用作用接收傳送過來的信號，并進行處理，以恢接收傳送過來的信號，并進行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號。復(fù)發(fā)送端的基帶信號。要求要求由于信號在傳輸和恢復(fù)的過程中存在著干由于信號在傳輸和恢復(fù)的過程中存在著干擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。1.3.2 通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)簡介u5 收信裝置（換能器）收信裝置（換能器）指接收設(shè)備輸出的電信號變換成原來形指接收設(shè)備輸出的電信號變換成原來形式的信號的裝置。式的信號的裝置。例如例如還原聲音的喇叭還原聲音的喇叭恢復(fù)圖

25、象的顯像管恢復(fù)圖象的顯像管信號源發(fā)送設(shè)備傳輸信道接收設(shè)備收信裝置1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u天線和電磁波的研究表明天線和電磁波的研究表明如果天線的長度如果天線的長度L L可以和電信號的波長可以和電信號的波長 相比擬（相比擬（L/4L/4），則把電信號加到天），則把電信號加到天線上，就可以電磁波的形式傳輸?shù)胶苓h的線上，就可以電磁波的形式傳輸?shù)胶苓h的地方！地方！基本語言的頻率范圍：基本語言的頻率范圍：3003003000Hz3000Hz相應(yīng)的波長為：相應(yīng)的波長為： = c/f = 3= c/f = 310108 8/f = 10/f = 106 610105 5m m

26、1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u基帶信號基帶信號無線通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘柨梢允锹曇?、無線通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘柨梢允锹曇?、圖像、數(shù)據(jù)等，其波形復(fù)雜，有連續(xù)信號，圖像、數(shù)據(jù)等，其波形復(fù)雜，有連續(xù)信號，也有離散信號，但都具有一定的頻率范圍，也有離散信號，但都具有一定的頻率范圍，這種信號稱為這種信號稱為基帶信號?；鶐盘??；鶐盘柌豢赡苤苯影l(fā)射出去基帶信號不可能直接發(fā)射出去，只有利，只有利用高頻信號作為用高頻信號作為“載波載波”才能有效地將有才能有效地將有用信號用電磁波的形式發(fā)射出去。用信號用電磁波的形式發(fā)射出去。高頻適合于通過天線傳輸；高頻適合于通過天線傳輸；高頻的頻帶范圍

27、寬，信息容量大。高頻的頻帶范圍寬，信息容量大。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u解決的辦法解決的辦法產(chǎn)生高頻信號產(chǎn)生高頻信號由振蕩電路輸出一個高頻信號，將其加到由振蕩電路輸出一個高頻信號，將其加到適當高度的天線上發(fā)射出去，這個高頻信號適當高度的天線上發(fā)射出去，這個高頻信號稱為稱為載波載波，用來作為傳輸信息的運載工具。，用來作為傳輸信息的運載工具。調(diào)制高頻信號調(diào)制高頻信號用需要傳輸?shù)牡皖l信號去控制高頻的載波用需要傳輸?shù)牡皖l信號去控制高頻的載波信號，這個過程稱為信號，這個過程稱為調(diào)制調(diào)制。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u無線通信系統(tǒng)中的信號無線通信

28、系統(tǒng)中的信號調(diào)制信號（基帶信號）調(diào)制信號（基帶信號）攜有信息的電信號。攜有信息的電信號。載波信號載波信號未調(diào)制的高頻振蕩信號。未調(diào)制的高頻振蕩信號。已調(diào)波信號已調(diào)波信號經(jīng)調(diào)制后的高頻振蕩信號。經(jīng)調(diào)制后的高頻振蕩信號。 音頻放大音頻放大 高頻振蕩高頻振蕩 倍頻倍頻 高頻放大高頻放大 調(diào)制調(diào)制 緩沖緩沖 傳輸線傳輸線 話筒話筒 聲音聲音 （直流電源未畫直流電源未畫） 1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u無線電發(fā)射機方框圖無線電發(fā)射機方框圖1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u無線電發(fā)射機無線電發(fā)射機調(diào)制調(diào)制modulationmodulation用帶有信息

29、的信號控制高頻信號的一個或用帶有信息的信號控制高頻信號的一個或幾個參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變幾個參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變化的一種處理方式?；囊环N處理方式。將音頻信號將音頻信號“裝載裝載”到高頻振蕩中的方到高頻振蕩中的方法有好幾種。法有好幾種。調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等。調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u調(diào)制調(diào)制 振幅調(diào)制（調(diào)幅振幅調(diào)制（調(diào)幅AMAM） 使高頻振蕩信號的幅度隨調(diào)制信號變化的使高頻振蕩信號的幅度隨調(diào)制信號變化的調(diào)制方式。調(diào)制方式。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u調(diào)制調(diào)制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制（調(diào)頻（調(diào)頻F

30、MFM）使高頻振蕩使高頻振蕩信號的頻率隨信號的頻率隨調(diào)制信號變化調(diào)制信號變化的調(diào)制方式。的調(diào)制方式。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u調(diào)制調(diào)制 相位調(diào)制（調(diào)相相位調(diào)制（調(diào)相PMPM）使高頻振蕩信號的相位隨調(diào)制信號變化的調(diào)使高頻振蕩信號的相位隨調(diào)制信號變化的調(diào)制方式。制方式。1.3.3 無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射無線電信號的產(chǎn)生和發(fā)射u調(diào)制調(diào)制數(shù)字信號的調(diào)數(shù)字信號的調(diào)制：調(diào)制信號為制：調(diào)制信號為數(shù)字信號時，稱數(shù)字信號時，稱為鍵控，分為為鍵控，分為振幅鍵控振幅鍵控ASK頻率鍵控頻率鍵控FSK相位鍵控相位鍵控PSK有正弦調(diào)制和有正弦調(diào)制和脈沖調(diào)制方式。脈沖調(diào)制方式。 t (a)

31、載波 t (c) ASK t (b) 基帶 1 0 1 1 0 0 0 1 t (d) PSK t (e) FSK f1 f2 f1 f2 1.3.4 無線電信號的接收無線電信號的接收u最簡單的接收機原理框圖最簡單的接收機原理框圖 檢檢 波波 選選 擇擇 性性 電電 路路 1MHz 870kHz 640kHz 1.3.4 無線電信號的接收無線電信號的接收u超外差式接收機方框圖超外差式接收機方框圖 高頻放大 fs fs 本地振蕩 fo 混頻 fo fs = fi fi 低頻放大 檢波 中頻放大 F F 變頻器變頻器1.3.4 無線電信號的接收無線電信號的接收u解調(diào)解調(diào)從已調(diào)波中把原來的調(diào)制信號恢

32、復(fù)出來從已調(diào)波中把原來的調(diào)制信號恢復(fù)出來的過程。的過程。根據(jù)調(diào)制方法不同，解調(diào)電路可分別有：根據(jù)調(diào)制方法不同，解調(diào)電路可分別有：檢波器檢波器鑒頻器鑒頻器鑒相器鑒相器消息消息信號源信號源放大器放大器調(diào)制器調(diào)制器高頻高頻振蕩器振蕩器諧振放大器諧振放大器或倍頻器或倍頻器已調(diào)波已調(diào)波放大器放大器發(fā)射發(fā)射天線天線接收接收天線天線高頻高頻放大器放大器本地本地振蕩器振蕩器混頻器混頻器中頻中頻放大器放大器解調(diào)器解調(diào)器放大器放大器視頻顯示器視頻顯示器揚聲器等等揚聲器等等選擇選擇電路電路發(fā)射機發(fā)射機接收機接收機u無線電發(fā)射機和接收機原理框圖無線電發(fā)射機和接收機原理框圖1.3.4 無線電信號的接收無線電信號的接收1

33、.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u常用的信號表示方法常用的信號表示方法1 1 數(shù)學表達式法數(shù)學表達式法正弦波正弦波 u=Asint階躍函數(shù)階躍函數(shù) u=A(t)2 2 波形表示法波形表示法3 3 頻域表示法頻域表示法1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u常用的信號表示方法常用的信號表示方法1 1 數(shù)學表達式法數(shù)學表達式法2 2 波形表示法波形表示法例如例如3 3 頻域表示法頻域表示法AtsinAut1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u常用的信號表示方法常用的信號表示方法1 1 數(shù)學表達式法數(shù)學表達式法2 2 波形表示法波形表示法3 3 頻域表示法頻域表示法根據(jù)傅里葉變換的基本原理，任何一個

34、函數(shù)根據(jù)傅里葉變換的基本原理，任何一個函數(shù)都可以用傅里葉級數(shù)展開。如果把信號看成一都可以用傅里葉級數(shù)展開。如果把信號看成一個函數(shù)，這就為我們研究信號提供了一種新的個函數(shù)，這就為我們研究信號提供了一種新的方法。通過研究信號的頻譜，我們可以突出在方法。通過研究信號的頻譜，我們可以突出在信號傳輸中存在的主要問題，如信號的變化規(guī)信號傳輸中存在的主要問題，如信號的變化規(guī)律，信號的能量分布等。律，信號的能量分布等。1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u頻譜頻譜由于任何復(fù)雜的信號，都可分解為許多由于任何復(fù)雜的信號，都可分解為許多不同頻率的正弦信號之和，不同頻率的正弦信號之和，因此，所謂因此，所謂“頻譜頻譜”

35、即是指組成信號的各正弦分量按即是指組成信號的各正弦分量按頻率分布的情況。頻率分布的情況。為了更直觀地了解信號的頻率組成和特為了更直觀地了解信號的頻率組成和特點，我們通常采用作圖的方法來表示頻譜，點，我們通常采用作圖的方法來表示頻譜，即即頻譜圖。頻譜圖。1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u頻譜頻譜如：下面所示的一般語音信號的頻譜示如：下面所示的一般語音信號的頻譜示意圖意圖可以看到語音信號的頻譜是連續(xù)的，其可以看到語音信號的頻譜是連續(xù)的，其主要能量集中在主要能量集中在1000Hz1000Hz左右。左右。電壓電壓f/Hz30034001.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u頻譜頻譜一般數(shù)字信號的頻譜

36、圖一般數(shù)字信號的頻譜圖可見，數(shù)字信號的頻譜是不連續(xù)的?？梢姡瑪?shù)字信號的頻譜是不連續(xù)的。 振幅振幅f1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u頻譜頻譜脈沖信號的分解脈沖信號的分解 i t 一次諧波 i1 I0 (a) i t 三次諧波 i3 (b) i t 七次諧波 i7 i t 五次諧波 i5 (c) (d) 1.3.5 信號及其頻譜信號及其頻譜u頻譜頻譜脈沖信號的頻譜脈沖信號的頻譜 i f f9 0 f7 f5 f3 f1 f1表示脈沖信號的基波頻率。表示脈沖信號的基波頻率。f3、 f5 、f7分別表示三、五、分別表示三、五、七次諧波，在七次諧波，在f 軸的軸的0點，表點，表示直流分量，這條譜線

37、的長示直流分量，這條譜線的長度表示脈沖直流分量（即平度表示脈沖直流分量（即平衡值）的大小。高次諧波的衡值）的大小。高次諧波的譜線可以分布到很高的頻率，譜線可以分布到很高的頻率，但其幅度已相當小。但其幅度已相當小。1.概述概述 1.1 1.1 電子線路的分類電子線路的分類 1.2 1.2 無線電信號發(fā)展簡史無線電信號發(fā)展簡史 1.3 1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.4 1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 1.5 1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng) 1.6 1.6 本課程的特點本課程的特點1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)稱為傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通數(shù)字

38、通信系統(tǒng)信系統(tǒng)其原理框圖如下圖所示其原理框圖如下圖所示信源編碼信道編碼信道接收機輸入模擬信號發(fā)射機信道解碼信源解碼輸出模擬信號數(shù)字1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模擬信號經(jīng)信源編碼和信道編碼變成數(shù)模擬信號經(jīng)信源編碼和信道編碼變成數(shù)字基帶信號，發(fā)射機將基帶信號調(diào)制到高字基帶信號，發(fā)射機將基帶信號調(diào)制到高頻載波上經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩?，接收機還頻載波上經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩?，接收機還原出數(shù)字基帶信號，經(jīng)信道解碼和信源解原出數(shù)字基帶信號，經(jīng)信道解碼和信源解碼還原出模擬基帶信號。碼還原出模擬基帶信號。用數(shù)字基帶信號對高頻正弦載波進行的用數(shù)字基帶信號對高頻正弦載波進行的調(diào)制稱數(shù)字調(diào)制。

39、根據(jù)基帶信號控制載波調(diào)制稱數(shù)字調(diào)制。根據(jù)基帶信號控制載波的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制通常分為的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制通常分為振幅鍵控調(diào)制，頻率鍵控和相位鍵控振幅鍵控調(diào)制，頻率鍵控和相位鍵控1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)根據(jù)基帶信號控制載波的參數(shù)不同，數(shù)根據(jù)基帶信號控制載波的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制通常分為字調(diào)制通常分為振幅鍵控振幅鍵控ASK：載波振幅受基帶控制；載波振幅受基帶控制；相位鍵控相位鍵控PSK：載波相位受基帶信號控制，載波相位受基帶信號控制，當基帶信號當基帶信號p(t) = 1時，載波起始相位為時，載波起始相位為0，當，當p(t) = 0時載波起始相位為時載波起始相位為 ；

40、頻率鍵控頻率鍵控 FSK：載波頻率受基帶信號控制，載波頻率受基帶信號控制，當當p(t) = 1時，載波頻率為時，載波頻率為f1；當；當p(t) = 1時，載時，載波頻率為波頻率為f2。1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) t (a) 載波 t (c) ASK t (b) 基帶 1 0 1 1 0 0 0 1 t (d) PSK t (e) FSK f1 f2 f1 f2 1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)主要優(yōu)點主要優(yōu)點(1) 有較強的抗干擾能力，通過再生中繼技有較強的抗干擾能力，通過再生中繼技術(shù)可以消除噪聲的積累，并能對信號傳輸中因術(shù)可以消除噪聲

41、的積累，并能對信號傳輸中因干擾而產(chǎn)生的差錯及時發(fā)現(xiàn)和糾正，從而提高干擾而產(chǎn)生的差錯及時發(fā)現(xiàn)和糾正，從而提高了信息傳輸?shù)目煽啃?；了信息傳輸?shù)目煽啃裕?2) 數(shù)字信號便于保密處理，易于實現(xiàn)保密數(shù)字信號便于保密處理，易于實現(xiàn)保密通信通信；(3) 數(shù)字信號便于計算機進行處理，使通信數(shù)字信號便于計算機進行處理，使通信系統(tǒng)更加通用和靈活；系統(tǒng)更加通用和靈活；(4) 數(shù)字電路易于大規(guī)模集成，便于設(shè)備的數(shù)字電路易于大規(guī)模集成，便于設(shè)備的微型化。微型化。1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)u數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)主要缺點主要缺點數(shù)字信號占據(jù)頻帶較寬，頻帶利用率低，但數(shù)字信號占據(jù)頻帶較寬，頻帶利用率低，但目前采用了

42、一些新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，不斷增大目前采用了一些新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，不斷增大通信容量，提高頻率利用率，所以數(shù)字通信的通信容量，提高頻率利用率，所以數(shù)字通信的發(fā)展前景廣闊。發(fā)展前景廣闊。1.概述概述 1.1 1.1 電子線路的分類電子線路的分類 1.2 1.2 無線電信號發(fā)展簡史無線電信號發(fā)展簡史 1.3 1.3 無線電信號傳輸原理無線電信號傳輸原理 1.4 1.4 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 1.5 1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng) 1.6 1.6 本課程的特點本課程的特點1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）u現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)70年代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收年

43、代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收機如前介紹的超外差接收機，機如前介紹的超外差接收機，70-80年代無線電通年代無線電通信實現(xiàn)了模擬信實現(xiàn)了模擬數(shù)字的大轉(zhuǎn)變，從系統(tǒng)控制（選數(shù)字的大轉(zhuǎn)變，從系統(tǒng)控制（選臺調(diào)諧、音量控制，均衡控制等）到信源編碼、臺調(diào)諧、音量控制，均衡控制等）到信源編碼、信道編碼，以及硬件實現(xiàn)技術(shù)都無一例外地實現(xiàn)信道編碼，以及硬件實現(xiàn)技術(shù)都無一例外地實現(xiàn)了數(shù)字化?，F(xiàn)代超外差接收機可用下圖來表示，了數(shù)字化?，F(xiàn)代超外差接收機可用下圖來表示，它是一個模擬與數(shù)字的混合系統(tǒng)它是一個模擬與數(shù)字的混合系統(tǒng)IF 放大解調(diào)DSPDACADC混頻本振（數(shù)字頻率合成可控振蕩源）寬帶 RF放大器1.5

44、現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）u現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)上世紀上世紀90年代后，通信界開始了一場新的無線電革命，年代后，通信界開始了一場新的無線電革命，即從數(shù)字化走向了軟件化，即從數(shù)字化走向了軟件化，軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù)應(yīng)運而生。應(yīng)運而生。支持這場革命的是多種技術(shù)的綜合，包括支持這場革命的是多種技術(shù)的綜合，包括多頻段天線和多頻段天線和 RF變換寬帶變換寬帶A/D/A轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換，完成IF、基帶、比特流處理功、基帶、比特流處理功能的通用可編程處理器能的通用可編程處理器等。軟件無線電最初目的是滿足等。軟件無線電最初目的是滿足軍用通信中不同頻段，不同信道調(diào)制方式和數(shù)據(jù)

45、方式的軍用通信中不同頻段，不同信道調(diào)制方式和數(shù)據(jù)方式的各類電臺之間的聯(lián)網(wǎng)需要，因為它可以很容易地解決各各類電臺之間的聯(lián)網(wǎng)需要，因為它可以很容易地解決各種接口標準之間的兼容問題，使得它的優(yōu)越性很快得到種接口標準之間的兼容問題，使得它的優(yōu)越性很快得到商用通信的青睞，并且在個人移動通信領(lǐng)域發(fā)展迅速。商用通信的青睞，并且在個人移動通信領(lǐng)域發(fā)展迅速。軟件無線電是特指具有用軟件實現(xiàn)各種功能特點的無線軟件無線電是特指具有用軟件實現(xiàn)各種功能特點的無線電臺電臺（如移動通信中的移動電話機、基站電臺、軍用電（如移動通信中的移動電話機、基站電臺、軍用電臺等），它主要由低成本、高性能的臺等），它主要由低成本、高性能的DSP芯片組成。規(guī)范芯片組成。規(guī)范的軟件無線電典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。的軟件無線電典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）u現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)可編程處理器寬帶 A/DD/ARF 轉(zhuǎn)換窄帶 A/DD/A可選的信號源編碼NR/T 軟件實時、準實時高集成度硬件電話視頻傳真數(shù)據(jù)移動終端脫機軟件可編程處理器在線軟件N-R/T 軟件業(yè)務(wù)開發(fā)工作站可編程處理器寬帶 A/DD/ARF 轉(zhuǎn)換PSTN定時系統(tǒng)模塊式、開放硬件結(jié)構(gòu)天線接口1.5 現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）現(xiàn)代通信系統(tǒng)（軟件無線電）u現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)軟件無線電的標志軟件無