高频电子线路绪论精选PPT.ppt

退出关于高频电子线路绪论现在学习的是第1页，共46页退出课程内容及要求课程内容及要求:1、介绍信息传输和处理的基本电路介绍信息传输和处理的基本电路,基本基本 原理和基本分析方法。原理和基本分析方法。2、要求掌握高频发射机、接收机的组成，要求掌握高频发射机、接收机的组成，工作原理和电路设计。工作原理和电路设计。3、介绍和分析了回路、高频小信号放大介绍和分析了回路、高频小信号放大 器、高频功率放大器、正弦波振荡器、器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制、解调、干扰与噪声等调制、解调、干扰与噪声等1.1 通信电子线路概述现在学习的是第2页，共46页退出1、语言与文字语言与文字（最基本的传输手段）（最基本的传输手段）2、光通信光通信（远距离通信，迅速准确）（远距离通信，迅速准确）3、电通信电通信（无线通信、有线通信）（无线通信、有线通信）Maxwell 发现电磁场基本理论发现电磁场基本理论Hertz 实验证明了电磁场理论实验证明了电磁场理论Morse 有线电报有线电报Bell 有线电话有线电话1.2 传输信号的基本方法现在学习的是第3页，共46页退出1、通信系统原理框图、通信系统原理框图2、信号源信号源3、发送设备发送设备4、传输信道传输信道5、接收设备接收设备6、收信装置收信装置1.3 通信系统简介现在学习的是第4页，共46页退出信号源信号源接收设备接收设备发送设备发送设备传输信道传输信道收信装置收信装置1.3 通信系统简介现在学习的是第5页，共46页退出 在实际的通信电子线路中传输的是各种在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号电信号,为此就需要将各种形式的信息转变为此就需要将各种形式的信息转变成电信号。成电信号。常见的信号源有：常见的信号源有：话筒话筒摄象机摄象机各种传感器件各种传感器件1.3.1 信号源现在学习的是第6页，共46页退出发送设备的作用：发送设备的作用：将基带信号变换成适合信道的传输特性将基带信号变换成适合信道的传输特性的信号。的信号。对基带信号进行变换的原因：对基带信号进行变换的原因：由于要传输的信息种类多样，其对应的由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特性各异，这些基带信号往往并基带信号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。不适合信道的直接传输。1.3.2 发送设备现在学习的是第7页，共46页退出 传输信道又称传输媒质，是传输信道的媒传输信道又称传输媒质，是传输信道的媒质。不同的传输信道有不同的传输特性。质。不同的传输信道有不同的传输特性。如：电缆、光缆、无线电波如：电缆、光缆、无线电波传输信道简介：传输信道简介：有线通信信道有线通信信道1.3.3 传输信道无线通信信道无线通信信道现在学习的是第8页，共46页退出1、双绞线、双绞线适用于短距离（小于适用于短距离（小于100m）、）、1Mb/s数据率数据率的通信环境。的通信环境。2、同轴电缆、同轴电缆适用于距离在几百米、带宽小于适用于距离在几百米、带宽小于10Mhz、码、码流率小于流率小于20Mbps的通信环境的通信环境。有线通信信道现在学习的是第9页，共46页退出3、光纤电缆、光纤电缆特点：衰减小（小于特点：衰减小（小于1db/km）、工作频率）、工作频率 高、信息容量大高、信息容量大有线通信信道 现在学习的是第10页，共46页退出无线通信以自由空间为传输媒质：地波与天波无线通信以自由空间为传输媒质：地波与天波一、地波（分为地面波和空间波）一、地波（分为地面波和空间波）1、地面波、地面波 是沿地面传播的无线电波是沿地面传播的无线电波2、空间波、空间波 是在发射天线与接收天线间直线传播的是在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波无线电波,发射天线和接收天线较高，接收点的电发射天线和接收天线较高，接收点的电磁波由直接波和地面反射波合成。磁波由直接波和地面反射波合成。无线通信信道现在学习的是第11页，共46页退出二、天波 经过地面100km至500km的电离层反 射传送到接收点的电磁波 电离层反射的特点：频率越高，吸收能量越小，但频率过高电波会穿透电离层。故频率只限于中短波段300Khz30Mhz。无线通信信道现在学习的是第12页，共46页退出地面波适于长波地面波适于长波空间波适用于超短波，空间波适用于超短波，天波则适用于短波天波则适用于短波散射通信：利用对流层对电波的散射进行通散射通信：利用对流层对电波的散射进行通讯，它适用于超短波以及微波波段的通信，讯，它适用于超短波以及微波波段的通信，通信距离很远。通信距离很远。无线通信信道现在学习的是第13页，共46页退出无线电波段的划分无线电波段的划分波段名称 波长范围 频率范围 频段名称超长波超长波 10,000-100,000m 303kHz 甚低频甚低频VLF长长 波波 1,00010,000m 30030kHz 低频低频LF中中 波波 2001,000m 1500300kHz 中频中频MF中短波中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高频中高频IF短短 波波 1050m 306MHz 高频高频HF米米 波波 110cm 30030MHz 甚高频甚高频VHF分米波分米波 10100cm 3,00300MHz 特高频特高频UHF历米波历米波(微波微波)110cm 303GHz 超高频超高频SHF毫米波毫米波 110mm 30030GHz 极高频极高频EHF亚毫米波亚毫米波1mm以下以下 300GHz以上以上 超极高频超极高频现在学习的是第14页，共46页退出接收设备的作用：接收设备的作用：处理传送过来的信号，并进行处理，以恢复处理传送过来的信号，并进行处理，以恢复发送端的基带信号发送端的基带信号。对接收设备的要求：对接收设备的要求：由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。和失真，接收设备要尽量减少这种失真。1.3.4 接收设备现在学习的是第15页，共46页退出收信装置收信装置 接受设备输出的电信号变换成接受设备输出的电信号变换成 原来形式的信号的装置原来形式的信号的装置。如：还原声音的喇叭还原声音的喇叭恢复图象的显象管恢复图象的显象管1.3.5 收信装置现在学习的是第16页，共46页退出消息信号源放大器调制器高频振荡器谐振放大器或倍频器以调波放大器发射天线接收天线高频放大器本地振荡器混频器中频放大器解调器放大器视频显示器扬声器等等1.4 无线电发射机和接收机现在学习的是第17页，共46页退出无线电如何将声音传送到远方？将将首首先先把把声声音音变变成成电电信信号号，然然后后把把这这种种低低频频电电信信号号装装载载到到高高频频电电振振荡荡上上(即即调调制制)，通通过过与与高高频频电电振振荡荡波波长长相相当当的的天天线线把把信信号号有效的辐射出去。有效的辐射出去。为什么要调制？为什么要调制？从切实可行的天线出发从切实可行的天线出发区别不同的音频信号区别不同的音频信号可实现的回路带宽可实现的回路带宽现在学习的是第18页，共46页退出无线电发射机现在学习的是第19页，共46页退出无线电发射机将将音音频频信信号号“装装载载”到到高高频频振振荡荡中中的的方方法法有有好好几几种种，如如调调频频、调调幅幅、调调相相等等。电电视视中中图图象象是是调调幅幅，伴伴音音是是调调频频。广广播播电电台台中中常常用用的的方法是调幅与调频。方法是调幅与调频。现在学习的是第20页，共46页退出最简单的接收机现在学习的是第21页，共46页退出无线电超外差式接收机现在学习的是第22页，共46页退出常用的信号表示方法常用的信号表示方法1、数学表达式法、数学表达式法如：如：阶越函数阶越函数正弦波正弦波1.5 信号及其频谱 现在学习的是第23页，共46页退出A2、波形表达方式、波形表达方式例如例如：1.5 信号及其频谱t现在学习的是第24页，共46页退出3、频域表示法、频域表示法 根据傅立叶变化的基本原理，任何一个函根据傅立叶变化的基本原理，任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。如果把信号看数都可以用傅立叶级数展开。如果把信号看成一个函数，这就为我们研究信号提供了一成一个函数，这就为我们研究信号提供了一新的方法。通过研究信号的频谱我们可以突新的方法。通过研究信号的频谱我们可以突出在信号传输中存在的主要问题，如信号的出在信号传输中存在的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布变化规律，信号的能量分布1.5 信号及其频谱现在学习的是第25页，共46页退出信号及其频谱 由于任何复杂的信号，都可分解为许由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，因此，所多不同频率的正弦信号之和，因此，所谓谓“频谱频谱”即是指组成信号的各正弦分即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况量按频率分布的情况。为了更直观地了。为了更直观地了解信号的频率组成和特点，我们通常采解信号的频率组成和特点，我们通常采用作图的方法来表示频谱。用频率用作图的方法来表示频谱。用频率f作横作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标，通常称之为频谱图。作纵座标，通常称之为频谱图。现在学习的是第26页，共46页退出1.5 信号及其频谱如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在能量集中在1000Hz左右。左右。电压f/Hz3003400现在学习的是第27页，共46页退出1.5 信号及其频谱一般数字信号的频谱图如下：一般数字信号的频谱图如下：可见，数字信号的频谱是不连续的。可见，数字信号的频谱是不连续的。振幅f现在学习的是第28页，共46页退出脉冲信号的分解现在学习的是第29页，共46页退出脉冲信号的频谱f1表示脉冲重复频率，表示脉冲重复频率，也就是基波频率。也就是基波频率。f3、f5、f7分别表示三、分别表示三、五、七次谐波，在五、七次谐波，在f轴的轴的0点，表示直流点，表示直流分量，这条谱线的长分量，这条谱线的长度表示脉冲直流分量度表示脉冲直流分量（即平衡值）的大小。（即平衡值）的大小。高次谐波的谱线可以高次谐波的谱线可以分布到很高的频率，分布到很高的频率，但其幅度已相当小。但其幅度已相当小。现在学习的是第30页，共46页退出1.6 本课程的特点1、电子信息与通信专业学生必须掌握的一们专 业基础课程。2、它是电路理论、信号与线性系统、低频 电子线路等课程的后继课程。3、在学习这门课程时要注意它与低频电路 理论的不同分析方法和实验测试的不同点。现在学习的是第31页，共46页退出1.64、课程要求：（1）通过学习掌握实际单元电路的分析方法。包括放大、振荡、调谐、调制、变频电 路。（2）整机电路的分析和计算。（3）根据给出的指标完成部分电路的设计。本课程的特点现在学习的是第32页，共46页退出1.7 数字通信系统 传输数字信号的通信系统称为数字通信系传输数字信号的通信系统称为数字通信系统，其原理框图如下图所示：统，其原理框图如下图所示：现在学习的是第33页，共46页退出1.7 数字通信系统 模模拟拟信信号号经经信信源源编编码码和和信信道道编编码码变变成成数数字字基基带带信信号号，发发射射机机将将基基带带信信号号调调制制到到高高频频载载波波上上经经信信道道传传输输到到接接收收端端，接接收收机机还还原原出出数数字字基基带带信信号号，经经信信道道解解码码和和信信源源解解码码还还原原出出模模拟拟基基带带信信号号。用用数数字字基基带带信信号号对对高高频频正正弦弦载载波波进进行行的的调调制制称称数数字字调调制制。根根据据基基带带信信号号控控制制载载波波的的参参数数不不同同，数数字字调调制制通通常常分分为为与与振振幅键控调制，频率键控和相位键控幅键控调制，频率键控和相位键控三种基本方式。三种基本方式。现在学习的是第34页，共46页退出1.7 数字通信系统振振幅幅键键控控：（Amplitude-Amplitude-shiftshift keyingkeying）(ASK)(ASK)载波振幅受基带控制载波振幅受基带控制相相位位键键控控：（phase-shift phase-shift keyingkeying）(PSK)(PSK)载载波波相相位位受受基基带带信信号号控控制制，当当基基带带信信号号p p(t t)=1 1时时，载载波波起起始始相相位位为为0 0，当当p p(t t)=0 0时时载载波起始相位为波起始相位为 现在学习的是第35页，共46页退出1.7 数字通信系统 频频率率键键控控：（Frequency-shift Frequency-shift keyingkeying）(FSK)(FSK)载载波波频频率率受受基基带带信信号号控控制制，当当p p(t t)=1 1时时，载载波波频频率率为为f f1 1；当当p p(t t)=1 1时时，载载波波频频率率为为f f2 2，其其波波形形如如右右图所示：图所示：现在学习的是第36页，共46页退出1.7 数字通信系统数字通信的主要优点：数字通信的主要优点：(1)(1)有有较较强强的的抗抗干干扰扰能能力力，通通过过再再生生中中继继技技术术可可以以消消除除噪噪声声的的积积累累，并并能能对对信信号号传传输输中中因因干干扰扰而而产产生生的的差差错错及及时时发发现现和和纠纠正正，从而提高了信息传输的可靠性。从而提高了信息传输的可靠性。(2)(2)数数字字信信号号便便于于保保密密处处理理，易易于于实实现现保密通信。保密通信。(3)(3)数数字字信信号号便便于于计计算算机机进进行行处处理理，使使通信系统更加通用和灵活。通信系统更加通用和灵活。(4)(4)数数字字电电路路易易于于大大规规模模集集成成，便便于于设设备的微型化备的微型化现在学习的是第37页，共46页退出1.7 数字通信系统数字通信的缺点：数字通信的缺点：数数字字信信号号占占据据频频带带较较宽宽，频频带带利利用用率率低低，但但目目前前采采用用了了一一些些新新的的数数字字调调制制技技术术，不不断断增增大大通通信信容容量量，提提高高频频率率利利用用率率，所以数字通信的发展前景广阔。所以数字通信的发展前景广阔。现在学习的是第38页，共46页退出1.8 现代通信系统 7070年年代代以以前前，通通信信系系统统主主要要是是模模拟拟体体制制，接接收收机机如如前前介介绍绍的的超超外外差差接接收收机机，70807080年年代代无无线线电电通通信信实实现现了了模模拟拟数数字字的的大大转转变变，从从系系统统控控制制（选选台台调调谐谐、音音量量控控制制，均均衡衡控控制制等等）到到信信源源编编码码、信信道道编编码码，以以及及硬硬件件实实现现技技术术都都无无一一例例外外地地实实现现了了数数字字化化。现现代代超超外外差差接接收收机机可可用用下下图图来来表表示示，它是一个模拟与数字的混合系统。它是一个模拟与数字的混合系统。现在学习的是第39页，共46页退出1.8 现代通信系统(软件无线电软件无线电)进进入入9090年年代代后后，通通信信界界开开始始了了一一场场新新的的无无线线电电革革命命，即即从从数数字字化化走走向向了了软软件件化化，软软件件无无线线电电技技术术（software software RadioRadio）应应运运而而生生。支支持持这这场场革革命命的的是是多多种种技技术术的的综综合合，包包括括多多频频段段天天线线和和 RFRF变变换换宽宽带带A/D/AA/D/A转转换换，完完成成IFIF、基基带带、比比特特流流处处理理功功能能的的通通用用可可编编程程处处理理器器等等。软软件件无无线线电电最最初初目目的的是是满满足足军军用用通通信信中中不不同同频频段段，不不同同信信道道调调制制方方式式和和数数据据方方式式的的各各类类电电台台之之间间的的联联网网需需要要，因因为为它它可可以以很很容容易易地地解解决决各各种种接接口口标标准准之之间间的的兼兼容容问问题题，使使得得它它的的优优越越性性很很快快得得到到商商用用通通信信的的青青睐睐，并并且且在在个个人人移移动动通通信信领领域域发发展展迅迅速速。软软件件无无线线电电是是特特指指具具有有用用软软件件实实现现各各种种功功能能特特点点的的无无线线电电台台（如如移移动动通通信信中中的的移移动动电电话话机机、基基站站电电台台、军军用用电电台台等等），它它主主要要由由低低成成本本、高高性性能能的的DSPDSP芯芯片片组组成成。规规范范的的软软件件无无线线电电典典型型结结构构如如下下图图所所示。示。现在学习的是第40页，共46页退出1.8 现代通信系统现在学习的是第41页，共46页退出1.8 现代通信系统 软件无线电的标志：软件无线电的标志：1.1.无无线线通通信信功功能能是是由由软软件件定定义义并并完完成成的的，这这种种完完全全的的可可编编程程能能力力包包括括可可编编程程的的射射频频波波段段、信信道道接接入入方方式式、信信道道调调制制方方式式与与纠纠错错算算法法等等，软软件件无无线线电电区区别别于于软软件件控控制制的的数数字字无无线线电。电。2.2.在尽可能靠近天线的地方使用在尽可能靠近天线的地方使用A/D/AA/D/A转换器，因为转换器，因为信号的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软信号的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软件无线电系统中的件无线电系统中的A/D/AA/D/A转换器已相当靠近天线，从而可对转换器已相当靠近天线，从而可对高频信号进行数字化处理，这也是它与常用的数字通信系统高频信号进行数字化处理，这也是它与常用的数字通信系统的根本区别所在。的根本区别所在。现在学习的是第42页，共46页退出1.8 现代通信系统 软件无线电的特点：软件无线电的特点：1.1.具有完全的可编程性具有完全的可编程性通过安装不同的软件来实现不同的电路功能，通过安装不同的软件来实现不同的电路功能，包括工作模式，系统功能，扩展业务等。包括工作模式，系统功能，扩展业务等。2.2.软件无线电基于软件无线电基于DSPDSP技术技术 系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、调制解调，信道编译的，接口协议与信令处调制解调，信道编译的，接口协议与信令处理，加解密、抗干扰处理，以及网络监控管理，加解密、抗干扰处理，以及网络监控管理。理。现在学习的是第43页，共46页退出1.8 现代通信系统3.3.其有很强的灵活性及可扩充性其有很强的灵活性及可扩充性 可以任意转换信道接入方式，改变调制方可以任意转换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号式或接收不同系统的信号。4.4.具有集中性具有集中性 由于软件无线电结构具有相对集中和统一的由于软件无线电结构具有相对集中和统一的硬件平台，所以多个信道可以享有共同的射硬件平台，所以多个信道可以享有共同的射频前端与宽带频前端与宽带A/D/AA/D/A转换器，从而可以获取转换器，从而可以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。每一信道的相对廉价的信号处理性能。现在学习的是第44页，共46页退出1.8 现代通信系统 由由于于大大规规模模集集成成电电路路的的数数字字无无线线电电和和软软件件无无线线电电收收发发信信机机，其其内内部部的的基基本本功功能能，基基本本原原理理，工工作作流流程程和和电电路路结结构构与与传传统统的的超超外外式式无无线线电电收收发发信信机机并并无无太太大大差差异异，经经典典高高频频电电子子线线路路的的分分析析方方法法与与设设计计思思想想仍仍可可作作为为现现代代无无线线电电新新技技术术的的理理论论基基础础。而而且且，由由于于目目前前器器件件水水平平的的限限制制，软软件件无无线线电电技技术术还还基基本本只只能能在在通通信信系系统统的的基基带带处处理理部部分分得得到到较较好好发发挥挥，还还必必须须采采用用与与传传统统电电路路结结合合的的方方式式进进行行系系统统研研制制。要要超超越越器器件件水水平平的的限限制制，进进行行深深入入的的理理论论研研究究，提提出出新新的的解解决决方方案案和和好好的的算算法法，也也需需要要借借助助于于一一些些经经典典的的通通信信电电路路理理论论。数数字字通通信信中中的的很很多多电电路路功功能能也也基基本本上上用用模模拟拟电电路路实实现现。因因此此，本本门门课课程程中中仍仍以以基基本本模模拟拟通通信信电电子子电路为主要内容进行分析。电路为主要内容进行分析。现在学习的是第45页，共46页退出感谢大家观看现在学习的是第46页，共46页