第一讲 前言、绪论.ppt
高频电子线路高频电子线路START信息与通信工程教研室解佳金邮箱：前言前言一、一、通信系列课程之间的相互关系通信系列课程之间的相互关系二、教学目的与要求二、教学目的与要求三、教与学应注意的问题三、教与学应注意的问题四、考核验收四、考核验收物理学电电视视网网广广播播网网电电话话网网模拟通信系统模拟通信系统数字通信系统数字通信系统宽带宽带综合业务数字网综合业务数字网ISDN计计算算机机网网络络数学数学外语外语电路分析电路分析数字电路数字电路低频电路低频电路信号系统信号系统A/DD/A物理学物理学无无线线电电收收发发信信原原理理一、通信系列课程之间的相互关系一、通信系列课程之间的相互关系 调制器调制器变频器变频器振荡器振荡器高频功率放大器高频功率放大器非非线性电路、线性时变电路线性电路、线性时变电路解调器解调器二、教学目的与要求：二、教学目的与要求：本本课课程程是是无无线线通通信信类类专专业业中中的的一一门门重重要要专专业业基基础础课课。其其目目的的是是使使大大家家建建立立无无线线电电通通信信的的基基本本概概念念，理理解解各各单单元元电电路路的的基基本本原原理理，初初步步掌掌握握基基本本分分析析方方法法，为为学学习习通通信信专专业业课课奠定基础。奠定基础。二、教学目的与要求：二、教学目的与要求：具体要求具体要求:1 1、掌掌握握无无线线电电收收、发发信信设设备备的的电电路路组组成成及及无无线电信号传输过程；线电信号传输过程；2 2、理理解解各各单单元元电电路路的的基基本本工工作作原原理理和和主主要要质质量指标；量指标；3 3、了解各单元电路的基本分析方法。、了解各单元电路的基本分析方法。使用教材和主要参考使用教材和主要参考资资料：料：（一）使用教材（一）使用教材高频电子线路高频电子线路 张肃文张肃文 编编 高等教育出版社高等教育出版社（二）主要参考资料（二）主要参考资料高频电路原理与分析高频电路原理与分析 曾兴雯等曾兴雯等 编编 通信电路原理通信电路原理 董在望董在望 主编主编 采用课堂讲授与学生自学两种形式穿采用课堂讲授与学生自学两种形式穿插进行。课堂讲授是指在教学计划学时内插进行。课堂讲授是指在教学计划学时内进行课堂教授基本内容；学生自学是指凡进行课堂教授基本内容；学生自学是指凡是学生自己可以解决的问题，尽量鼓励、是学生自己可以解决的问题，尽量鼓励、启发学生自己解决，培养学生的参与意识启发学生自己解决，培养学生的参与意识和自学能力。和自学能力。三、教与学应注意的问题三、教与学应注意的问题本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 (1)“通信电路通信电路”以以“模拟电路基础模拟电路基础”为其主要为其主要先修课程，先修课程，所以一定要先牢固掌握所以一定要先牢固掌握“模拟电路基础模拟电路基础”中的基本概念、中的基本概念、原理、原理、电路组成和分析方法，电路组成和分析方法，才才能进一步学好本课程。能进一步学好本课程。另外，另外，“信号与系统信号与系统”课程课程中的傅里叶频谱分析方法、线性系统的拉氏变换法等中的傅里叶频谱分析方法、线性系统的拉氏变换法等有关内容也是有关内容也是“通信电路通信电路”的理论分析基础。的理论分析基础。(2)除了高频小信号放大电路和满足一定条件下除了高频小信号放大电路和满足一定条件下的反馈控制电路可以看成是线性电路，的反馈控制电路可以看成是线性电路，采用线性电路采用线性电路的分析方法进行处理外，的分析方法进行处理外，通信系统中的绝大多数功能通信系统中的绝大多数功能电路则属于非线性电路。电路则属于非线性电路。本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 对非线性电路进行严格的数学分析需要建立和求解非对非线性电路进行严格的数学分析需要建立和求解非线性微分方程，线性微分方程，因而是非常困难的，因而是非常困难的，有时甚至是不有时甚至是不可能的。可能的。采用了一些工程上的近似分析和求解的方法，采用了一些工程上的近似分析和求解的方法，如折线法、如折线法、幂级数法等。幂级数法等。本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 (3)采采用用计计算算机机辅辅助助设设计计（CAD）的的方方法法可可以以对对各各种种功功能能电电路路进进行行近近似似仿仿真真分分析析和和设设计计。这这方方面面的的软软件较多，件较多，如如multisim等。等。(4)本课程是一门实践性很强的课程。本课程是一门实践性很强的课程。各种功能各种功能电路的理论学习必须和相应的实验结合起来，电路的理论学习必须和相应的实验结合起来，才能真才能真正领会和掌握，正领会和掌握，同时也不会感到抽象和枯燥。同时也不会感到抽象和枯燥。由于由于通信电路的工作频率较高，通信电路的工作频率较高，受元器件和引线分布参数受元器件和引线分布参数及各种高频干扰影响较大，及各种高频干扰影响较大，因此制作和调试电路时比因此制作和调试电路时比较困难。较困难。本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 (5)在一个通信系统中，在一个通信系统中，各种功能电路相互之各种功能电路相互之间是有一定影响的，间是有一定影响的，所以在分析单个电路的工作原所以在分析单个电路的工作原理和性能时，理和性能时，不仅要考虑该电路本身，不仅要考虑该电路本身，还要考虑其还要考虑其相邻电路对它的影响，相邻电路对它的影响，弄清楚该电路在整个系统中弄清楚该电路在整个系统中的位置和作用。的位置和作用。也就是说，也就是说，要带着系统的观点来看要带着系统的观点来看待其中每一个单元电路，待其中每一个单元电路，这样才能掌握整个系统的这样才能掌握整个系统的工作原理和性能。工作原理和性能。本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 绪绪 论论v无线电通信的发展历史无线电通信的发展历史v通信的一般知识通信的一般知识v无线通信系统的基本工作原理无线通信系统的基本工作原理v发送设备和接收设备的基本发送设备和接收设备的基本组成组成v无线电波的基本特点无线电波的基本特点主要内容：主要内容：1 1、无线电通信发展简史无线电通信发展简史信息传输是人类社会生活的重要内容。信息传输是人类社会生活的重要内容。古代的烽火到近代的旗语都是人们寻求快速远距古代的烽火到近代的旗语都是人们寻求快速远距离通信的手段。离通信的手段。1837年，年，莫尔斯莫尔斯（美）发明了电报，创造了莫尔（美）发明了电报，创造了莫尔斯电码，开始了通信的新纪元。斯电码，开始了通信的新纪元。1864年，年，麦克斯韦麦克斯韦总结了前人的科学成果，提出总结了前人的科学成果，提出电磁波学说。电磁波学说。1876年，年，贝尔贝尔（英）发明了电话，能够直接将（英）发明了电话，能够直接将语言信号变为电能沿导线传送。语言信号变为电能沿导线传送。1 1、无线电通信发展简史无线电通信发展简史1895年，年，马可尼马可尼（意）、（意）、波波夫波波夫（俄）分别成功（俄）分别成功实现了无线电信号的传输，标志着进入无线通信的实现了无线电信号的传输，标志着进入无线通信的时代。时代。1904年，年，弗莱明弗莱明（英）发明电子二极管，标志着（英）发明电子二极管，标志着进入无进入无 线电电子学时代线电电子学时代。1907年，年，德德福雷斯特福雷斯特（美）发明了电子三极管，（美）发明了电子三极管，是电子技术发展史上第一个重要里程碑。是电子技术发展史上第一个重要里程碑。1948年，年，肖克利肖克利（美）等人发明了晶体三极管（美）等人发明了晶体三极管,是电子技术发展史上第二个重要里程碑。是电子技术发展史上第二个重要里程碑。1 1、无线电通信发展简史无线电通信发展简史20世纪世纪60年代，中、大规模乃至超大规模集成电年代，中、大规模乃至超大规模集成电 路的不断涌现，是电子技术发展史上第三个重要里路的不断涌现，是电子技术发展史上第三个重要里 程碑。程碑。1958年美国制成了第一块集成电路。年美国制成了第一块集成电路。1967年研制成大规模集成（年研制成大规模集成（LSI）电路。）电路。1978年研制成超大规模集成（年研制成超大规模集成（VLSI）电路，从）电路，从此电子技术进入了微电子技术时代。此电子技术进入了微电子技术时代。2、无线电通信的一般知识、无线电通信的一般知识l信息（信息（i）：是用以消除不确定性的东西。）：是用以消除不确定性的东西。l消息（消息（m）:是代表信息的符号。如语言、文是代表信息的符号。如语言、文字字 图象、数据等图象、数据等l电信号（电信号（s）：是消息的一种表达方式，通过信）：是消息的一种表达方式，通过信号传递消息。号传递消息。l通信：由一地向另一地传递消息；通信的目的通信：由一地向另一地传递消息；通信的目的是传递信息。是传递信息。2、无线电通信的一般知识、无线电通信的一般知识l通信系统：实现消息传输的系统；通信系统：实现消息传输的系统；l无线电通信系统：利用空间电磁波的传播来传无线电通信系统：利用空间电磁波的传播来传递信息。递信息。l有线电通信系统：利用导线来传递信息。有线电通信系统：利用导线来传递信息。l光纤电通信系统：利用光导纤维来传递信息。光纤电通信系统：利用光导纤维来传递信息。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理输输 入入 变变 换换 器器 输入转换器主要任务是将发信者提供的输入转换器主要任务是将发信者提供的非电量消非电量消 息息（如声音、景物等）变换为（如声音、景物等）变换为电信号电信号，它能反映待，它能反映待 发的全部信息，通常具有发的全部信息，通常具有“低通型低通型”频谱结构，故频谱结构，故称称 为为基带信号基带信号。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理发送设备发送设备 发送设备主要有两大任务发送设备主要有两大任务:一是一是调制调制,二是二是放大。放大。所谓所谓调制调制，就是将基带信号变换成适合信道，就是将基带信号变换成适合信道传输的频带信号。它是利用基带信号去控制载波传输的频带信号。它是利用基带信号去控制载波信号的某一参数，让该参数随基带信号的大小而信号的某一参数，让该参数随基带信号的大小而线形变化的处理过程。线形变化的处理过程。所谓所谓放大放大，是指对调制信号和已调信号的电压，是指对调制信号和已调信号的电压和功率放大、滤波等处理过程，以保证送入信道和功率放大、滤波等处理过程，以保证送入信道足够大的已调信号功率。足够大的已调信号功率。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理信信 道道信道是连接发、收两端的信号通道，又称传输媒信道是连接发、收两端的信号通道，又称传输媒 介。通信系统中应用的信道可分为两大类：有线信介。通信系统中应用的信道可分为两大类：有线信 道（如架空明线，电缆，波导，光缆等）和无线信道（如架空明线，电缆，波导，光缆等）和无线信 道（如海水，地球表面，自由空间等）。不同的信道（如海水，地球表面，自由空间等）。不同的信 道有不同的传输特性，相同媒介对不同频率的信号道有不同的传输特性，相同媒介对不同频率的信号 传输特性也是不同的。传输特性也是不同的。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理接接 收收 设设 备备 接受设备的任务是将信道传送过来的已调信号进接受设备的任务是将信道传送过来的已调信号进 行处理，以恢复出与发送端相一致的基带信号，这行处理，以恢复出与发送端相一致的基带信号，这 种从已调波中恢复基带信号的处理过程种从已调波中恢复基带信号的处理过程,称为称为解调解调。显然解调是调制的反过程。显然解调是调制的反过程。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理在模拟通信系统中，需要两种变换：在模拟通信系统中，需要两种变换：第一种变换：发送端的连续消息要变换成原始电信第一种变换：发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收到的信号要反变换成原始连续信号。号，接收端收到的信号要反变换成原始连续信号。第二种变换：调制和解调第二种变换：调制和解调为什么要有调制与解调的变换呢？为什么要有调制与解调的变换呢？为什么要进行调制？为什么要进行调制？1)天线尺寸天线尺寸 天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波长长的的1/101），信号才能被天线有效的辐射），信号才能被天线有效的辐射出去。对于音频范围出去。对于音频范围20Hz20kHz来说，这样来说，这样的天线不可能实现。的天线不可能实现。2)信号选择信号选择 如果直接发射，多家电台的发射信号频率范如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。围大致相同，接收机无法区分。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理调制的好处：调制的好处：只有馈送到天线上的信号波长与天线的尺寸只有馈送到天线上的信号波长与天线的尺寸可以相比拟时可以相比拟时,天线才能有效地向外辐射和接收天线才能有效地向外辐射和接收电磁波；能改变信号的频谱结构电磁波；能改变信号的频谱结构,实现一个信道的实现一个信道的频分多址。频分多址。3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理调制的分类调制的分类:模拟信号调制模拟信号调制数字信号调制数字信号调制振幅调制振幅调制频率调制频率调制相位调制相位调制（AMAM）（FMFM）（PMPM）振幅键控振幅键控频率键控频率键控相位键控相位键控（ASKASK）（FSKFSK）（PSKPSK）3、无线通信系统的基本工作原理、无线通信系统的基本工作原理4、发送设备和接收设备的基本组成、发送设备和接收设备的基本组成无线无线数字数字频带传输发送、频带传输发送、接收系统方框图接收系统方框图 5、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点 通信系统的种类较多，通信系统的种类较多，包括电话、包括电话、电报、电报、导航、导航、广播、广播、电视等；电视等；涉及到的频率范围较宽，涉及到的频率范围较宽，从几十千从几十千赫兹到几百吉赫兹。赫兹到几百吉赫兹。通常把这一频段称为射频通常把这一频段称为射频（Radio Frequency）。）。根据不同频率电磁波的传播特点，根据不同频率电磁波的传播特点，可以将其分为多个通信频段可以将其分为多个通信频段5、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点波段名称波段名称波长范围波长范围频段名称频段名称频率范围频率范围主要用途主要用途长波长波LW103104m低频低频(LF)30300kHz长距离点与点通信长距离点与点通信中波中波MW102103m中频中频(MF)3003000kHz广播、船舶、飞行通信广播、船舶、飞行通信短波短波SW10102m高频高频(HF)330MHz短波广播、军事通信短波广播、军事通信米波米波110m甚甚高频高频(VHF)30300MHz电视、调频广播、雷达电视、调频广播、雷达分米波分米波110dm特特高频高频(UHF)3003000MHz电视、雷达、移动通信电视、雷达、移动通信厘米波厘米波110cm超高频超高频(SHF)330GHz雷达、中继、卫星通信雷达、中继、卫星通信毫米波毫米波110mm极极高频高频(EHF)30300GHz射电射电天文、卫星、雷达天文、卫星、雷达5、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点 其中，其中，较低频段的无线电波（长波和中波）主要较低频段的无线电波（长波和中波）主要采用地波方式传播，采用地波方式传播，较高频段的无线电波（短波）主较高频段的无线电波（短波）主要采用天波（电离层反射）方式传播，要采用天波（电离层反射）方式传播，而更高频段的而更高频段的无线电波则以直线传播为主。无线电波则以直线传播为主。5、无线电波的基本特点、无线电波的基本特点1.5MHz以下的以下的电磁波主要沿电磁波主要沿地表传播地表传播,称称为为地波地波 1.530MHz的的电磁波，主要电磁波，主要靠天空中电离靠天空中电离层的折射和反层的折射和反射传播，称为射传播，称为天波天波30MHz以上的电以上的电磁波主要沿空间磁波主要沿空间直线传播，称为直线传播，称为空间波空间波 小小 结结v无线通信系统的基本工作原理无线通信系统的基本工作原理v发送设备和接收设备的基本发送设备和接收设备的基本组成组成重点：重点：
