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)展簡史1.4無線電信號的傳輸理論1.1電子線路的分類包含有源器件的網(wǎng)絡統(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，語音的電信號、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。高頻通常指頻率在300kHz~300MHz的范圍，廣播、電視、短波通信、移動通信等無線電設備都工作在這個頻率范圍之內(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、導航等設備都工作在這個頻率范圍。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：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，它們的輸出響應與器件工作點的選取和輸入信號的大小有關。（下一頁）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)學描述是非線性方程。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，本課程也將采用這種方法。（下一頁）返回1.3通信發(fā)展簡史原始手段有線通信無線通信烽火、旗語電報（1837Morse）電話（1876Bell）電磁波的存在

Maxwell理論Hertz實踐三個里程碑：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60二、通信系統(tǒng)簡介1、通信系統(tǒng)原理框圖信號源發(fā)送設備傳輸信道收信裝置接收設備下一頁2、信號源在實際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號，為此，就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號。常見的信號源有：話筒攝像機各種傳感器件返回3、發(fā)送設備發(fā)送設備的作用：將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的信號。對基帶信號進行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應的基帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。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：衰減小（小于1db/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。適用于長波和超長波。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，通信距離很遠。

無線電波段的劃分

波段名稱波長范圍頻率范圍頻段名稱超長波10,000—100,000m30—3kHz甚低頻VLF長波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、接收設備接收設備的作用：接收傳送過來的信號，并進行處理，以恢復發(fā)送端的基帶信號。接收設備的要求：由于信號在傳輸和恢復的過程中存在著干擾和失真，接收設備要盡量減少這種失真。返回三、無線電信號的產(chǎn)生與發(fā)射無線電發(fā)射機方框圖無線電接收機方框圖四、

信號及其頻譜常用的信號表示方法

1.數(shù)學表達式法如：正弦波u=Asinωt

3.頻域表示法

根據(jù)傅立葉變換的基本原理，任何一個函數(shù)都可以用傅立葉級數(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)律，信號的能量分布等。由于任何復雜的信號，都可分解為許多不同頻率的正弦信號之和，因此，所謂“頻譜”即是指組成信號的各正弦分量按頻率分布的情況。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。用頻率f作橫座標，用信號的各正弦分量的相對振幅作縱座標，通常稱之為頻譜圖。如：下面所示的一般語音信號的頻譜示意圖可以看到語音信號的頻譜是連續(xù)的，其主要能量集中在1000Hz左右。電壓f/Hz3003400一般數(shù)字信號的頻譜圖

可見，數(shù)字信號的頻譜是不