高頻電路原理與分析課件

2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1高頻電路原理與分析山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1高頻電路原理與分析2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2選用教材：《高頻電路原理與分析（第四版）》，曾興雯等，西安電子科技大學(xué)出版社，2006參考書(shū)《電子線路（非線性部分）》，謝嘉奎等，高等教育出版社，2000《高頻電子線路》，張肅文高等教育出版社，2004《高頻電子線路》，楊霓清，機(jī)械工業(yè)出版社，2007《高頻電子線路（第二版）》，高吉祥，電子工業(yè)出版社，2007《通信電路原理》，董在望，高等教育出版社，20022022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2選用教材：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3課程目的：高頻電子線路是電子、通信類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程目的是通過(guò)對(duì)高頻條件下電子元器件和特性參數(shù)的再認(rèn)識(shí)，以及對(duì)選頻傳輸網(wǎng)絡(luò)、高頻小信號(hào)諧振放大、高頻諧振功率放大、非線性器件的應(yīng)用、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、頻譜變換技術(shù)和鎖相環(huán)技術(shù)等的教學(xué)，使學(xué)生掌握基本的高頻電路（非線性電子線路或通信電子線路）特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、原理和分析方法，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打下必要的基礎(chǔ)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3課程目的：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院4HX108-2七管半導(dǎo)體收音機(jī)

原理圖

0.18~0.22mA0.4~0.8mA1~2mA3~5mA4~10mAC15100μV69013HC11223R111K+B7B6R1051KC14100μR12220+B5V59014V49018HV39018HR662KB4V29018HR420KB3C13223R1324KB2R1100KD1

~D2IN4148V19018HR3100C1AR81KC1BC2223C3103R22KC1

CBM223PC44.7μC5223C6223C7223R751C8223C9223R9680++C104.7μW5KD3IN4148C12223V79013HKY8ΩDC3V紅黃白黑B1R51502022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院4HX108-2七管2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院5HX108

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2裝配圖2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院5HX108

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22022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院6先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《電路基礎(chǔ)》、《低頻電子線路》電路分類(lèi)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院6先修課程：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院7教學(xué)內(nèi)容第1章緒論第2章高頻電路基礎(chǔ)第3章高頻諧振放大器第4章正弦波振蕩器第5章頻譜的線性搬移電路第6章振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻第7章頻率調(diào)制與解調(diào)第8章反饋控制電路第9章高頻電路的集成化與EDA學(xué)時(shí)安排授課學(xué)時(shí)：54學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18學(xué)時(shí)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院7教學(xué)內(nèi)容2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院8《高頻電路原理與分析》課程所涉及的相關(guān)理論、技術(shù)在通信工程中的具體應(yīng)用舉例：頻譜資源的分配、管理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。（頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用等）信號(hào)的頻譜搬移及頻譜(結(jié)構(gòu))變換。（調(diào)制、解調(diào)及變頻應(yīng)用）無(wú)線電信號(hào)發(fā)送與接收。（高頻諧振功率放大與弱小信號(hào)的選擇放大）擴(kuò)頻通信技術(shù)(SpreadSpectrumCommunicationTechnology包括數(shù)字調(diào)制與解調(diào)應(yīng)用）2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院8《高頻電路原理與分2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院9考核方式平時(shí)成績(jī)：<=30%考試成績(jī)：>=70%2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院9考核方式平時(shí)成績(jī)：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院10第1章緒論1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述1.2信號(hào)、頻譜與調(diào)制

1.3本課程的特點(diǎn)思考題與習(xí)題2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院10第1章緒論12022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院111.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述1.1.1無(wú)線通信系統(tǒng)的組成典型的無(wú)線通信系統(tǒng)基本組成方框圖發(fā)信機(jī)收信機(jī)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院111.1無(wú)線通2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院12話筒和揚(yáng)聲器屬于通信的終端設(shè)備，分別為信源和信宿。音頻放大器分別是為放大話筒輸出信號(hào)和推動(dòng)揚(yáng)聲器工作而設(shè)置的，屬低頻部件，本書(shū)不討論。調(diào)制：低頻→高頻；改變信號(hào)的某個(gè)參數(shù)。解調(diào)（檢波）：高頻→低頻(調(diào)制的逆過(guò)程)。變頻：已調(diào)制信號(hào)的頻率若不夠高，可根據(jù)需要進(jìn)行倍頻或上混(變)頻；若幅度不夠，可根據(jù)需要進(jìn)行若干級(jí)(通常有預(yù)放、激勵(lì)和輸出三級(jí))放大，經(jīng)天線輻射出去。接收機(jī)一般都采用超外差的形式，在通過(guò)高頻選頻放大(初步的選擇放大并抑制其它無(wú)用信號(hào))后進(jìn)行下混(變)頻，取出中頻后再進(jìn)行中頻放大(主選擇放大，具有較大的放大增益和較強(qiáng)的濾波能力)和其它處理，然后進(jìn)行解調(diào)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院12話筒和揚(yáng)聲器屬于2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院13發(fā)送設(shè)備主要完成調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波等功能。發(fā)送設(shè)備存在的兩種變換：將信源產(chǎn)生的原始信息變換成電信號(hào)，該信號(hào)的頻譜通?？拷泐l附近，屬于低頻信號(hào)，稱(chēng)為基帶(Baseband)信號(hào)；

調(diào)制(Modulating)，是將基帶信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式(一般為射頻或高頻的帶通信號(hào))。調(diào)制后的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)(ModulatedSignal)，調(diào)制之前的基帶信號(hào)也可稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)(ModulatingSignal)。調(diào)制時(shí)還需要一個(gè)高頻振蕩信號(hào)，稱(chēng)為載波(Carrier)，它可由高頻振蕩器(Oscillator)或頻率合成器(FrequencySynthesizer)產(chǎn)生。載波通常為單一頻率的正弦信號(hào)或脈沖信號(hào)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院13發(fā)送設(shè)備主要完成2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院14接收設(shè)備的任務(wù)主要是有選擇地放大空中微弱電磁信號(hào)(同時(shí)要盡可能保證信息的質(zhì)量)，并恢復(fù)有用信息。在接收設(shè)備中有相應(yīng)的兩種反變換。將接收到的已調(diào)信號(hào)變換(恢復(fù))為基帶信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)(Demodulating)，把實(shí)現(xiàn)解調(diào)的部件稱(chēng)為解調(diào)器(Demodulator)。解調(diào)時(shí)一般也需要一個(gè)本地的高頻振蕩信號(hào)，稱(chēng)為恢復(fù)載波(或插入載波)。有時(shí)將收發(fā)設(shè)備中的調(diào)制器和解調(diào)器合稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)器(Modem)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院14接收設(shè)備的任2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院15返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院15返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院16第一章緒論返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院16第一章緒論返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院17第一章緒論返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院17第一章緒論返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院18由上面的例子可以總結(jié)出無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成，從中也可看出高頻電路的基本內(nèi)容應(yīng)該包括:(1)高頻振蕩器(信號(hào)源、載波信號(hào)或本地振蕩信號(hào))；(2)放大器(高頻小信號(hào)放大器及高頻功率放大器)；(3)混頻或變頻(高頻信號(hào)變換或處理)；(4)調(diào)制與解調(diào)(高頻信號(hào)變換或處理)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院18由上面的例子2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院19在無(wú)線通信系統(tǒng)中通常需要某些反饋控制電路，這些反饋控制電路主要是自動(dòng)增益控制(AGC)或自動(dòng)電平控制(ALC)電路，自動(dòng)頻率控制(AFC)電路和自動(dòng)相位控制(APC)電路(也稱(chēng)鎖相環(huán)PLL)。此外，還要考慮高頻電路中所用的元件、器件和組件，以及信道或接收機(jī)中的干擾與噪聲問(wèn)題。需要說(shuō)明的是，雖然許多通信設(shè)備可以用集成電路(IC)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是上述的單元電路通常都是由有源的和無(wú)源的元器件構(gòu)成的，既有線性電路，也有非線性電路。這些基本單元電路的組成、原理及有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，就是本書(shū)的研究對(duì)象。

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院19在無(wú)線通信系2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院201.1.2無(wú)線通信系統(tǒng)的類(lèi)型

(1)工作頻段或傳輸手段：中波通信短波通信超短波通信微波通信衛(wèi)星通信2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院201.1.2無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院21

(2)通信方式(全)雙工。雙工通信是一種可以同時(shí)收發(fā)的通信方式半雙工。半雙工通信是一種既可以發(fā)也可以收但不能同時(shí)收發(fā)的通信方式；單工方式。所謂單工通信，指的是只能發(fā)或只能收的方式；(3)調(diào)制方式調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、混合調(diào)制等。

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院21(2)通信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院22(4)消息類(lèi)型模擬通信數(shù)字通信(5)業(yè)務(wù)類(lèi)型：話音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院22(4)消息類(lèi)型2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院23三種信號(hào)：基帶信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)1.時(shí)間特性一個(gè)無(wú)線電信號(hào)，可以將它表示為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)，通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述。對(duì)于較簡(jiǎn)單的信號(hào)(如正弦波、周期性方波等)，用這種方法表示很方便。無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性就是信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。信號(hào)的時(shí)間特性要求傳輸該信號(hào)的電路的時(shí)間特性(如時(shí)間常數(shù))與之相適應(yīng)。1.2信號(hào)、頻譜與調(diào)制2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院23三種信號(hào)：基帶信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院24

2.頻譜特性對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)(如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等)，用頻譜分析法表示較為方便。這是因?yàn)槿魏涡问降男盘?hào)都可以分解為許多不同頻率、不同幅度的正弦信號(hào)之和，如圖1-4所示。圖中實(shí)線為一重復(fù)頻率為F的方波脈沖信號(hào)，點(diǎn)劃線為該脈沖信號(hào)的直流分量，短虛線為其基波分量，長(zhǎng)虛線為其直流分量、基波分量和三次諧波分量之和。諧波次數(shù)越高，幅度越小，影響就越小。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院242.頻譜特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院25

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院252022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院26圖1-4信號(hào)分解2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院26圖1-4信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院27圖1-5頻譜圖2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院27圖1-5頻2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院28對(duì)于周期性信號(hào)，可以表示為許多離散的頻率分量(各分量間成諧頻關(guān)系)；對(duì)于非周期性信號(hào)，可以用傅里葉變換的方法分解為連續(xù)譜，信號(hào)為連續(xù)譜的積分。頻譜特性包含幅頻特性和相頻特性?xún)刹糠?，它們分別反映信號(hào)中各個(gè)頻率分量的振幅和相位的分布情況。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院28對(duì)于周期性信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院29舉例：2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院29舉例：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院302022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院302022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院31任何信號(hào)都會(huì)占據(jù)一定的帶寬。從頻譜特性上看，帶寬就是信號(hào)能量主要部分(一般為90%以上)所占據(jù)的頻率范圍或頻帶寬度。不同的信號(hào)，其帶寬不同，比如，話音的頻率范圍大致為100Hz～6kHz，其主要能量集中在300Hz～3.4kHz。射頻頻率越高，可利用的頻帶寬度就越寬，不僅可以容納許多互不干擾的信道，從而實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用或頻分多址，而且也可以傳播某些寬頻帶的消息信號(hào)(如圖像信號(hào))，這是無(wú)線通信采用高頻的原因之一。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院31任何信號(hào)都會(huì)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院32

3.頻率特性任何信號(hào)都具有一定的頻率或波長(zhǎng)。我們這里所講的頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。電磁波輻射的波譜很寬，如圖1-6所示。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院323.頻率特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院33圖1-6電磁波波譜2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院33圖1-62022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院34無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波，占據(jù)的頻率范圍很廣。在自由空間中，波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系:c=fλ(1-1)式中:c為光速，f和λ分別為無(wú)線電波的頻率和波長(zhǎng)，因此，無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。對(duì)頻率或波長(zhǎng)進(jìn)行分段，分別稱(chēng)為頻段或波段。不同頻段信號(hào)的產(chǎn)生、放大和接收的方法不同，傳播的能力和方式也不同，因而它們的分析方法和應(yīng)用范圍也不同。表1-1列出了無(wú)線電波的頻(波)段劃分、主要傳播方式和用途等。表中關(guān)于傳播方式和用途的劃分是相對(duì)而言的，相鄰頻段間無(wú)絕對(duì)的分界線。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院34無(wú)線電波只是2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院352022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院352022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院36應(yīng)當(dāng)指出，不同頻段的信號(hào)具有不同的分析與實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于米波以上(含米波，λ≥1m)的信號(hào)通常用集總(中)參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于米波以下(λ<1m)的信號(hào)一般應(yīng)用分布參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，這也是相對(duì)的。另外，從表中可以看出，頻段劃分中有一個(gè)“高頻”段，其頻率范圍為3～30MHz，這是“高頻”的狹義解釋?zhuān)傅木褪嵌滩l段。本課程涉及的波段可從中波到微波波段。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院36應(yīng)當(dāng)指出，不2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院37

4.傳播特性無(wú)線通信的傳輸媒質(zhì)主要是自由空間。頻率或波長(zhǎng)不同，電磁波在自由空間的傳播方式也不同。傳播特性指的是無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。無(wú)線電信號(hào)的傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來(lái)區(qū)分。電磁波從發(fā)射天線輻射出去后，不僅電波的能量會(huì)擴(kuò)散，接收機(jī)只能收到其中極小的一部分，而且在傳播過(guò)程中，電波的能量會(huì)被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射，或者在大氣層中產(chǎn)生折射或散射等現(xiàn)象，從而造成到達(dá)接收機(jī)時(shí)的強(qiáng)度大大衰減。根據(jù)無(wú)線電波在傳播過(guò)程所發(fā)生的現(xiàn)象，電波的傳播方式主要有直射(視距)傳播、繞射(地波)傳播、折射和反射(天波)傳播及散射傳播等，如圖1-7所示。決定傳播方式和傳播特點(diǎn)的關(guān)鍵因素是無(wú)線電信號(hào)的頻率。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院374.傳播特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院38圖1-7無(wú)線電波的主要傳播方式(a)直射傳播；(b)地面繞射傳播；(c)電離層反射傳播；(d)對(duì)流層散射傳播2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院38圖1-7無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院39一般來(lái)講，無(wú)線電信號(hào)的輻射是多方向的。由于地球是一個(gè)巨大的導(dǎo)體，電波沿地面?zhèn)鞑?繞射)時(shí)能量會(huì)被吸收(趨膚效應(yīng)引起)，通常是波長(zhǎng)越長(zhǎng)(或頻率越低)，被吸收的能量越少，損耗就越小，因此，中、低頻(或中、長(zhǎng)波)信號(hào)可以以地波的方式繞射傳播很遠(yuǎn)，并且比較穩(wěn)定，多用作遠(yuǎn)距離通信與導(dǎo)航。實(shí)際上，繞射依賴(lài)于電波的波長(zhǎng)、物體的體積與形狀、繞射點(diǎn)入射波的振幅、相位和極化情況等，當(dāng)電波的波長(zhǎng)大于物體的體積時(shí)容易發(fā)生繞射。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院39一般來(lái)講，無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院40短波波段的無(wú)線電波沿地面?zhèn)鞑サ木嚯x很近，遠(yuǎn)距離傳播主要靠電離層。地球外部包裹著厚厚的大氣層，在大氣層中離地面60～600km的區(qū)域稱(chēng)為電離層，它是由于太陽(yáng)和星際空間的輻射引起大氣電離而產(chǎn)生的。電離層從里往外可以分為D、E、F1、F2四層，D層和F1層在夜晚幾乎完全消失，因此經(jīng)常存在的是E層和F2層。電離層對(duì)通過(guò)的電波也有吸收作用，頻率越高的信號(hào)，電離層吸收能力越弱，或者說(shuō)電波的穿透能力越強(qiáng)。因此，頻率太高的信號(hào)會(huì)穿過(guò)電離層而達(dá)到外層空間。另一方面，電離層也是一層介質(zhì)，對(duì)射向它的無(wú)線電波會(huì)產(chǎn)生反射與折射作用。入射角越大，越易反射；入射角太小，容易折射。在通常情況下，對(duì)于短波信號(hào)，F(xiàn)2層是反射層，D、E層是吸收層(因?yàn)樗鼈兊碾娮用芏刃?，不滿(mǎn)足反射條件)。F2層的高度約250～300km，2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院40短波波段的無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院41所以，一次反射的最大跳距約4000km。應(yīng)當(dāng)指出，由于電離層的狀態(tài)隨著時(shí)間(年、季、月、天、小時(shí)甚至更小單位)而變化，因此，利用電離層進(jìn)行的短波通信并不穩(wěn)定。但由于電離層離地面較高，因此，短波通信還是一種價(jià)格低廉的遠(yuǎn)距離通信方式。需要指出，電波的反射傳播不只是存在于電離層中。由于電波在不同性質(zhì)的介質(zhì)的交界處都會(huì)發(fā)生反射，因此，當(dāng)電波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)將產(chǎn)生反射，也就是說(shuō)，反射發(fā)生于地球表面、建筑物表面等許多地方。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院41所以，一次反射的2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院42在離地面大約10～12km范圍內(nèi)的大氣層稱(chēng)為對(duì)流層，該層的空氣密度較高，所有的大氣現(xiàn)象(如風(fēng)、雨、雷、電等)都發(fā)生在這一層。散射現(xiàn)象也主要發(fā)生在對(duì)流層。在這個(gè)層中由于大氣湍流運(yùn)動(dòng)等原因形成的不均勻性就是電波的散射源。散射具有很強(qiáng)的方向性和隨機(jī)性。接收到的能量與入射線和散射線的夾角有關(guān)。散射信號(hào)隨時(shí)間的變化分為慢衰落和快衰落兩種，前者決定于氣象條件，后者由多徑傳播引起。散射傳播還有一定的散射損耗。散射傳播距離約為100～500km，適合的頻率在400～6000MHz之間。需要指出，散射是在電波通過(guò)的介質(zhì)中存在小于波長(zhǎng)的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常大時(shí)產(chǎn)生的，因此，散射發(fā)生于粗糙表面、小物體或不規(guī)則物體等許多地方。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院42在離地面大約2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院43頻率較高的超短波及其更高頻率的無(wú)線電波，主要沿空間直線傳播。由于地球曲率的原因,直射傳播的距離有限，通常只能為視距，因此也稱(chēng)為視距傳播。當(dāng)然，直線傳播方式可以通過(guò)架高天線、中繼或衛(wèi)星等方式來(lái)擴(kuò)大傳輸距離?？傊L(zhǎng)波信號(hào)以地波繞射為主；中波和短波信號(hào)可以以地波和天波兩種方式傳播，不過(guò)，前者以地波傳播為主，后者以天波(反射與折射)為主；超短波以上頻段的信號(hào)大多以直射方式傳播，也可以采用對(duì)流層散射的方式傳播。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院43頻率較高的超2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院44

5.調(diào)制特性調(diào)制在無(wú)線通信中的作用至關(guān)重要。無(wú)線電傳播一般都要采用高頻(射頻)的另一個(gè)原因就是高頻適于天線輻射和無(wú)線傳播。只有當(dāng)天線的尺寸大到可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(shí)，天線的輻射效率才會(huì)較高，從而以較小的信號(hào)功率傳播較遠(yuǎn)的距離，接收天線也才能有效地接收信號(hào)。若把低頻的調(diào)制信號(hào)直接饋送至天線上，要想將它有效地變換成電磁波輻射，則所需天線的長(zhǎng)度幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。如果通過(guò)調(diào)制，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬至高頻載波頻率，則收發(fā)天線的尺寸就可大為縮小。此外，調(diào)制還有一個(gè)重要作用就是可以實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用，提高信道利用率。所謂調(diào)制，就是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的參數(shù)，使載波信號(hào)的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)(振幅、頻率或相位)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院445.調(diào)制特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院45根據(jù)載波受調(diào)制參數(shù)的不同，調(diào)制分為三種基本方式，它們是振幅調(diào)制(調(diào)幅)、頻率調(diào)制(調(diào)頻)、相位調(diào)制(調(diào)相)，分別用AM、FM、PM表示，還可以有組合調(diào)制方式。當(dāng)調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)調(diào)制時(shí)，通常稱(chēng)為鍵控，三種基本的鍵控方式為振幅鍵控(ASK)、頻率鍵控(FSK)和相位鍵控(PSK)。一般情況下，高頻載波為單一頻率的正弦波，對(duì)應(yīng)的調(diào)制為正弦調(diào)制。若載波為一脈沖信號(hào)，則稱(chēng)這種調(diào)制為脈沖調(diào)制。本課程中主要討論模擬消息(調(diào)制)信號(hào)和正弦載波的模擬調(diào)制，但這些原理甚至電路完全可以推廣到數(shù)字調(diào)制中去。不同的調(diào)制信號(hào)和不同的調(diào)制方式，其調(diào)制特性不同。調(diào)制的逆過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)或檢波，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的原調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院45根據(jù)載波受調(diào)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院46

1-1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說(shuō)出各部分的功用。1-2無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？“高頻”信號(hào)指的是什么？1-3無(wú)線通信為什么要進(jìn)行調(diào)制？如何進(jìn)行調(diào)制？1-4無(wú)線電信號(hào)的頻段或波段是如何劃分的？各個(gè)頻段的傳播特性和應(yīng)用情況如何？思考題與習(xí)題2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院461-1畫(huà)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院47高頻電路原理與分析山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1高頻電路原理與分析2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院48選用教材：《高頻電路原理與分析（第四版）》，曾興雯等，西安電子科技大學(xué)出版社，2006參考書(shū)《電子線路（非線性部分）》，謝嘉奎等，高等教育出版社，2000《高頻電子線路》，張肅文高等教育出版社，2004《高頻電子線路》，楊霓清，機(jī)械工業(yè)出版社，2007《高頻電子線路（第二版）》，高吉祥，電子工業(yè)出版社，2007《通信電路原理》，董在望，高等教育出版社，20022022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2選用教材：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院49課程目的：高頻電子線路是電子、通信類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程目的是通過(guò)對(duì)高頻條件下電子元器件和特性參數(shù)的再認(rèn)識(shí)，以及對(duì)選頻傳輸網(wǎng)絡(luò)、高頻小信號(hào)諧振放大、高頻諧振功率放大、非線性器件的應(yīng)用、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、頻譜變換技術(shù)和鎖相環(huán)技術(shù)等的教學(xué)，使學(xué)生掌握基本的高頻電路（非線性電子線路或通信電子線路）特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、原理和分析方法，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打下必要的基礎(chǔ)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3課程目的：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院50HX108-2七管半導(dǎo)體收音機(jī)

原理圖

0.18~0.22mA0.4~0.8mA1~2mA3~5mA4~10mAC15100μV69013HC11223R111K+B7B6R1051KC14100μR12220+B5V59014V49018HV39018HR662KB4V29018HR420KB3C13223R1324KB2R1100KD1

~D2IN4148V19018HR3100C1AR81KC1BC2223C3103R22KC1

CBM223PC44.7μC5223C6223C7223R751C8223C9223R9680++C104.7μW5KD3IN4148C12223V79013HKY8ΩDC3V紅黃白黑B1R51502022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院4HX108-2七管2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院51HX108

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2裝配圖2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院5HX108

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22022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院52先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《電路基礎(chǔ)》、《低頻電子線路》電路分類(lèi)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院6先修課程：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院53教學(xué)內(nèi)容第1章緒論第2章高頻電路基礎(chǔ)第3章高頻諧振放大器第4章正弦波振蕩器第5章頻譜的線性搬移電路第6章振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻第7章頻率調(diào)制與解調(diào)第8章反饋控制電路第9章高頻電路的集成化與EDA學(xué)時(shí)安排授課學(xué)時(shí)：54學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18學(xué)時(shí)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院7教學(xué)內(nèi)容2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院54《高頻電路原理與分析》課程所涉及的相關(guān)理論、技術(shù)在通信工程中的具體應(yīng)用舉例：頻譜資源的分配、管理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。（頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用等）信號(hào)的頻譜搬移及頻譜(結(jié)構(gòu))變換。（調(diào)制、解調(diào)及變頻應(yīng)用）無(wú)線電信號(hào)發(fā)送與接收。（高頻諧振功率放大與弱小信號(hào)的選擇放大）擴(kuò)頻通信技術(shù)(SpreadSpectrumCommunicationTechnology包括數(shù)字調(diào)制與解調(diào)應(yīng)用）2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院8《高頻電路原理與分2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院55考核方式平時(shí)成績(jī)：<=30%考試成績(jī)：>=70%2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院9考核方式平時(shí)成績(jī)：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院56第1章緒論1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述1.2信號(hào)、頻譜與調(diào)制

1.3本課程的特點(diǎn)思考題與習(xí)題2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院10第1章緒論12022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院571.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述1.1.1無(wú)線通信系統(tǒng)的組成典型的無(wú)線通信系統(tǒng)基本組成方框圖發(fā)信機(jī)收信機(jī)2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院111.1無(wú)線通2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院58話筒和揚(yáng)聲器屬于通信的終端設(shè)備，分別為信源和信宿。音頻放大器分別是為放大話筒輸出信號(hào)和推動(dòng)揚(yáng)聲器工作而設(shè)置的，屬低頻部件，本書(shū)不討論。調(diào)制：低頻→高頻；改變信號(hào)的某個(gè)參數(shù)。解調(diào)（檢波）：高頻→低頻(調(diào)制的逆過(guò)程)。變頻：已調(diào)制信號(hào)的頻率若不夠高，可根據(jù)需要進(jìn)行倍頻或上混(變)頻；若幅度不夠，可根據(jù)需要進(jìn)行若干級(jí)(通常有預(yù)放、激勵(lì)和輸出三級(jí))放大，經(jīng)天線輻射出去。接收機(jī)一般都采用超外差的形式，在通過(guò)高頻選頻放大(初步的選擇放大并抑制其它無(wú)用信號(hào))后進(jìn)行下混(變)頻，取出中頻后再進(jìn)行中頻放大(主選擇放大，具有較大的放大增益和較強(qiáng)的濾波能力)和其它處理，然后進(jìn)行解調(diào)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院12話筒和揚(yáng)聲器屬于2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院59發(fā)送設(shè)備主要完成調(diào)制、上變頻、功率放大和濾波等功能。發(fā)送設(shè)備存在的兩種變換：將信源產(chǎn)生的原始信息變換成電信號(hào)，該信號(hào)的頻譜通?？拷泐l附近，屬于低頻信號(hào)，稱(chēng)為基帶(Baseband)信號(hào)；

調(diào)制(Modulating)，是將基帶信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式(一般為射頻或高頻的帶通信號(hào))。調(diào)制后的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)(ModulatedSignal)，調(diào)制之前的基帶信號(hào)也可稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)(ModulatingSignal)。調(diào)制時(shí)還需要一個(gè)高頻振蕩信號(hào)，稱(chēng)為載波(Carrier)，它可由高頻振蕩器(Oscillator)或頻率合成器(FrequencySynthesizer)產(chǎn)生。載波通常為單一頻率的正弦信號(hào)或脈沖信號(hào)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院13發(fā)送設(shè)備主要完成2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院60接收設(shè)備的任務(wù)主要是有選擇地放大空中微弱電磁信號(hào)(同時(shí)要盡可能保證信息的質(zhì)量)，并恢復(fù)有用信息。在接收設(shè)備中有相應(yīng)的兩種反變換。將接收到的已調(diào)信號(hào)變換(恢復(fù))為基帶信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)(Demodulating)，把實(shí)現(xiàn)解調(diào)的部件稱(chēng)為解調(diào)器(Demodulator)。解調(diào)時(shí)一般也需要一個(gè)本地的高頻振蕩信號(hào)，稱(chēng)為恢復(fù)載波(或插入載波)。有時(shí)將收發(fā)設(shè)備中的調(diào)制器和解調(diào)器合稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)器(Modem)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院14接收設(shè)備的任2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院61返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院15返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院62第一章緒論返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院16第一章緒論返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院63第一章緒論返回2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院17第一章緒論返回2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院64由上面的例子可以總結(jié)出無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成，從中也可看出高頻電路的基本內(nèi)容應(yīng)該包括:(1)高頻振蕩器(信號(hào)源、載波信號(hào)或本地振蕩信號(hào))；(2)放大器(高頻小信號(hào)放大器及高頻功率放大器)；(3)混頻或變頻(高頻信號(hào)變換或處理)；(4)調(diào)制與解調(diào)(高頻信號(hào)變換或處理)。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院18由上面的例子2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院65在無(wú)線通信系統(tǒng)中通常需要某些反饋控制電路，這些反饋控制電路主要是自動(dòng)增益控制(AGC)或自動(dòng)電平控制(ALC)電路，自動(dòng)頻率控制(AFC)電路和自動(dòng)相位控制(APC)電路(也稱(chēng)鎖相環(huán)PLL)。此外，還要考慮高頻電路中所用的元件、器件和組件，以及信道或接收機(jī)中的干擾與噪聲問(wèn)題。需要說(shuō)明的是，雖然許多通信設(shè)備可以用集成電路(IC)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是上述的單元電路通常都是由有源的和無(wú)源的元器件構(gòu)成的，既有線性電路，也有非線性電路。這些基本單元電路的組成、原理及有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，就是本書(shū)的研究對(duì)象。

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院19在無(wú)線通信系2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院661.1.2無(wú)線通信系統(tǒng)的類(lèi)型

(1)工作頻段或傳輸手段：中波通信短波通信超短波通信微波通信衛(wèi)星通信2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院201.1.2無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院67

(2)通信方式(全)雙工。雙工通信是一種可以同時(shí)收發(fā)的通信方式半雙工。半雙工通信是一種既可以發(fā)也可以收但不能同時(shí)收發(fā)的通信方式；單工方式。所謂單工通信，指的是只能發(fā)或只能收的方式；(3)調(diào)制方式調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、混合調(diào)制等。

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院21(2)通信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院68(4)消息類(lèi)型模擬通信數(shù)字通信(5)業(yè)務(wù)類(lèi)型：話音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院22(4)消息類(lèi)型2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院69三種信號(hào)：基帶信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)1.時(shí)間特性一個(gè)無(wú)線電信號(hào)，可以將它表示為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)，通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述。對(duì)于較簡(jiǎn)單的信號(hào)(如正弦波、周期性方波等)，用這種方法表示很方便。無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性就是信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。信號(hào)的時(shí)間特性要求傳輸該信號(hào)的電路的時(shí)間特性(如時(shí)間常數(shù))與之相適應(yīng)。1.2信號(hào)、頻譜與調(diào)制2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院23三種信號(hào)：基帶信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院70

2.頻譜特性對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)(如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等)，用頻譜分析法表示較為方便。這是因?yàn)槿魏涡问降男盘?hào)都可以分解為許多不同頻率、不同幅度的正弦信號(hào)之和，如圖1-4所示。圖中實(shí)線為一重復(fù)頻率為F的方波脈沖信號(hào)，點(diǎn)劃線為該脈沖信號(hào)的直流分量，短虛線為其基波分量，長(zhǎng)虛線為其直流分量、基波分量和三次諧波分量之和。諧波次數(shù)越高，幅度越小，影響就越小。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院242.頻譜特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院71

2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院252022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院72圖1-4信號(hào)分解2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院26圖1-4信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院73圖1-5頻譜圖2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院27圖1-5頻2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院74對(duì)于周期性信號(hào)，可以表示為許多離散的頻率分量(各分量間成諧頻關(guān)系)；對(duì)于非周期性信號(hào)，可以用傅里葉變換的方法分解為連續(xù)譜，信號(hào)為連續(xù)譜的積分。頻譜特性包含幅頻特性和相頻特性?xún)刹糠?，它們分別反映信號(hào)中各個(gè)頻率分量的振幅和相位的分布情況。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院28對(duì)于周期性信2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院75舉例：2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院29舉例：2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院762022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院302022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院77任何信號(hào)都會(huì)占據(jù)一定的帶寬。從頻譜特性上看，帶寬就是信號(hào)能量主要部分(一般為90%以上)所占據(jù)的頻率范圍或頻帶寬度。不同的信號(hào)，其帶寬不同，比如，話音的頻率范圍大致為100Hz～6kHz，其主要能量集中在300Hz～3.4kHz。射頻頻率越高，可利用的頻帶寬度就越寬，不僅可以容納許多互不干擾的信道，從而實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用或頻分多址，而且也可以傳播某些寬頻帶的消息信號(hào)(如圖像信號(hào))，這是無(wú)線通信采用高頻的原因之一。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院31任何信號(hào)都會(huì)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院78

3.頻率特性任何信號(hào)都具有一定的頻率或波長(zhǎng)。我們這里所講的頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。電磁波輻射的波譜很寬，如圖1-6所示。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院323.頻率特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院79圖1-6電磁波波譜2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院33圖1-62022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院80無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波，占據(jù)的頻率范圍很廣。在自由空間中，波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系:c=fλ(1-1)式中:c為光速，f和λ分別為無(wú)線電波的頻率和波長(zhǎng)，因此，無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。對(duì)頻率或波長(zhǎng)進(jìn)行分段，分別稱(chēng)為頻段或波段。不同頻段信號(hào)的產(chǎn)生、放大和接收的方法不同，傳播的能力和方式也不同，因而它們的分析方法和應(yīng)用范圍也不同。表1-1列出了無(wú)線電波的頻(波)段劃分、主要傳播方式和用途等。表中關(guān)于傳播方式和用途的劃分是相對(duì)而言的，相鄰頻段間無(wú)絕對(duì)的分界線。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院34無(wú)線電波只是2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院812022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院352022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院82應(yīng)當(dāng)指出，不同頻段的信號(hào)具有不同的分析與實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于米波以上(含米波，λ≥1m)的信號(hào)通常用集總(中)參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于米波以下(λ<1m)的信號(hào)一般應(yīng)用分布參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，這也是相對(duì)的。另外，從表中可以看出，頻段劃分中有一個(gè)“高頻”段，其頻率范圍為3～30MHz，這是“高頻”的狹義解釋?zhuān)傅木褪嵌滩l段。本課程涉及的波段可從中波到微波波段。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院36應(yīng)當(dāng)指出，不2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院83

4.傳播特性無(wú)線通信的傳輸媒質(zhì)主要是自由空間。頻率或波長(zhǎng)不同，電磁波在自由空間的傳播方式也不同。傳播特性指的是無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。無(wú)線電信號(hào)的傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來(lái)區(qū)分。電磁波從發(fā)射天線輻射出去后，不僅電波的能量會(huì)擴(kuò)散，接收機(jī)只能收到其中極小的一部分，而且在傳播過(guò)程中，電波的能量會(huì)被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射，或者在大氣層中產(chǎn)生折射或散射等現(xiàn)象，從而造成到達(dá)接收機(jī)時(shí)的強(qiáng)度大大衰減。根據(jù)無(wú)線電波在傳播過(guò)程所發(fā)生的現(xiàn)象，電波的傳播方式主要有直射(視距)傳播、繞射(地波)傳播、折射和反射(天波)傳播及散射傳播等，如圖1-7所示。決定傳播方式和傳播特點(diǎn)的關(guān)鍵因素是無(wú)線電信號(hào)的頻率。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院374.傳播特2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院84圖1-7無(wú)線電波的主要傳播方式(a)直射傳播；(b)地面繞射傳播；(c)電離層反射傳播；(d)對(duì)流層散射傳播2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院38圖1-7無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院85一般來(lái)講，無(wú)線電信號(hào)的輻射是多方向的。由于地球是一個(gè)巨大的導(dǎo)體，電波沿地面?zhèn)鞑?繞射)時(shí)能量會(huì)被吸收(趨膚效應(yīng)引起)，通常是波長(zhǎng)越長(zhǎng)(或頻率越低)，被吸收的能量越少，損耗就越小，因此，中、低頻(或中、長(zhǎng)波)信號(hào)可以以地波的方式繞射傳播很遠(yuǎn)，并且比較穩(wěn)定，多用作遠(yuǎn)距離通信與導(dǎo)航。實(shí)際上，繞射依賴(lài)于電波的波長(zhǎng)、物體的體積與形狀、繞射點(diǎn)入射波的振幅、相位和極化情況等，當(dāng)電波的波長(zhǎng)大于物體的體積時(shí)容易發(fā)生繞射。2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院39一般來(lái)講，無(wú)2022/11/25山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院86短波波段的無(wú)線電波沿地面?zhèn)鞑サ木嚯x很近，遠(yuǎn)距離傳播主要靠電離層。地球外部包裹著厚厚的大氣層，在大氣層中離地面60～600km的區(qū)域稱(chēng)為電離層，它是由于太陽(yáng)和星際空間的輻射引起大氣電離而產(chǎn)生的。電離層從里往外可以分為D、E、F1、F2四層，D層和F1層在夜晚幾乎完全消失，因此經(jīng)常存在的是E層和F2層。電離層對(duì)通過(guò)的電波也有吸收作用，頻率越高的信號(hào)，電離層吸收能力越弱，或者說(shuō)電波的穿透能力越強(qiáng)。因此，頻率太高的信號(hào)會(huì)穿過(guò)電離層而達(dá)到外層空間。另一方面，電離層也是一層介質(zhì)，對(duì)射向它的無(wú)線電波會(huì)產(chǎn)生反射與折射作用。入射角越大，越易反射；入射角太小，容易折射。在通常情況下，對(duì)于短波信號(hào)，F(xiàn)2層是反射層，D、E層是吸收層(因?yàn)樗鼈兊碾娮用芏刃?，不滿(mǎn)足反射條件)。F2層的高度約250～300km，2022/10/23山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院4