高頻電子線路 第一章 緒論課件

第一章緒論1.1電子線路的分類1.2線性與非線性電子線路1.3通信發(fā)展簡(jiǎn)史1.4無線電信號(hào)的傳輸理論1.1電子線路的分類包含有源器件的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為電子線路。一、電子線路按照工作頻率可分成：低頻電子線路、高頻電子線路和微波電子線路。低頻通常指頻率低于300kHz的范圍，語(yǔ)音的電信號(hào)、生物電信號(hào)、地震電信號(hào)、機(jī)械振動(dòng)的電信號(hào)等都屬于這個(gè)范圍。高頻通常指頻率在300kHz~300MHz的范圍，廣播、電視、短波通信、移動(dòng)通信等無線電設(shè)備都工作在這個(gè)頻率范圍之內(nèi)。微波泛指頻率高于300MHz以上的范圍，衛(wèi)星電視、微波中繼通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等設(shè)備都工作在這個(gè)頻率范圍。線性電路是用線性代數(shù)方程、線性微分方程或線性差分方程來描述。非線性電路是用非線性代數(shù)方程、非線性微分方程、非線性差分方程來描述的。本課程主要研究高頻、模擬、非線性、時(shí)變電子線路。1.2線性與非線性電子線路線性電路與非線性電路的特點(diǎn)：第一，非線性電子線路不具有疊加性和均勻性，不適用疊加定理。第二，在穩(wěn)定狀態(tài)之下，非線性電子線路輸出變量中包含有輸入變量中不具有的頻率成分。（下圖）第三，處于非線性狀態(tài)工作的有源器件，它們的輸出響應(yīng)與器件工作點(diǎn)的選取和輸入信號(hào)的大小有關(guān)。（下一頁(yè)）第四，描述非線性器件特性的參量有三種：一是靜態(tài)參量，也稱為直流參量；二是動(dòng)態(tài)參量，也稱為交流參量；三是折合參量，也稱為平均參量。用這三種參量綜合起來描述一個(gè)非線性器件的工作狀態(tài)。（下圖）第五，非線性電子線路的數(shù)學(xué)描述是非線性方程。二階以上的非線性微分方程還沒有實(shí)用的求解方法。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。（下一頁(yè)）返回1.3通信發(fā)展簡(jiǎn)史原始手段有線通信無線通信烽火、旗語(yǔ)電報(bào)（1837Morse）電話（1876Bell）電磁波的存在

Maxwell理論Hertz實(shí)踐三個(gè)里程碑：①Leedeforest發(fā)明電子三極管1907②W.Shockley發(fā)明晶體三極管1948③集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn)20世紀(jì)60二、通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、通信系統(tǒng)原理框圖信號(hào)源發(fā)送設(shè)備傳輸信道收信裝置接收設(shè)備下一頁(yè)2、信號(hào)源在實(shí)際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號(hào)，為此，就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常見的信號(hào)源有：話筒攝像機(jī)各種傳感器件返回3、發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的作用：將基帶信號(hào)變換成適合信道的傳輸特性的信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)特性各異，這些基帶信號(hào)往往并不適合信道的直接傳輸。返回1.雙絞線適用于短距離（小于100m）、1Mb/s數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。2.同軸電纜適用于距離在幾百米、帶寬小于10Mhz、碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。3.光纖電纜特點(diǎn)：衰減?。ㄐ∮?db/km）、工作頻率高、信息容量大（1）、有線通信信道（2）、無線通信信道無線通信的傳輸媒質(zhì)是自由空間。電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自由空間到達(dá)接收天線的傳播途徑可分為兩大類：地波和天波。地波（分為地面波和空間波）1.地面波就是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。適用于長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波。2.空間波是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波,發(fā)射天線和接收天線較高，接收點(diǎn)的電磁波由直接波和地面反射波合成。適用于超短波。散射通信利用對(duì)流層對(duì)電波的散射進(jìn)行通訊，它適用于超短波以及微波波段的通信，通信距離很遠(yuǎn)。

無線電波段的劃分

波段名稱波長(zhǎng)范圍頻率范圍頻段名稱超長(zhǎng)波10,000—100,000m30—3kHz甚低頻VLF長(zhǎng)波1,000—10,000m300—30kHz低頻LF中波200—1,000m1500—300kHz中頻MF中短波50—200m6,000—1,500kHz中高頻IF短波10—50m30—6MHz高頻HF米波1—10cm300—30MHz甚高頻VHF分米波10—100cm3,00—300MHz特高頻UHF厘米波(微波)1—10cm30—3GHz超高頻SHF毫米波1—10mm300—30GHz極高頻EHF亞毫米波1mm以下300GHz以上超極高頻返回5、接收設(shè)備接收設(shè)備的作用：接收傳送過來的信號(hào)，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號(hào)。接收設(shè)備的要求：由于信號(hào)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。返回三、無線電信號(hào)的產(chǎn)生與發(fā)射無線電發(fā)射機(jī)方框圖無線電接收機(jī)方框圖四、

信號(hào)及其頻譜常用的信號(hào)表示方法

1.數(shù)學(xué)表達(dá)式法如：正弦波u=Asinωt

3.頻域表示法

根據(jù)傅立葉變換的基本原理，任何一個(gè)函數(shù)都可以用傅立葉級(jí)數(shù)展開。如果把信號(hào)看成一個(gè)函數(shù)，這就為我們研究信號(hào)提供了一種新的方法。通過研究信號(hào)的頻譜我們可以突出在信號(hào)傳輸中存在的主要問題，如信號(hào)的變化規(guī)律，信號(hào)的能量分布等。由于任何復(fù)雜的信號(hào)，都可分解為許多不同頻率的正弦信號(hào)之和，因此，所謂“頻譜”即是指組成信號(hào)的各正弦分量按頻率分布的情況。為了更直觀地了解信號(hào)的頻率組成和特點(diǎn)，我們通常采用作圖的方法來表示頻譜。用頻率f作橫座標(biāo)，用信號(hào)的各正弦分量的相對(duì)振幅作縱座標(biāo)，通常稱之為頻譜圖。如：下面所示的一般語(yǔ)音信號(hào)的頻譜示意圖可以看到語(yǔ)音信號(hào)的頻譜是連續(xù)的，其主要能量集中在1000Hz左右。電壓f/Hz3003400一般數(shù)字信號(hào)的頻譜圖

可見，數(shù)字信號(hào)的頻譜是不