高频电子线路资料.pptx

会计学1高频电子线路资料高频电子线路资料第1页/共28页 参考书目参考书目1.1.高高频频电电子子线线路路阳阳昌昌汉汉 主主编编 高高等等教教育育出出版版社社 20062006年年2 2月第月第1 1版。版。2.2.高高频频电电子子线线路路第第二二版版 胡胡宴宴如如 主主编编 高高等等教教育出版社育出版社 20002000年年4 4月。月。3.3.高高频频电电子子线线路路学学习习指指导导阳阳昌昌汉汉 主主编编 高高等等教教育出版社育出版社 20062006年年7 7月第月第1 1版。版。第2页/共28页一一、本本课课程程的的地地位位：电电子子信信息息科科学学与与技技术术专专业业的的重要专业基础课之一。重要专业基础课之一。二二、本本课课程程的的性性质质特特点点：课课程程主主要要研研究究模模拟拟通通信信功功能能电电路路的的基基本本原原理理及及其其实实现现的的方方法法；以以通通信信系统为主线贯穿整个功能电路。系统为主线贯穿整个功能电路。三三、先先修修课课程程：电电磁磁学学、电电路路分分析析、模模拟拟电电子子技术基础。技术基础。第3页/共28页 第一章第一章 绪绪 论论 本章教学基本要求本章教学基本要求一、了解课程的研究对象一、了解课程的研究对象二、了解无线电发送设备和无线电接收设备二、了解无线电发送设备和无线电接收设备的基本组成的基本组成三、了解无线电传输信道的传输方式及特点三、了解无线电传输信道的传输方式及特点第4页/共28页 第一节第一节 高频电路课程的研究对象高频电路课程的研究对象一一、研研究究对对象象是是：通通信信系系统统中中的的发发送送设设备备和和接接收收设设备备的各种高频电路的功能、原理和基本组成。的各种高频电路的功能、原理和基本组成。高频高频 是指本课程讨论的功能电路的特点是指本课程讨论的功能电路的特点:工作频率范围工作频率范围 (100KHz-100MHz)(100KHz-100MHz)；有源器件的极间电容不能忽略，必须考虑电路分布有源器件的极间电容不能忽略，必须考虑电路分布电容的影响电容的影响 功能功能 是指基本电路能够完成的是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换信号传输和信号变换的工作任务的工作任务第5页/共28页例例1 1 高频小信号放大器高频小信号放大器第一节第一节 高频电路课程的研究对象高频电路课程的研究对象第6页/共28页第一节第一节 高频电路课程的研究对象高频电路课程的研究对象例例2 2 普通调幅波调制电路普通调幅波调制电路第7页/共28页二、二、通信系统通信系统1.1.通信系统的基本组成（方框图）通信系统的基本组成（方框图）输输 入入变换器变换器发发 送送设设 备备 信信 道道接接 收收设设 备备输输 出出变换器变换器信源信源基带信号基带信号基带信号基带信号已调已调信号信号已调已调信号信号第一节第一节 高频电路课程的研究对象高频电路课程的研究对象中的有关高频功能电路是高频电子线路的研究对象。中的有关高频功能电路是高频电子线路的研究对象。第8页/共28页 第二节第二节 无线电发送设备的组成及原理无线电发送设备的组成及原理一、无线电发送设备的组成一、无线电发送设备的组成1 1无无线线电电发发送送是是以以自自由由空空间间为为传传输输信信道道，通通常常把把需需传送的信息变换成电信号传送到远方的接收点。传送的信息变换成电信号传送到远方的接收点。2 2信息传输通常应满足的两个基本要求：信息传输通常应满足的两个基本要求：希望传送距离远；希望传送距离远；要能够实现多路传输要能够实现多路传输。两个概念两个概念:基带信号；基带信号；调调 制。制。第9页/共28页第10页/共28页调幅广播发射机方框图如下：调幅广播发射机方框图如下：主振器主振器缓冲器缓冲器 高放高放调制器调制器 高高 频频 功功 放放 声声 电电 变变 换换 器器前前 置置放大器放大器低低 频频放大器放大器低频部分低频部分高频部分高频部分第二节第二节 无线电发送设备的组成及原理无线电发送设备的组成及原理第11页/共28页主振器主振器缓冲器缓冲器 高放高放调制器调制器 高高 频频 功功 放放 声声 电电 变变 换换 器器前前 置置放大器放大器低低 频频放大器放大器第二节第二节 无线电发送设备的组成及原理无线电发送设备的组成及原理第12页/共28页 声电变换器产生的低频电信号声电变换器产生的低频电信号经前置放大器、低频放大器放大为经前置放大器、低频放大器放大为:二、无线电发送设备的工作原理二、无线电发送设备的工作原理 调制器输出为：调制器输出为：主振器产生的高频等幅振荡经过缓冲器、高频放大器作为主振器产生的高频等幅振荡经过缓冲器、高频放大器作为 高频载波电压：高频载波电压：经高频功率放大器送发射天线辐射至自由空间。经高频功率放大器送发射天线辐射至自由空间。第二节第二节 无线电发送设备的组成及原理无线电发送设备的组成及原理第13页/共28页 第三节第三节 无线电接收设备的组成及原理无线电接收设备的组成及原理 无线电接收过程无线电接收过程（正好和发送过程相反）的基本任务是（正好和发送过程相反）的基本任务是将通过天空将通过天空传来的电磁波接收下来，并从中取出需传来的电磁波接收下来，并从中取出需要接收的信息信号。要接收的信息信号。高频调谐高频调谐 放大器放大器 混频器混频器 中中 频频 放大器放大器 解调器解调器 本本 机机 振荡器振荡器超外差接收机原理框图超外差接收机原理框图第14页/共28页 无线电波段的划分和无线电波的传播无线电波段的划分和无线电波的传播 无线电波段的划分无线电波段的划分信号的频率信号的频率 与其波长与其波长 的关系：的关系：第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式第15页/共28页第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式一、无线传输信道一、无线传输信道 地球表层地球表层、电离层电离层、自由空间和水自由空间和水。二、无线电波的频率（或波长）不同，其传播方式、二、无线电波的频率（或波长）不同，其传播方式、传播距离和传播特点也不相同。传播距离和传播特点也不相同。三、电波在信道中传播的主要方式可分为三种：三、电波在信道中传播的主要方式可分为三种：1.1.地波（绕射）传播地波（绕射）传播：沿地表传播。：沿地表传播。2.2.天波传播（反射和折射）：天波传播（反射和折射）：利用电离层的反射和利用电离层的反射和折射来实现传播的。折射来实现传播的。3.3.直线（视距）传播直线（视距）传播：电波在天线间沿着直线传播。：电波在天线间沿着直线传播。第16页/共28页第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式 第17页/共28页频带频带 波波 长长名名 称称 主要传主要传播方式播方式 典典 型型 用用 途途 3030300Hz300Hz10104 410103 3kmkm特低频特低频 水下通信；电报水下通信；电报 0.30.33kHz3kHz10103 310102 2kmkm 音频音频 地波地波 数据终端；实线电话数据终端；实线电话 3 330kHz30kHz10102 210101 1kmkm 甚低频（超甚低频（超长波长波）地波地波远距导航；声呐；电远距导航；声呐；电报；电话；频率标准报；电话；频率标准 30-30-300kHz300kHz10101 110100 0kmkm 低频低频（长波）（长波）地波地波导航系统；航标信号；导航系统；航标信号；电报通信电报通信 表表1-1 1-1 无线电波的频段、传播方式与用途无线电波的频段、传播方式与用途第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式第18页/共28页频带频带 波波 长长名名 称称 主要传主要传播方式播方式 典典 型型 用用 途途 0.3-30.3-3MHzMHz 10103 3-10-102 2 m m 中频中频（中波中波）地波地波或或天波天波 调幅广播；舰船无线电调幅广播；舰船无线电通信；测向；遇险呼救通信；测向；遇险呼救 3-303-30MHzMHz10102 2-10-101 1 m m 高频高频（短波短波）天波天波或或地波地波 调幅广播；短波通信；调幅广播；短波通信；飞机与舰船通信；岸与飞机与舰船通信；岸与舰船通信舰船通信；国际定点通国际定点通信；军用通信；信；军用通信；30-30030-300MHzMHz10101 1-10-100 0 m m 甚高频甚高频（超短波超短波）直线直线传播传播电视广播；调频广播；电视广播；调频广播；航空通信；导航设备；航空通信；导航设备；车辆通信车辆通信 第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式第19页/共28页频带频带 波波 长长名名 称称 主要传播主要传播方式方式 典典 型型 用用 途途 0.3-30.3-3GHzGHz 10102 2-10-101 1cmcm 特高频特高频（分米波）（分米波）直线传播直线传播电电视视广广播播；雷雷达达；遥遥控控遥遥测测；导导航航；卫卫星星通通信信；移移动动通通信信；无线电测高无线电测高3-303-30GHzGHz 10101 1-10-100 0cmcm 超高频超高频（厘米波）（厘米波）直线传播直线传播卫卫星星通通信信；空空间间通通信信；微微波波接接力；机载雷达；气象雷达力；机载雷达；气象雷达 30-30-300300GHzGHz 10101 1-10-100 0mmmm 极高频极高频（毫米波）（毫米波）直线传播直线传播雷雷达达着着陆陆系系统统；射射电电天天文文；铁铁路设施；路设施；科学研究科学研究 300-300-30003000GHzGHz 10100 0-0.1-0.1mmmm 超极高频超极高频（亚毫米波）（亚毫米波）直线传播直线传播 科学研究科学研究 3-3003-300THzTHz1001001 1 mm 光波光波直线直线传播传播 光纤通信光纤通信 第四节第四节 无线信道及传播方式无线信道及传播方式第20页/共28页思考题与习题思考题与习题1-11-1 为什么在无线电通信中要使用为什么在无线电通信中要使用“载波载波”发射，其作用是什么？发射，其作用是什么？答：答：一些需要传送的信息转变成电信号后，其主要频率成分在低频范围。将这些一些需要传送的信息转变成电信号后，其主要频率成分在低频范围。将这些低频范围的电信号直接发射出去，有两个问题难以解决：一是无选择性、互相干低频范围的电信号直接发射出去，有两个问题难以解决：一是无选择性、互相干扰、不能实现多路通信；二是因为当电信号频率低时，需要特长的发射天线。因扰、不能实现多路通信；二是因为当电信号频率低时，需要特长的发射天线。因此，此，在无线电通信中要使用在无线电通信中要使用“高频载波高频载波”发射，其作用是发射天线的尺寸小；不发射，其作用是发射天线的尺寸小；不同的电台采用不同的载频，就容易多路同时发送，实现多路通信。同的电台采用不同的载频，就容易多路同时发送，实现多路通信。1-21-2 在无线电通信中为什么要采用在无线电通信中为什么要采用“调制调制”与与“解调解调”，各自的作用是什么？，各自的作用是什么？答答：“调制调制”是发射机的主要功能。是发射机的主要功能。所谓调制是用需传送的信息（基带信号）去所谓调制是用需传送的信息（基带信号）去控制载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的信息成线性关系变化。因为载控制载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的信息成线性关系变化。因为载波信号相当于运载工具，其频率为高频、超高频甚至是微波，其频率很高。若采波信号相当于运载工具，其频率为高频、超高频甚至是微波，其频率很高。若采用无线发射，其天线尺寸可以很小。用无线发射，其天线尺寸可以很小。“解调解调”是接收机的主要功能。所谓解调是将收到的已调波的原信号取出来。是接收机的主要功能。所谓解调是将收到的已调波的原信号取出来。第21页/共28页1-3 1-3 计算机通信中应用的计算机通信中应用的“调制解调调制解调”与无线电通信中的与无线电通信中的“调制解调调制解调”有什么异同点有什么异同点？答：答：计算机通信中传送的是数字信号，它的调制器的主要作用是波形变换，它将基带计算机通信中传送的是数字信号，它的调制器的主要作用是波形变换，它将基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。解调器的作用是波形识别，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字解调器的作用是波形识别，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。信号。计算机通信中应用的计算机通信中应用的“调制解调调制解调”与无线电通信中的与无线电通信中的“调制解调调制解调”的相同之的相同之处是都有调幅、调频和调相。处是都有调幅、调频和调相。计算机通信中传送的基带信号是数字基带信号，无线电通信中传送的基带信计算机通信中传送的基带信号是数字基带信号，无线电通信中传送的基带信号是模拟基带信号。号是模拟基带信号。1-41-4 试说明模拟信号和数字信号的特点，它们之间的相互转换应采用什么器件实现？试说明模拟信号和数字信号的特点，它们之间的相互转换应采用什么器件实现？答：答：信号的某一参量（如连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽度、位置等）信号的某一参量（如连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽度、位置等）可以取无限多数值，且直接与信息对应的称模拟信号。其特点是信号连续变化。可以取无限多数值，且直接与信息对应的称模拟信号。其特点是信号连续变化。信号的某一参量只能取有限值，并且常常不直接与信息相对应的信号，称为信号的某一参量只能取有限值，并且常常不直接与信息相对应的信号，称为数字信号。其特点是离散（不连续）的。数字信号。其特点是离散（不连续）的。数字信号转换成模拟信号用数字信号转换成模拟信号用D/AD/A变换，模拟信号转换成数字信号用变换，模拟信号转换成数字信号用A/DA/D变换。变换。第22页/共28页1-51-5 理解理解“功能功能”电路的功能的含义，说明掌握功能电路的功能在开发电子系统电路的功能的含义，说明掌握功能电路的功能在开发电子系统中有什么好处。中有什么好处。答答：“功能功能”是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。高频功能电路可以用不同的器件和不同的电路形式构成。其功能和输入、输高频功能电路可以用不同的器件和不同的电路形式构成。其功能和输入、输出频谱的关系不会因不同器件或不同的电路形式而改变。出频谱的关系不会因不同器件或不同的电路形式而改变。大规模集成电路通常是由多个不同功能电路组成的，掌握了基本功能电路的大规模集成电路通常是由多个不同功能电路组成的，掌握了基本功能电路的功能，对了解和应用集成电路设计较复杂或大的电子系统是有利的。功能，对了解和应用集成电路设计较复杂或大的电子系统是有利的。1-61-6 理解地波传播、天波传播和直线传播的无线电信号传播的主要方式，它们主理解地波传播、天波传播和直线传播的无线电信号传播的主要方式，它们主要的传送频率范围是什么？要的传送频率范围是什么？答：答：地波（绕射）传播是电波沿着地球弯曲表面传播。长波（地波（绕射）传播是电波沿着地球弯曲表面传播。长波（101101100km100km）和）和中波（中波（103-102 m103-102 m）范围的电波适合绕射方式传播。）范围的电波适合绕射方式传播。天波传播（反射和折射）是利用电离层的反射和折射来实现传播的。短波（天波传播（反射和折射）是利用电离层的反射和折射来实现传播的。短波（3-30MHz3-30MHz）信号主要是利用电离层的反射和折射来实现传播。）信号主要是利用电离层的反射和折射来实现传播。直线（视距）传播是电波在天线间沿着直线传播。直线（视距）传播是电波在天线间沿着直线传播。频率较高的超短波频率较高的超短波（30-300MHz30-300MHz）及更高频率（）及更高频率（300MHz300MHz以上）的无线电波，主要沿空间直线传播。以上）的无线电波，主要沿空间直线传播。第23页/共28页