射頻通信電路的基本概念課件

單元一射頻通信電路的基本概念單元一射頻通信電路的基本概念這門課主要研究什么問(wèn)題？

主要研究射頻技術(shù)在通信系統(tǒng)的應(yīng)用，了解通信系統(tǒng)的基本概念、通信系統(tǒng)發(fā)送與接收設(shè)備基本電路以及電路的基本分析方法圖.系統(tǒng)實(shí)例什么是射頻---高頻（RadioFrequency）（300K-30MHz）具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波---射頻這門課主要研究什么問(wèn)題？主要研究射頻技

信息AB通信發(fā)展歷史與展望

長(zhǎng)城上的烽火臺(tái)就起著“信息源”的作用，白日以煙、夜晚以火作為傳遞信息的媒介。明代規(guī)定，來(lái)敵百人左右，一煙一炮示之；五百人二煙二炮；千人以上，三煙三炮；五千人以上五煙五炮。這種信息傳遞，既定性（敵人來(lái)犯），又定量（來(lái)敵人數(shù)）圖.t鎮(zhèn)北臺(tái)---古長(zhǎng)城最大的烽火臺(tái)驛傳烽火臺(tái)傳遞信息歷史信息AB通信發(fā)展歷史與展望

長(zhǎng)城上的烽火臺(tái)就起著“信息源1876年貝爾發(fā)明了電話有線通信1835年電報(bào)美國(guó)發(fā)明家莫爾斯電碼---

電信時(shí)代的序幕點(diǎn)、劃、空組合1895年意大利人馬克尼和俄國(guó)人波波夫利用電磁波實(shí)現(xiàn)了射頻無(wú)線通信。

1876年1835年電報(bào)點(diǎn)、劃、空組合1895年意大利模擬數(shù)字圖.GSM手機(jī)圖模擬電視圖數(shù)字電視抗干擾能力強(qiáng)可以遠(yuǎn)距離傳輸（再生）數(shù)字信號(hào)易處理發(fā)展圖.早期大哥大手機(jī)模擬數(shù)字圖.GSM手機(jī)圖模擬電視圖數(shù)字電視抗干擾能力功能單一多樣智能

功能單一多樣射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一種無(wú)線通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸

無(wú)線電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成無(wú)線電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身?yè)碛须娫矗⒖梢灾鲃?dòng)發(fā)出無(wú)線電波（調(diào)成無(wú)線電頻率的電磁場(chǎng)）。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）無(wú)線電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成

許多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)。將標(biāo)簽附著在一輛正在生產(chǎn)中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生產(chǎn)線上的進(jìn)度。倉(cāng)庫(kù)可以追蹤藥品的所在。射頻標(biāo)簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對(duì)牲畜與寵物的積極識(shí)別（積極識(shí)別意思是防止數(shù)只牲畜使用同一個(gè)身份）。射頻識(shí)別的身份識(shí)別卡可以使員工得以進(jìn)入建筑鎖住的部分，汽車上的射頻應(yīng)答器也可以用來(lái)征收收費(fèi)路段與停車場(chǎng)的費(fèi)用。許多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)。將標(biāo)簽附著在一輛在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。其定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物教學(xué)導(dǎo)航單元一射頻通信電路的基本概念教學(xué)導(dǎo)航單元一射頻通信電路的基本概念2.從它處理的信號(hào)頻率角度來(lái)說(shuō)，發(fā)送和接收的信號(hào)，是高頻信號(hào)；1.在一個(gè)射頻通信系統(tǒng)中研究問(wèn)題。3.輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻率不同；輸出信號(hào)中有新頻率成分產(chǎn)生；設(shè)備電路fifo線性電路

fi,fi非線性電路

fi,fi,f1,f2,f3……1．1射頻電路的基本特點(diǎn)2.從它處理的信號(hào)頻率角度來(lái)說(shuō)，發(fā)送和接收的信號(hào)，是高頻信號(hào)4.雜散參數(shù)(如引線電感、分布電容)對(duì)電路影響嚴(yán)重，甚至?xí)痣娐返牟环€(wěn)定,有時(shí)為了防止分布電容形成寄生耦合及電感的電磁輻射產(chǎn)生的寄生耦合，高頻電路還必須考慮良好、合理的屏蔽,及布線合理。

在本教材中，闡述的各部分高頻電子線路，除高頻小信號(hào)諧振放大器外，都是非線性電路。相對(duì)于線性電子線路的分析方法來(lái)說(shuō)，非線性電子線路的分析方法更加復(fù)雜。數(shù)學(xué)知識(shí)要求較多電感電阻電容片狀電容在射頻電路中，可用于濾波器調(diào)頻，匹配電路等，有必要了解它的高頻特性。4.雜散參數(shù)(如引線電感、分布電容)對(duì)電路影響嚴(yán)重，甚至?xí)覉D描繪了電阻的阻值與頻率的關(guān)系:如圖所示:低頻時(shí)電阻的阻抗是R,然而當(dāng)頻率升高超過(guò)一定值時(shí),寄生電容的影響成為主要的,當(dāng)頻率繼續(xù)升高時(shí),由于引線電感的影響,總的阻抗上升。圖.1K電阻的阻值與頻率的關(guān)系右圖描繪了電阻的阻值與頻率的關(guān)系:圖.1K電阻的阻值與頻率的典型的1PF電容絕對(duì)值與頻率的關(guān)系電容顯示出與電阻同樣的諧振特性典型的1PF電容絕對(duì)值與頻率的關(guān)系電容顯示出與電阻同樣的諧振電感阻抗與頻率的關(guān)系

當(dāng)頻率接近諧振點(diǎn)時(shí)，阻抗迅速增加，頻率繼續(xù)提高，寄生電容的影響是主要的，線圈電感的阻抗逐漸降低。電感阻抗與頻率的關(guān)系當(dāng)頻率接近諧振貼片電容貼片電感貼片電阻解決射頻影響:元器件貼片電容貼片電感貼片電阻解決射頻影響:元器件

而對(duì)高頻電路來(lái)說(shuō)，要克服印刷電路的電感效應(yīng)，就要“就近接地”，即多點(diǎn)接地，設(shè)計(jì)電路板時(shí)使用大面積的接地區(qū)域。電路的布線最好按照信號(hào)的流向采用全直線,需要轉(zhuǎn)折時(shí)可用45°折線或圓弧曲線來(lái)完成,這樣可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號(hào)線的布線應(yīng)盡可能短。要根據(jù)電路的工作頻率,合理地選擇信號(hào)線布線的長(zhǎng)度,這樣可以減少分布參數(shù),降低信號(hào)的損耗。制作雙面板時(shí),在相鄰的兩個(gè)層面上布線最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行,這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。布線:而對(duì)高頻電路來(lái)說(shuō)，要克服印刷電路的電感下面我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明不同頻率下分布電容和分布電感對(duì)電路的影響。例1-1分布電容C=10pF，計(jì)算1kHz、1MHz、1GHz時(shí)分布電容的容抗

XC

。

解：根據(jù)容抗計(jì)算公式我們可以知道：

三種頻率下的容抗分別為15.9MΩ、15.9kΩ、15.9Ω。對(duì)于10pF的分布電容，從計(jì)算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率低時(shí)，分布電容的阻抗很高，并聯(lián)效應(yīng)可以忽略不計(jì)，但當(dāng)頻率高達(dá)1GHz時(shí)，分布電容的容抗值已經(jīng)與高頻電路中常用的50Ω阻抗匹配相近，從而會(huì)改變電抗特性，因此必須要考慮分布電容的并聯(lián)影響。同理，對(duì)于分布電感也是一樣，因此在射頻電路中隨著頻率的增高，分布電容和分布電感的影響越來(lái)越大，在設(shè)計(jì)時(shí)能很好的解決這方面問(wèn)題，才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電路。而對(duì)于更高頻率的信號(hào)，我們還要通過(guò)傳輸線理論來(lái)分析問(wèn)題，由于傳輸線理論討論的基本都是微波頻段，因此這里不再詳細(xì)介紹。下面我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明不同頻率下分布電容和分布電感對(duì)電路通信系統(tǒng)基本組成框圖建立系統(tǒng)的概念課程主要內(nèi)容圖.通信系統(tǒng)基本組成框圖1．2射頻通信系統(tǒng)的組成傳輸媒質(zhì)

信息源

信源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備

終端裝置

信宿信道通信系統(tǒng)基本組成框圖建立系統(tǒng)的概念課程主要內(nèi)容圖.通信系統(tǒng)信息源：經(jīng)傳送的信息（如聲音或圖像）所轉(zhuǎn)換成的微弱電信號(hào)；即必須有換能器（如話筒或攝像機(jī)）基帶信號(hào)

發(fā)送設(shè)備：將微弱電信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)，然后送入信道；調(diào)制是最常見(jiàn)的變換方式。對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)，發(fā)送設(shè)備常常又包括編碼器與調(diào)制器。傳輸媒質(zhì)：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?；?dǎo)線或光纖或傳輸電磁波的自由空間；干擾源：干擾源是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，干擾的來(lái)源是多樣的，它可分為內(nèi)部干擾和外部干擾，而且外部干擾往往是從信道引入的，因此，為了分析方便，把干擾源視為各處干擾的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。接收設(shè)備：把有用信號(hào)從眾多信號(hào)和噪聲中選取出來(lái)；終端裝置：將接收設(shè)備接收到的電信號(hào)再還原成原始信息：如揚(yáng)聲器或顯像管等；各部分功能：信息源：經(jīng)傳送的信息（如聲音或圖像）所轉(zhuǎn)換成的微弱電信號(hào)電視傳輸系統(tǒng)圖.電視傳輸系統(tǒng)電視傳輸系統(tǒng)圖.電視傳輸系統(tǒng)

直接發(fā)送無(wú)線電波的問(wèn)題：1.由天線理論可知，要將無(wú)線電信號(hào)有效地發(fā)射，天線的尺寸必須和電信號(hào)的波長(zhǎng)為同一數(shù)量級(jí)(1/10-1)。原始電信號(hào)一般是低頻信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)頻率范圍f:20Hz-20KHzλ=c/f

λ20kHz=15Kmλ20Hz=1.5X104Km

波長(zhǎng)很長(zhǎng)。要制造出相應(yīng)的巨大天線是不現(xiàn)實(shí)的。2.若各發(fā)射臺(tái)發(fā)射的均為同一頻段的低頻信號(hào)，信道中會(huì)互相重疊、干擾，接收設(shè)備也無(wú)法接收信號(hào)。解決：要調(diào)制—頻譜搬移上海臺(tái)南京臺(tái)中央臺(tái)重疊頻譜搬移上海臺(tái)南京臺(tái)中央臺(tái)無(wú)線電信號(hào)的發(fā)射與接收調(diào)制直接發(fā)送無(wú)線電波的問(wèn)題：解決：要調(diào)制—頻譜搬移上海臺(tái)調(diào)制的概念低頻信號(hào)加載高頻振蕩信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)uΩ==UΩmcosΩtuC==UCmcos(ωct+φ0)uC=UCmcos(ωct+φ0)調(diào)幅調(diào)相調(diào)頻調(diào)制的概念低頻信號(hào)加載高頻振蕩信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)uΩ==例:調(diào)幅已調(diào)波調(diào)頻已調(diào)波例:調(diào)幅已調(diào)波調(diào)頻已調(diào)波調(diào)制方式分類:模擬調(diào)制連續(xù)波AM調(diào)幅

FM調(diào)頻

PM調(diào)相uC=UCmcos(ωct+φ0)連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制PAM,PWM,PPM,PCM數(shù)字調(diào)制ASK,FSK,PSK脈幅脈寬脈位移幅鍵控移頻鍵控移相鍵控調(diào)制方式分類:模擬調(diào)制連續(xù)波AM調(diào)幅uC=U調(diào)制的好處：采用調(diào)制方式以后，由于傳送的是高頻振蕩信號(hào)，所需天線尺寸便可大大下降。同時(shí)，不同的發(fā)射臺(tái)可以采用不同頻率的高頻振蕩信號(hào)作為載波，這樣在頻譜上就可以互相區(qū)分開(kāi)了。為了有效地進(jìn)行信號(hào)傳輸，必須采用幾百kHz以上的高頻振蕩信號(hào)作為載體，將攜帶信息的低頻電信號(hào)“裝載”到高頻振蕩信號(hào)上(這一過(guò)程稱為調(diào)制)，然后經(jīng)天線發(fā)送出去。調(diào)制的好處：采用調(diào)制方式以后，由于傳送的是高頻振蕩信號(hào)，所需解調(diào)

從高頻已調(diào)波信號(hào)中“取出”調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)；根據(jù)已調(diào)波的不同分為：檢波：對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)；Detection鑒頻：對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)；FrequencyDetection鑒相：對(duì)調(diào)相波的解調(diào)；PhaseDetection解調(diào)檢波：對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)；Detection鑒頻：對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)傳輸媒質(zhì)

信號(hào)源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備

終端裝置圖通信系統(tǒng)基本組成框圖基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)傳輸媒質(zhì)信號(hào)源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備終端裝置圖通信系統(tǒng)未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波信號(hào)，低頻電信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)（又稱基帶信號(hào)），經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為已調(diào)波信號(hào)。連續(xù)波的調(diào)制方式有AM,FM,PM基帶信號(hào)是寬帶信號(hào)，即該信號(hào)頻譜范圍的上限頻率和下限頻率的差與下限頻率的比遠(yuǎn)大于1；已調(diào)信號(hào)是窄帶信號(hào)。寬帶信號(hào)與窄帶信號(hào)是相對(duì)而言的?？偨Y(jié):未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波信號(hào)，低頻電信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)（振蕩器高頻放大器倍頻器高頻功放及調(diào)制話筒調(diào)制信號(hào)放大器#無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成圖.超外差式無(wú)線電發(fā)射機(jī)的框圖振蕩器高頻放大器高頻功放話筒調(diào)制信號(hào)#無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成圖發(fā)送設(shè)備各部分功能高頻振蕩器：產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的高頻信號(hào)即載波；高放或倍頻器：放大載波信號(hào)，如果頻率不夠高，應(yīng)通過(guò)倍頻器使之達(dá)到所要求的頻率，由多級(jí)諧振器組成；調(diào)制器：將調(diào)制信號(hào)裝載到載波信號(hào)上，產(chǎn)生已調(diào)波；高頻高放：將已調(diào)波進(jìn)行功率放大，獲得足夠的發(fā)射功率；通過(guò)天線發(fā)射出去；話筒：將聲音變成微弱的電信號(hào)；低放：將微弱電信號(hào)進(jìn)行放大；發(fā)送設(shè)備各部分功能高頻振蕩器：產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的高頻信號(hào)即載波；本機(jī)振蕩器

高頻放大器

混頻器

中頻放大器

振幅檢波器

低頻放大器圖.超外差式無(wú)線電接收機(jī)的框圖無(wú)線電接收設(shè)備的組成框圖本機(jī)高頻混頻器中頻振幅低頻圖.超外差式無(wú)線電接收設(shè)備各部分功能高頻放大器從天線接收到的信號(hào)中選擇出所需的信號(hào)并放大；得到頻率為fs的高頻調(diào)幅波；本地振蕩器用來(lái)產(chǎn)生fL=fc±fI的高頻等幅振蕩信號(hào)?；祛l器將其與本地振蕩器提供的頻率為fL的信號(hào)混頻，產(chǎn)生頻率為fI的中頻信號(hào)。中頻放大器是中心頻率fI固定的放大器，進(jìn)一步濾除無(wú)用信號(hào)。檢波器(解調(diào)器)將得到的中頻調(diào)制信號(hào)變換為原基帶信號(hào)，再經(jīng)低頻或視頻放大器放大后從揚(yáng)聲器或顯象管輸出。返回接收設(shè)備各部分功能高頻放大器從天線接收到的信號(hào)中選擇出所需的

接收設(shè)備的第一級(jí)是高頻放大器。由于由發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳播，受到很大的衰減，能量受到很大的損失，同時(shí)還受到傳輸過(guò)程中來(lái)自各方面的干擾和噪聲。當(dāng)?shù)竭_(dá)接收設(shè)備時(shí)，信號(hào)是很微弱的，因而需要經(jīng)過(guò)放大器的放大，并且，高頻放大器的窄帶特性同時(shí)濾除一部分帶外的噪聲和干擾。高頻放大器的輸出是載頻為fc的已調(diào)信號(hào)，經(jīng)過(guò)混頻器，接收過(guò)程：與本地振蕩器提供的頻率為fL的信號(hào)混頻，產(chǎn)生頻率為fI的中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大器放大，送到解調(diào)器，恢復(fù)原基帶信號(hào)，再經(jīng)低頻放大器放大后輸出。高頻放大器、中頻放大器都是小信號(hào)諧振放大器，功率放大器是諧振功率放大器，調(diào)制器和解調(diào)器進(jìn)行幅度調(diào)制、角度調(diào)制和它們的解調(diào)。上述電路以及振蕩器、混頻器都是本課程所討論的重點(diǎn)。接收設(shè)備的第一級(jí)是高頻放大器。由于由發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)

信息(information)：消息(message)中有意義的內(nèi)容。

“信息”指人們得到的“消息”，即原來(lái)不知道的知識(shí),反映了人們知識(shí)狀態(tài)的改變。

①信息的多樣性:語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖象

②信息有量的大?。盒畔⒘?.什么是信息(information)？什么是信號(hào)(signal)？§1.3信號(hào)與頻譜信息(information)：1.什么是信息(info信號(hào)（signal）

通常人們把信息的具體物理表現(xiàn)形式稱為信號(hào)。信號(hào)是信息的載體，通過(guò)信號(hào)傳遞信息。(１)廣義：信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量。(２)數(shù)學(xué)：信號(hào)可視作一個(gè)或多個(gè)自變量的函數(shù)。*example:聲信號(hào)、光信號(hào)、文字、圖像、電信號(hào)等為了有效地傳播和利用信息，常常需將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的電信號(hào),可以迅速遠(yuǎn)距離傳輸并且能十分方便的對(duì)其進(jìn)行加工變換。信號(hào)（signal）(１)廣義：信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量(1)正弦信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：信號(hào)舉例:

式中，Um為正弦波正向或負(fù)向最大值，稱為振幅，單位為V（伏特）；

=2f

為角頻率，單位為rad/s（弧度/秒）；f=1/T為頻率，單位為Hz（赫茲）；T=t1t0為周期，單位為s（秒）；

0=t0為初相位，單位為rad（弧度）。由于余弦信號(hào)與正弦信號(hào)的波形變化規(guī)律完全一致，因此常把正弦和余弦信號(hào)均稱為正弦波信號(hào)。正弦信號(hào)是最常用的信號(hào)之一，常用作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、系統(tǒng)與設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)或信息傳輸?shù)妮d體。(1)正弦信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：信號(hào)舉(2)矩形波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，Um為矩形波正向或負(fù)向最大值；T=t2t0為周期；f=1/T為頻率。通常把矩形波信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)正向值持續(xù)的時(shí)間所占的比例稱為占空比，用Don表示若占空比為50%，則該矩形波稱為方波。矩形波信號(hào)常用作為開(kāi)關(guān)信號(hào)、時(shí)間（時(shí)序）控制信號(hào)等，在數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備中有著較為廣泛的應(yīng)用。(2)矩形波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：(3)鋸齒波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中，Um為鋸齒波正向或負(fù)向最大值；T=t4t0=t5t1為周期；f=1/T為頻率。通常把鋸齒波信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)上升持續(xù)時(shí)間所占的比例稱為占空比，用Dup表示：若占空比為50%，即鋸齒波上升沿與下降沿對(duì)稱，則該鋸齒波稱為三角波。(3)鋸齒波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中矩齒波信號(hào)常用作為掃描信號(hào)等，在視頻顯示系統(tǒng)等設(shè)備中有著較為廣泛的應(yīng)用

矩齒波信號(hào)常用作為掃描信號(hào)等，在視頻顯示系統(tǒng)等設(shè)備中有著較為(4)取樣信號(hào)時(shí)域波形如圖所示，該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：取樣函數(shù)在通信中應(yīng)用很多，是一個(gè)重要的函數(shù)。當(dāng)t=0時(shí)，Sa(t)=1抽樣函數(shù)性質(zhì)：Sa(0)=1Sa(kΠ)=0,k=±1,±2,±3,……(4)取樣信號(hào)時(shí)域波形如圖所示，該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：取樣函語(yǔ)音信號(hào)的基本特點(diǎn)（1）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般最大為40分貝，實(shí)際由于說(shuō)話人的差別可以達(dá)到60－70分貝。（2）頻率集中在300～3400Hz之間（3）元音幅度較大，有準(zhǔn)周期性；清輔音幅度小，和噪聲特性相似。（4）在長(zhǎng)時(shí)間的語(yǔ)音信號(hào)中有相當(dāng)多的無(wú)信號(hào)區(qū)間，即所謂的語(yǔ)音寂靜區(qū)間音樂(lè)信號(hào)屬于語(yǔ)音信號(hào)范疇。樂(lè)器信號(hào)與普通語(yǔ)音信號(hào)相比，其波形更規(guī)則一些，頻率范圍則更寬，如交響樂(lè)的高音可達(dá)15,000Hz左右。(5)語(yǔ)音聲波經(jīng)過(guò)聲-電轉(zhuǎn)換器（話筒）得到電信號(hào)形式的語(yǔ)音信號(hào)波形如圖所示語(yǔ)音信號(hào)的基本特點(diǎn)（1）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般最大為40分語(yǔ)音信號(hào):“你好”波形圖.空氣壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)語(yǔ)音信號(hào):“你好”波形圖.空氣壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)（6）圖像信號(hào)彩色較黑白包含信息量更大（6）圖像信號(hào)彩色較黑白包含信息量更大無(wú)線電電信號(hào)特點(diǎn):具有時(shí)域特性和頻域特性

時(shí)域:

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。要求傳輸該信號(hào)的電路的時(shí)間特點(diǎn)（如時(shí)間常數(shù)）與之相適應(yīng)。頻域:信號(hào)表示為不同頻率分量的線性組合.對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,用頻域分析法表示較為方便只要已知單頻信號(hào)的響應(yīng),利用迭加定理就可以求總響應(yīng).無(wú)線電電信號(hào)特點(diǎn):具有時(shí)域特性和頻域特性時(shí)域:頻譜:

是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度和相位分布情況，頻譜用圖形表示稱為頻譜圖。頻譜圖：幅頻圖和相頻圖幅頻圖：是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度分布或所包含的頻率成分及其幅度大小的分布情況。信號(hào)頻譜的概念復(fù)雜信號(hào)在頻域表示比較方便頻譜:是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度和相位分布情況，頻譜用圖形練習(xí)一.試畫出信號(hào)f（t）的頻譜。

[]]4cos[2cos2cos1)(321pwpww++-++=ttttfω1<ω2<ω3ωAmω1ω2ω31121ω1ω2ω3φn練習(xí)一.試畫出信號(hào)f（t）的頻譜。[]]4cos[2cos1、正弦信號(hào)的頻譜特性單一正弦信號(hào)圖.正弦信號(hào)頻譜圖由圖1.19可見(jiàn)，正弦信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，只有一條譜線,其信號(hào)帶寬為0。U=UmΨ0Ψf1Ψ0f1、正弦信號(hào)的頻譜特性單一正弦信號(hào)圖.正弦信號(hào)頻譜圖由圖1復(fù)雜信號(hào)可以用傅里葉級(jí)數(shù)分解傅立葉的兩個(gè)主要貢獻(xiàn)——周期信號(hào)可表示為諧波關(guān)系的正弦信號(hào)的加權(quán)和。非周期信號(hào)可用正弦信號(hào)的加權(quán)積分表示。通信系統(tǒng)輸入的任一信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,若滿足一定條件,都可根據(jù)傅立葉定理將其展開(kāi)為不同頻率分量的組合。用頻域分析法分析復(fù)雜信號(hào)較為方便。傅立葉:法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、三角級(jí)數(shù)創(chuàng)始人復(fù)雜信號(hào)可以用傅里葉級(jí)數(shù)分解傅立葉的兩個(gè)主要貢獻(xiàn)——傅立葉非正弦周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分解---三角形式周期信號(hào)表達(dá)式:

周期為T的信號(hào)x(t)，在滿足狄里赫利條件時(shí)，其三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為：非正弦周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分解---三角形式周期信號(hào)表達(dá)式:基波角頻率

FundamentalFrequency其中：余弦分量幅度正弦分量幅度直流分量基波角頻率其中：余弦分量幅度正弦分量幅度直流分量三角形式的傅立葉級(jí)數(shù)的另一種形式:余弦形式n次諧波分量

基波分量三角形式的傅立葉級(jí)數(shù)的另一種形式:余弦形式n次諧波分量基注意:非正弦周期電流、電壓信號(hào)分解成傅里葉級(jí)數(shù)的關(guān)鍵在于求出系數(shù)a0、an、bn

，可以利用函數(shù)的某種對(duì)稱性判斷它包含哪些諧波分量及不包含哪些諧波分量，可使系數(shù)的確定簡(jiǎn)化，給計(jì)算和分析將帶來(lái)很大的方便。如以下幾種周期函數(shù)值得注意：

x(t)為偶函數(shù),波形對(duì)稱于縱軸，如圖X(t)=X(-t)(2)x(t)為奇函數(shù),波形對(duì)稱于原點(diǎn),

如圖x(t)=-x(t)

注意:非正弦周期電流、電壓信號(hào)分解成傅里葉級(jí)數(shù)的關(guān)鍵在于求即偶函數(shù)的三角形式傅里葉級(jí)數(shù)中不含正弦量X(t)為偶函數(shù):X(t)為奇函數(shù)在奇函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)中不會(huì)含有直流與余弦分量，只可能包含正弦分量。即偶函數(shù)的三角形式傅里葉級(jí)數(shù)中不含正弦量X(t)為偶函數(shù):XX(t)為奇諧函數(shù)如果函數(shù)的前半周期波形平移后，與后半周期波形關(guān)于橫軸鏡像對(duì)稱，即滿足，則這種函數(shù)稱為半波對(duì)稱函數(shù)或稱為奇諧函數(shù).0*在奇諧函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)中，只會(huì)含有基波和奇次諧波的正弦、余弦分量，而不會(huì)包含直流和偶次諧波分量。X(t)為奇諧函數(shù)如果函數(shù)的前半周期波形平移后。

練習(xí):找出奇函數(shù)與偶函數(shù)(4)奇諧函數(shù)。練習(xí):找出奇函數(shù)與偶函練習(xí):求矩形波信號(hào)的頻譜特性

矩形波（方波）波形如圖所示，現(xiàn)求其傅里葉級(jí)數(shù)。

分析:此方波為奇函數(shù)，且為奇諧函數(shù).練習(xí):求矩形波信號(hào)的頻譜特性矩形波（方波）波形如圖所示，基波角頻率

FundamentalFrequency基波角頻率射頻通信電路的基本概念課件所以的傅里葉級(jí)數(shù)為:對(duì)應(yīng)的頻譜圖如圖：

所以的傅里葉級(jí)數(shù)為:對(duì)應(yīng)的頻譜圖如圖：小結(jié):周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)①離散性——頻譜是離散的而不是連續(xù)的，每根譜線代表一個(gè)諧波分量，這種頻譜稱為離散頻譜。②諧波性——譜線只能出現(xiàn)在基波角頻率1的整數(shù)倍上。③收斂性——幅度譜的譜線幅度隨著頻率的增加而逐漸衰減到零。

許多周期性信號(hào)的頻譜都具有這樣的特點(diǎn)。*信號(hào)主要能量集中于第一個(gè)零點(diǎn)之中．由頻譜的收斂性可知，信號(hào)的功率集中在低頻段。小結(jié):周期信號(hào)的頻譜特點(diǎn)①離散性——頻譜是離散的而不是連續(xù)的n越大，越接近矩形波低頻分量，振幅較大;組成信號(hào)主體；高頻分量，振幅較小;主要影響跳變沿；有吉伯斯現(xiàn)象(Gibbsphenomenon)發(fā)生吉伯斯現(xiàn)象n越大，越接近矩形波吉伯斯現(xiàn)象

矩形波信號(hào)諧波的合成過(guò)程示意圖

有限項(xiàng)逼近Gibbsphenomenon矩形波信號(hào)諧波的合成過(guò)程示意圖有Gibbsphenom傳輸媒體——電磁波譜不同頻段信號(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。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。1.2．無(wú)線電波波段劃分10kHz到103GHz范圍內(nèi)的電磁波稱為無(wú)線電波返回傳輸媒體——電磁波譜1.2．無(wú)線電波波段劃分10kHz到10射頻通信電路的基本概念課件

常用頻率范圍：中波：

535－1605KHZ短波：3－30M

超短波：88-108M甚高頻（VHF，也稱米波）在我國(guó)是頻率范圍是48.5MHz～223MHz（1-12頻道）特高頻（UHF，也稱分米波）在我國(guó)的頻率范圍是470MHz～806MHz（13-56頻道）返回

常用頻率范圍：返回手機(jī)信號(hào)的頻率范圍：

GSM900M：890MHz－915MHz(上行)935MHz－960MHz(下行)

CDMA800M：825MHz－835MHz(上行)870MHz－880MHz(下行)

DCS1800M：1850MHz－1910MHz(上行）1930MHz－1990MHz(下行）PCS1900M：1850MHz－1910MHz(上行）1930MHz－1990MHz(下行）

手機(jī)頻率：800MHz900MHz1800MHz1900MHz

三頻手機(jī)屬于電磁波里的特高頻中國(guó)目前最常用的制式以及網(wǎng)絡(luò)頻段是gsm900Mhz/1800Mhz

在美國(guó)、加拿大等美洲國(guó)家,大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)是GSM1900M手機(jī)信號(hào)的頻率范圍：手機(jī)頻率：800MHz900MH●1.5電磁波傳播方式超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波無(wú)線電通信，利用地波傳播。一般來(lái)說(shuō)，地波的傳播距離可達(dá)20~30公里空間波，空間波在較高的發(fā)射天線與較高的接收天線之間的中進(jìn)行直射波傳或從發(fā)射天線經(jīng)過(guò)體面反射到達(dá)接受天線。當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí)，無(wú)線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一部分能量到達(dá)接收點(diǎn)，這就是散射波。天波是指由天線向高空輻射的電磁波受到天空電離層反射或折射后返回地面的無(wú)線電波。天波是短波的主要傳播途徑。散射傳播●1.5電磁波傳播方式超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波無(wú)線電通信，利用地波無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去天線天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備發(fā)射天線的基本功能是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，并且把大部分能量朝所需的方向輻射天線是有方向性的。全向天線：在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是無(wú)方向性。定向天線，在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是有方向性。無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，(a)立體方向圖

(b)垂直方向圖

(c)水平方向圖

圖1.5.2.全向天線方向圖圖1.5.3扇形區(qū)覆蓋的定向天線(a)立體方向圖(b)垂直方向圖(c)水平方向目前使用最廣泛、最經(jīng)典的天線是對(duì)稱振子圖1.5.4.半波對(duì)稱陣子單個(gè)半波對(duì)稱振子可單獨(dú)立使用或用作拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成天線陣第一、半波振子天線的方向圖是“8”字形，無(wú)副瓣，在一般性應(yīng)用中，有一定優(yōu)勢(shì)

第二、半波振子在輸入端，電流是波腹點(diǎn)，輸入阻抗是73.1+42.5歐姆通過(guò)一定的調(diào)節(jié)，容易實(shí)現(xiàn)諧振，能使輸入阻抗為純電阻，且易與特性阻抗為50歐姆的饋電網(wǎng)絡(luò)匹配

目前使用最廣泛、最經(jīng)典的天線是對(duì)稱振子圖1.5.4.半波對(duì)板狀天線是定向天線，常用在基站、直放站中。板狀天線拋物面天線集射能力強(qiáng)，特別適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。常用在通信直放站中作為施主天線。拋物面天線狀天線八木天線八木天線定向天線特別適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。它是室內(nèi)通信系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線。室內(nèi)吸頂天線主要用于室內(nèi)信號(hào)覆室內(nèi)，有一定的傳輸距離，一般為6~10米的半徑。室內(nèi)壁掛天線屬于定向天線，用于室內(nèi)，一般體積較小，不具備較強(qiáng)的防水功能。1．5．5射頻通信中常用天線直放站（中繼器）屬于同頻放大設(shè)備，是指在無(wú)線通信傳輸過(guò)程中起到信號(hào)增強(qiáng)的一種無(wú)線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。直放站的基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。八木天線日本人發(fā)明的板狀天線是定向天線，常用在基站、直放站中。板狀天線拋物面天線謝謝END返回謝謝END返回單元一射頻通信電路的基本概念單元一射頻通信電路的基本概念這門課主要研究什么問(wèn)題？

主要研究射頻技術(shù)在通信系統(tǒng)的應(yīng)用，了解通信系統(tǒng)的基本概念、通信系統(tǒng)發(fā)送與接收設(shè)備基本電路以及電路的基本分析方法圖.系統(tǒng)實(shí)例什么是射頻---高頻（RadioFrequency）（300K-30MHz）具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波---射頻這門課主要研究什么問(wèn)題？主要研究射頻技

信息AB通信發(fā)展歷史與展望

長(zhǎng)城上的烽火臺(tái)就起著“信息源”的作用，白日以煙、夜晚以火作為傳遞信息的媒介。明代規(guī)定，來(lái)敵百人左右，一煙一炮示之；五百人二煙二炮；千人以上，三煙三炮；五千人以上五煙五炮。這種信息傳遞，既定性（敵人來(lái)犯），又定量（來(lái)敵人數(shù)）圖.t鎮(zhèn)北臺(tái)---古長(zhǎng)城最大的烽火臺(tái)驛傳烽火臺(tái)傳遞信息歷史信息AB通信發(fā)展歷史與展望

長(zhǎng)城上的烽火臺(tái)就起著“信息源1876年貝爾發(fā)明了電話有線通信1835年電報(bào)美國(guó)發(fā)明家莫爾斯電碼---

電信時(shí)代的序幕點(diǎn)、劃、空組合1895年意大利人馬克尼和俄國(guó)人波波夫利用電磁波實(shí)現(xiàn)了射頻無(wú)線通信。

1876年1835年電報(bào)點(diǎn)、劃、空組合1895年意大利模擬數(shù)字圖.GSM手機(jī)圖模擬電視圖數(shù)字電視抗干擾能力強(qiáng)可以遠(yuǎn)距離傳輸（再生）數(shù)字信號(hào)易處理發(fā)展圖.早期大哥大手機(jī)模擬數(shù)字圖.GSM手機(jī)圖模擬電視圖數(shù)字電視抗干擾能力功能單一多樣智能

功能單一多樣射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一種無(wú)線通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸

無(wú)線電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成無(wú)線電頻率的電磁場(chǎng)，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo)簽上傳送出去，以自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器發(fā)出的電磁場(chǎng)中就可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身?yè)碛须娫?，并可以主?dòng)發(fā)出無(wú)線電波（調(diào)成無(wú)線電頻率的電磁場(chǎng)）。標(biāo)簽包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。與條形碼不同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）無(wú)線電的信號(hào)是通過(guò)調(diào)成

許多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)。將標(biāo)簽附著在一輛正在生產(chǎn)中的汽車，廠方便可以追蹤此車在生產(chǎn)線上的進(jìn)度。倉(cāng)庫(kù)可以追蹤藥品的所在。射頻標(biāo)簽也可以附于牲畜與寵物上，方便對(duì)牲畜與寵物的積極識(shí)別（積極識(shí)別意思是防止數(shù)只牲畜使用同一個(gè)身份）。射頻識(shí)別的身份識(shí)別卡可以使員工得以進(jìn)入建筑鎖住的部分，汽車上的射頻應(yīng)答器也可以用來(lái)征收收費(fèi)路段與停車場(chǎng)的費(fèi)用。許多行業(yè)都運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)。將標(biāo)簽附著在一輛在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。其定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物教學(xué)導(dǎo)航單元一射頻通信電路的基本概念教學(xué)導(dǎo)航單元一射頻通信電路的基本概念2.從它處理的信號(hào)頻率角度來(lái)說(shuō)，發(fā)送和接收的信號(hào)，是高頻信號(hào)；1.在一個(gè)射頻通信系統(tǒng)中研究問(wèn)題。3.輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻率不同；輸出信號(hào)中有新頻率成分產(chǎn)生；設(shè)備電路fifo線性電路

fi,fi非線性電路

fi,fi,f1,f2,f3……1．1射頻電路的基本特點(diǎn)2.從它處理的信號(hào)頻率角度來(lái)說(shuō)，發(fā)送和接收的信號(hào)，是高頻信號(hào)4.雜散參數(shù)(如引線電感、分布電容)對(duì)電路影響嚴(yán)重，甚至?xí)痣娐返牟环€(wěn)定,有時(shí)為了防止分布電容形成寄生耦合及電感的電磁輻射產(chǎn)生的寄生耦合，高頻電路還必須考慮良好、合理的屏蔽,及布線合理。

在本教材中，闡述的各部分高頻電子線路，除高頻小信號(hào)諧振放大器外，都是非線性電路。相對(duì)于線性電子線路的分析方法來(lái)說(shuō)，非線性電子線路的分析方法更加復(fù)雜。數(shù)學(xué)知識(shí)要求較多電感電阻電容片狀電容在射頻電路中，可用于濾波器調(diào)頻，匹配電路等，有必要了解它的高頻特性。4.雜散參數(shù)(如引線電感、分布電容)對(duì)電路影響嚴(yán)重，甚至?xí)覉D描繪了電阻的阻值與頻率的關(guān)系:如圖所示:低頻時(shí)電阻的阻抗是R,然而當(dāng)頻率升高超過(guò)一定值時(shí),寄生電容的影響成為主要的,當(dāng)頻率繼續(xù)升高時(shí),由于引線電感的影響,總的阻抗上升。圖.1K電阻的阻值與頻率的關(guān)系右圖描繪了電阻的阻值與頻率的關(guān)系:圖.1K電阻的阻值與頻率的典型的1PF電容絕對(duì)值與頻率的關(guān)系電容顯示出與電阻同樣的諧振特性典型的1PF電容絕對(duì)值與頻率的關(guān)系電容顯示出與電阻同樣的諧振電感阻抗與頻率的關(guān)系

當(dāng)頻率接近諧振點(diǎn)時(shí)，阻抗迅速增加，頻率繼續(xù)提高，寄生電容的影響是主要的，線圈電感的阻抗逐漸降低。電感阻抗與頻率的關(guān)系當(dāng)頻率接近諧振貼片電容貼片電感貼片電阻解決射頻影響:元器件貼片電容貼片電感貼片電阻解決射頻影響:元器件

而對(duì)高頻電路來(lái)說(shuō)，要克服印刷電路的電感效應(yīng)，就要“就近接地”，即多點(diǎn)接地，設(shè)計(jì)電路板時(shí)使用大面積的接地區(qū)域。電路的布線最好按照信號(hào)的流向采用全直線,需要轉(zhuǎn)折時(shí)可用45°折線或圓弧曲線來(lái)完成,這樣可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號(hào)線的布線應(yīng)盡可能短。要根據(jù)電路的工作頻率,合理地選擇信號(hào)線布線的長(zhǎng)度,這樣可以減少分布參數(shù),降低信號(hào)的損耗。制作雙面板時(shí),在相鄰的兩個(gè)層面上布線最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行,這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。布線:而對(duì)高頻電路來(lái)說(shuō)，要克服印刷電路的電感下面我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明不同頻率下分布電容和分布電感對(duì)電路的影響。例1-1分布電容C=10pF，計(jì)算1kHz、1MHz、1GHz時(shí)分布電容的容抗

XC

。

解：根據(jù)容抗計(jì)算公式我們可以知道：

三種頻率下的容抗分別為15.9MΩ、15.9kΩ、15.9Ω。對(duì)于10pF的分布電容，從計(jì)算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率低時(shí)，分布電容的阻抗很高，并聯(lián)效應(yīng)可以忽略不計(jì)，但當(dāng)頻率高達(dá)1GHz時(shí)，分布電容的容抗值已經(jīng)與高頻電路中常用的50Ω阻抗匹配相近，從而會(huì)改變電抗特性，因此必須要考慮分布電容的并聯(lián)影響。同理，對(duì)于分布電感也是一樣，因此在射頻電路中隨著頻率的增高，分布電容和分布電感的影響越來(lái)越大，在設(shè)計(jì)時(shí)能很好的解決這方面問(wèn)題，才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電路。而對(duì)于更高頻率的信號(hào)，我們還要通過(guò)傳輸線理論來(lái)分析問(wèn)題，由于傳輸線理論討論的基本都是微波頻段，因此這里不再詳細(xì)介紹。下面我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明不同頻率下分布電容和分布電感對(duì)電路通信系統(tǒng)基本組成框圖建立系統(tǒng)的概念課程主要內(nèi)容圖.通信系統(tǒng)基本組成框圖1．2射頻通信系統(tǒng)的組成傳輸媒質(zhì)

信息源

信源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備

終端裝置

信宿信道通信系統(tǒng)基本組成框圖建立系統(tǒng)的概念課程主要內(nèi)容圖.通信系統(tǒng)信息源：經(jīng)傳送的信息（如聲音或圖像）所轉(zhuǎn)換成的微弱電信號(hào)；即必須有換能器（如話筒或攝像機(jī)）基帶信號(hào)

發(fā)送設(shè)備：將微弱電信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)，然后送入信道；調(diào)制是最常見(jiàn)的變換方式。對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)，發(fā)送設(shè)備常常又包括編碼器與調(diào)制器。傳輸媒質(zhì)：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃粚?dǎo)線或光纖或傳輸電磁波的自由空間；干擾源：干擾源是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，干擾的來(lái)源是多樣的，它可分為內(nèi)部干擾和外部干擾，而且外部干擾往往是從信道引入的，因此，為了分析方便，把干擾源視為各處干擾的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。接收設(shè)備：把有用信號(hào)從眾多信號(hào)和噪聲中選取出來(lái)；終端裝置：將接收設(shè)備接收到的電信號(hào)再還原成原始信息：如揚(yáng)聲器或顯像管等；各部分功能：信息源：經(jīng)傳送的信息（如聲音或圖像）所轉(zhuǎn)換成的微弱電信號(hào)電視傳輸系統(tǒng)圖.電視傳輸系統(tǒng)電視傳輸系統(tǒng)圖.電視傳輸系統(tǒng)

直接發(fā)送無(wú)線電波的問(wèn)題：1.由天線理論可知，要將無(wú)線電信號(hào)有效地發(fā)射，天線的尺寸必須和電信號(hào)的波長(zhǎng)為同一數(shù)量級(jí)(1/10-1)。原始電信號(hào)一般是低頻信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)頻率范圍f:20Hz-20KHzλ=c/f

λ20kHz=15Kmλ20Hz=1.5X104Km

波長(zhǎng)很長(zhǎng)。要制造出相應(yīng)的巨大天線是不現(xiàn)實(shí)的。2.若各發(fā)射臺(tái)發(fā)射的均為同一頻段的低頻信號(hào)，信道中會(huì)互相重疊、干擾，接收設(shè)備也無(wú)法接收信號(hào)。解決：要調(diào)制—頻譜搬移上海臺(tái)南京臺(tái)中央臺(tái)重疊頻譜搬移上海臺(tái)南京臺(tái)中央臺(tái)無(wú)線電信號(hào)的發(fā)射與接收調(diào)制直接發(fā)送無(wú)線電波的問(wèn)題：解決：要調(diào)制—頻譜搬移上海臺(tái)調(diào)制的概念低頻信號(hào)加載高頻振蕩信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)uΩ==UΩmcosΩtuC==UCmcos(ωct+φ0)uC=UCmcos(ωct+φ0)調(diào)幅調(diào)相調(diào)頻調(diào)制的概念低頻信號(hào)加載高頻振蕩信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)uΩ==例:調(diào)幅已調(diào)波調(diào)頻已調(diào)波例:調(diào)幅已調(diào)波調(diào)頻已調(diào)波調(diào)制方式分類:模擬調(diào)制連續(xù)波AM調(diào)幅

FM調(diào)頻

PM調(diào)相uC=UCmcos(ωct+φ0)連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制PAM,PWM,PPM,PCM數(shù)字調(diào)制ASK,FSK,PSK脈幅脈寬脈位移幅鍵控移頻鍵控移相鍵控調(diào)制方式分類:模擬調(diào)制連續(xù)波AM調(diào)幅uC=U調(diào)制的好處：采用調(diào)制方式以后，由于傳送的是高頻振蕩信號(hào)，所需天線尺寸便可大大下降。同時(shí)，不同的發(fā)射臺(tái)可以采用不同頻率的高頻振蕩信號(hào)作為載波，這樣在頻譜上就可以互相區(qū)分開(kāi)了。為了有效地進(jìn)行信號(hào)傳輸，必須采用幾百kHz以上的高頻振蕩信號(hào)作為載體，將攜帶信息的低頻電信號(hào)“裝載”到高頻振蕩信號(hào)上(這一過(guò)程稱為調(diào)制)，然后經(jīng)天線發(fā)送出去。調(diào)制的好處：采用調(diào)制方式以后，由于傳送的是高頻振蕩信號(hào)，所需解調(diào)

從高頻已調(diào)波信號(hào)中“取出”調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)；根據(jù)已調(diào)波的不同分為：檢波：對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)；Detection鑒頻：對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)；FrequencyDetection鑒相：對(duì)調(diào)相波的解調(diào)；PhaseDetection解調(diào)檢波：對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)；Detection鑒頻：對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)傳輸媒質(zhì)

信號(hào)源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備

終端裝置圖通信系統(tǒng)基本組成框圖基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)傳輸媒質(zhì)信號(hào)源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備終端裝置圖通信系統(tǒng)未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波信號(hào)，低頻電信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)（又稱基帶信號(hào)），經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為已調(diào)波信號(hào)。連續(xù)波的調(diào)制方式有AM,FM,PM基帶信號(hào)是寬帶信號(hào)，即該信號(hào)頻譜范圍的上限頻率和下限頻率的差與下限頻率的比遠(yuǎn)大于1；已調(diào)信號(hào)是窄帶信號(hào)。寬帶信號(hào)與窄帶信號(hào)是相對(duì)而言的?？偨Y(jié):未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波信號(hào)，低頻電信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)（振蕩器高頻放大器倍頻器高頻功放及調(diào)制話筒調(diào)制信號(hào)放大器#無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成圖.超外差式無(wú)線電發(fā)射機(jī)的框圖振蕩器高頻放大器高頻功放話筒調(diào)制信號(hào)#無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成圖發(fā)送設(shè)備各部分功能高頻振蕩器：產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的高頻信號(hào)即載波；高放或倍頻器：放大載波信號(hào)，如果頻率不夠高，應(yīng)通過(guò)倍頻器使之達(dá)到所要求的頻率，由多級(jí)諧振器組成；調(diào)制器：將調(diào)制信號(hào)裝載到載波信號(hào)上，產(chǎn)生已調(diào)波；高頻高放：將已調(diào)波進(jìn)行功率放大，獲得足夠的發(fā)射功率；通過(guò)天線發(fā)射出去；話筒：將聲音變成微弱的電信號(hào)；低放：將微弱電信號(hào)進(jìn)行放大；發(fā)送設(shè)備各部分功能高頻振蕩器：產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的高頻信號(hào)即載波；本機(jī)振蕩器

高頻放大器

混頻器

中頻放大器

振幅檢波器

低頻放大器圖.超外差式無(wú)線電接收機(jī)的框圖無(wú)線電接收設(shè)備的組成框圖本機(jī)高頻混頻器中頻振幅低頻圖.超外差式無(wú)線電接收設(shè)備各部分功能高頻放大器從天線接收到的信號(hào)中選擇出所需的信號(hào)并放大；得到頻率為fs的高頻調(diào)幅波；本地振蕩器用來(lái)產(chǎn)生fL=fc±fI的高頻等幅振蕩信號(hào)?；祛l器將其與本地振蕩器提供的頻率為fL的信號(hào)混頻，產(chǎn)生頻率為fI的中頻信號(hào)。中頻放大器是中心頻率fI固定的放大器，進(jìn)一步濾除無(wú)用信號(hào)。檢波器(解調(diào)器)將得到的中頻調(diào)制信號(hào)變換為原基帶信號(hào)，再經(jīng)低頻或視頻放大器放大后從揚(yáng)聲器或顯象管輸出。返回接收設(shè)備各部分功能高頻放大器從天線接收到的信號(hào)中選擇出所需的

接收設(shè)備的第一級(jí)是高頻放大器。由于由發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳播，受到很大的衰減，能量受到很大的損失，同時(shí)還受到傳輸過(guò)程中來(lái)自各方面的干擾和噪聲。當(dāng)?shù)竭_(dá)接收設(shè)備時(shí)，信號(hào)是很微弱的，因而需要經(jīng)過(guò)放大器的放大，并且，高頻放大器的窄帶特性同時(shí)濾除一部分帶外的噪聲和干擾。高頻放大器的輸出是載頻為fc的已調(diào)信號(hào)，經(jīng)過(guò)混頻器，接收過(guò)程：與本地振蕩器提供的頻率為fL的信號(hào)混頻，產(chǎn)生頻率為fI的中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)中頻放大器放大，送到解調(diào)器，恢復(fù)原基帶信號(hào)，再經(jīng)低頻放大器放大后輸出。高頻放大器、中頻放大器都是小信號(hào)諧振放大器，功率放大器是諧振功率放大器，調(diào)制器和解調(diào)器進(jìn)行幅度調(diào)制、角度調(diào)制和它們的解調(diào)。上述電路以及振蕩器、混頻器都是本課程所討論的重點(diǎn)。接收設(shè)備的第一級(jí)是高頻放大器。由于由發(fā)送設(shè)備發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)

信息(information)：消息(message)中有意義的內(nèi)容。

“信息”指人們得到的“消息”，即原來(lái)不知道的知識(shí),反映了人們知識(shí)狀態(tài)的改變。

①信息的多樣性:語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖象

②信息有量的大?。盒畔⒘?.什么是信息(information)？什么是信號(hào)(signal)？§1.3信號(hào)與頻譜信息(information)：1.什么是信息(info信號(hào)（signal）

通常人們把信息的具體物理表現(xiàn)形式稱為信號(hào)。信號(hào)是信息的載體，通過(guò)信號(hào)傳遞信息。(１)廣義：信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量。(２)數(shù)學(xué)：信號(hào)可視作一個(gè)或多個(gè)自變量的函數(shù)。*example:聲信號(hào)、光信號(hào)、文字、圖像、電信號(hào)等為了有效地傳播和利用信息，常常需將信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的電信號(hào),可以迅速遠(yuǎn)距離傳輸并且能十分方便的對(duì)其進(jìn)行加工變換。信號(hào)（signal）(１)廣義：信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量(1)正弦信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：信號(hào)舉例:

式中，Um為正弦波正向或負(fù)向最大值，稱為振幅，單位為V（伏特）；

=2f

為角頻率，單位為rad/s（弧度/秒）；f=1/T為頻率，單位為Hz（赫茲）；T=t1t0為周期，單位為s（秒）；

0=t0為初相位，單位為rad（弧度）。由于余弦信號(hào)與正弦信號(hào)的波形變化規(guī)律完全一致，因此常把正弦和余弦信號(hào)均稱為正弦波信號(hào)。正弦信號(hào)是最常用的信號(hào)之一，常用作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、系統(tǒng)與設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào)或信息傳輸?shù)妮d體。(1)正弦信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：信號(hào)舉(2)矩形波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，Um為矩形波正向或負(fù)向最大值；T=t2t0為周期；f=1/T為頻率。通常把矩形波信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)正向值持續(xù)的時(shí)間所占的比例稱為占空比，用Don表示若占空比為50%，則該矩形波稱為方波。矩形波信號(hào)常用作為開(kāi)關(guān)信號(hào)、時(shí)間（時(shí)序）控制信號(hào)等，在數(shù)字系統(tǒng)和設(shè)備中有著較為廣泛的應(yīng)用。(2)矩形波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：(3)鋸齒波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中，Um為鋸齒波正向或負(fù)向最大值；T=t4t0=t5t1為周期；f=1/T為頻率。通常把鋸齒波信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)上升持續(xù)時(shí)間所占的比例稱為占空比，用Dup表示：若占空比為50%，即鋸齒波上升沿與下降沿對(duì)稱，則該鋸齒波稱為三角波。(3)鋸齒波信號(hào)時(shí)域波形如圖所示。該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中矩齒波信號(hào)常用作為掃描信號(hào)等，在視頻顯示系統(tǒng)等設(shè)備中有著較為廣泛的應(yīng)用

矩齒波信號(hào)常用作為掃描信號(hào)等，在視頻顯示系統(tǒng)等設(shè)備中有著較為(4)取樣信號(hào)時(shí)域波形如圖所示，該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：取樣函數(shù)在通信中應(yīng)用很多，是一個(gè)重要的函數(shù)。當(dāng)t=0時(shí)，Sa(t)=1抽樣函數(shù)性質(zhì)：Sa(0)=1Sa(kΠ)=0,k=±1,±2,±3,……(4)取樣信號(hào)時(shí)域波形如圖所示，該信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：取樣函語(yǔ)音信號(hào)的基本特點(diǎn)（1）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般最大為40分貝，實(shí)際由于說(shuō)話人的差別可以達(dá)到60－70分貝。（2）頻率集中在300～3400Hz之間（3）元音幅度較大，有準(zhǔn)周期性；清輔音幅度小，和噪聲特性相似。（4）在長(zhǎng)時(shí)間的語(yǔ)音信號(hào)中有相當(dāng)多的無(wú)信號(hào)區(qū)間，即所謂的語(yǔ)音寂靜區(qū)間音樂(lè)信號(hào)屬于語(yǔ)音信號(hào)范疇。樂(lè)器信號(hào)與普通語(yǔ)音信號(hào)相比，其波形更規(guī)則一些，頻率范圍則更寬，如交響樂(lè)的高音可達(dá)15,000Hz左右。(5)語(yǔ)音聲波經(jīng)過(guò)聲-電轉(zhuǎn)換器（話筒）得到電信號(hào)形式的語(yǔ)音信號(hào)波形如圖所示語(yǔ)音信號(hào)的基本特點(diǎn)（1）語(yǔ)音信號(hào)幅度動(dòng)態(tài)范圍一般最大為40分語(yǔ)音信號(hào):“你好”波形圖.空氣壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)語(yǔ)音信號(hào):“你好”波形圖.空氣壓力隨時(shí)間變化的函數(shù)（6）圖像信號(hào)彩色較黑白包含信息量更大（6）圖像信號(hào)彩色較黑白包含信息量更大無(wú)線電電信號(hào)特點(diǎn):具有時(shí)域特性和頻域特性

時(shí)域:

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。要求傳輸該信號(hào)的電路的時(shí)間特點(diǎn)（如時(shí)間常數(shù)）與之相適應(yīng)。頻域:信號(hào)表示為不同頻率分量的線性組合.對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,用頻域分析法表示較為方便只要已知單頻信號(hào)的響應(yīng),利用迭加定理就可以求總響應(yīng).無(wú)線電電信號(hào)特點(diǎn):具有時(shí)域特性和頻域特性時(shí)域:頻譜:

是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度和相位分布情況，頻譜用圖形表示稱為頻譜圖。頻譜圖：幅頻圖和相頻圖幅頻圖：是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度分布或所包含的頻率成分及其幅度大小的分布情況。信號(hào)頻譜的概念復(fù)雜信號(hào)在頻域表示比較方便頻譜:是指信號(hào)在各個(gè)頻率上的幅度和相位分布情況，頻譜用圖形練習(xí)一.試畫出信號(hào)f（t）的頻譜。

[]]4cos[2cos2cos1)(321pwpww++-++=ttttfω1<ω2<ω3ωAmω1ω2ω31121ω1ω2ω3φn練習(xí)一.試畫出信號(hào)f（t）的頻譜。[]]4cos[2cos1、正弦信號(hào)的頻譜特性單一正弦信號(hào)圖.正弦信號(hào)頻譜圖由圖1.19可見(jiàn)，正弦信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，只有一條譜線,其信號(hào)帶寬為0。U=UmΨ0Ψf1Ψ0f1、正弦信號(hào)的頻譜特性單一正弦信號(hào)圖.正弦信號(hào)頻譜圖由圖1復(fù)雜信號(hào)可以用傅里葉級(jí)數(shù)分解傅立葉的兩個(gè)主要貢獻(xiàn)——周期信號(hào)可表示為諧波關(guān)系的正弦信號(hào)的加權(quán)和。非周期信號(hào)可用正弦信號(hào)的加權(quán)積分表示。通信系統(tǒng)輸入的任一信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,若滿足一定條件,都可根據(jù)傅立葉定理將其展開(kāi)為不同頻率分量的組合。用頻域分析法分析復(fù)雜信號(hào)較為方便。傅立葉:法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、三角級(jí)數(shù)創(chuàng)始人復(fù)雜信號(hào)可以用傅里葉級(jí)數(shù)分解傅立葉的兩個(gè)主要貢獻(xiàn)——傅立葉非正弦周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分解---三角形式周期信號(hào)表達(dá)式:

周期為T的信號(hào)x(t)，在滿足狄里赫利條件時(shí)，其三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為：非正弦周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)分解---三角形式周期信號(hào)表達(dá)式:基波角頻率

FundamentalFrequency其中：余弦分量幅度正弦分量幅度直流分量基波角頻率其中：余弦分量幅度正弦分量幅度直流分量三角形式的傅立葉級(jí)數(shù)的另一種形式:余弦形式n次諧波分量

基波分量三角形式的傅立葉級(jí)數(shù)的另一種形式:余弦形式n次諧波分量基注意:非正弦周期電流、電壓信號(hào)分解成傅里葉級(jí)數(shù)的關(guān)鍵在于求出系數(shù)a0、an、bn

，可以利用函數(shù)的某種對(duì)稱性判斷它包含哪些諧波分量及不包含哪些諧波分量，可使系數(shù)的確定簡(jiǎn)化，給計(jì)算和分析將帶來(lái)很大的方便。如以下幾種周期函數(shù)值得注意：

x(t)為偶函數(shù),波形對(duì)稱于縱軸，如圖X(t)=X(-t)(2)x(t)為奇函數(shù),波形對(duì)稱于原點(diǎn),

如圖x(t)=-x(t)

注意:非正弦周期電流、電壓信號(hào)分解成傅里葉級(jí)數(shù)的關(guān)鍵在于求即偶函數(shù)的三角形式傅里葉級(jí)數(shù)中不含正弦量X(t)為偶函數(shù):X(t)為奇函數(shù)在奇函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)中不會(huì)含有直流與余弦分量，只可能包含正弦分量。即偶函數(shù)的三角形式傅里葉級(jí)數(shù)中不含正弦量X(t)為偶函數(shù):XX(t)為奇諧函數(shù)如果函數(shù)的前半周期波形平移后，與后半周期波形關(guān)于橫軸鏡像對(duì)稱，即滿足，則這種函數(shù)稱為半波對(duì)稱函數(shù)或稱為奇諧函數(shù).0*在奇諧函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)中，只會(huì)含有基波和奇次諧波的正弦、余弦分量，而不會(huì)包含直流和偶次諧波分量。X(t)為奇諧函數(shù)如果函數(shù)的前半周期波形平移后。

練習(xí):找出奇函數(shù)與偶函數(shù)(4)奇諧函數(shù)。練習(xí):找出奇函數(shù)與偶函練習(xí):求矩形波信號(hào)的頻譜特性

矩形波（方波）波形如圖所示，現(xiàn)求其傅里葉級(jí)數(shù)。

分析:此方波為奇函數(shù)，且為奇諧函數(shù).練習(xí):求矩形波信號(hào)的頻譜特性矩形波（方波