北郵信通院通信電子電路第0章_緒論

緒論 信息與通信工程學院 內(nèi)容提要 內(nèi)容提要 信號的頻域表示方法 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 通信電路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 本課程的內(nèi)容 特點及要求 非線性器件的頻率變換作用 幾種常用的信號表示方法 信號的頻域表示方法 頻域表示方法 時域表達式法 波形表達 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 若把信號看成一個函數(shù) 則為研究信號提供了一個新的方法 通過研究信號的頻譜可以突出信號傳輸中的主要問題 如信號的變化規(guī)律 信號在不同頻率段中的能量分布等 信號及其頻譜 由于任何復(fù)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 通常采用作圖的方法來表示頻譜 信號的頻域表示方法 注意 信號是有頻段范圍的 一些信號的頻段 信號的頻域表示方法 WCDMAFDD 上行為1920 1980MHz 下行為2110 2170MHz 語音信號 通常集中在300Hz 3 4KHz的范圍內(nèi) CDMA2000 上行為824 849MHz 下行為869 894MHz 調(diào)頻廣播 87 108MHz 帶寬200kHz TD SCDMA 1880 1920MHz 2010 2025MHz 2300 2400MHz 通信系統(tǒng)的定義及分類 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 一切能完成信息傳輸任務(wù)的系統(tǒng)可以統(tǒng)稱為通信系統(tǒng) 按照信道中傳輸?shù)幕鶐盘柺悄M信號還是數(shù)字信號 可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng) 模擬信號 代表信息的電信號的參數(shù)為連續(xù)取值 數(shù)字信號 電信號不僅在時間上是離散的 而且在取值上也是離散的 按照所用信道的不同可以分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng) 按照業(yè)務(wù)的不同可以分為電話 電報 傳真和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等 通信系統(tǒng)方框圖 一 信源指需要傳送的原始信息源 一般是非電物理量 如語言 音樂 文字等 信源經(jīng)輸入變換器后轉(zhuǎn)換成電信號 稱為基帶信號 如話筒 攝像機 傳感器等 發(fā)送設(shè)備將基帶信號變換成適合于信道傳輸特性的信號 在放大后送入信道 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 通信系統(tǒng)方框圖 二 信號在信道的傳輸過程中不可避免地要受到干擾 也可稱為噪聲 注意1 噪聲指信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集中表示 注意2 噪聲可能是相對的 注意3 噪聲可以有其自己的頻段范圍 而且可能和信號占據(jù)相同的頻段 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 通信系統(tǒng)方框圖 三 接收設(shè)備把有用信號從眾多信號和噪聲中選出 經(jīng)輸出變換器恢復(fù)出原始信息 供收信者 信宿 使用 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 關(guān)于信道 一 信道指信號傳輸?shù)耐ǖ?包括有線信道和無線信道 信道不同其傳輸特性也不一樣 有線通信信道舉例 雙絞線 適用于短距離 小于100m 低數(shù)據(jù)率的環(huán)境 同軸電纜 適用距離在幾百米 帶寬小于10MHz 碼流率小于20Mbps的環(huán)境 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 關(guān)于信道 二 無線通信信道 以自由空間為傳輸媒質(zhì) 包括三種傳播途徑 地波 即沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波 空間波 直線波 即在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波 天波 即經(jīng)過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點的電磁波 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 通信頻段的劃分 頻率范圍名稱及符號用途傳輸媒介略0 3 3k音頻AF電話數(shù)據(jù)終端3 30k甚低頻VLF導航 頻標30 300k低頻LF電力通信 導航0 3 3M中頻MF調(diào)幅廣播 移動通信等3 30M高頻HF短波廣播 軍用通信等30 300M甚高頻VHF電視 調(diào)頻 模擬移動0 3 3G超高頻UHF電視 雷達 移動通信3 30G特高頻SHF微波 衛(wèi)星 雷達30 300G極高頻EHF微波 雷達等105 107G紫外 可見光 紅外光纖 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 調(diào)制與解調(diào) 使用調(diào)制 解調(diào)的部分原因 解調(diào) 與調(diào)制過程相反 天線理論的約束 信道復(fù)用及區(qū)分不同信源 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 調(diào)制 將攜帶信號的低頻電信號 裝載 到高頻振蕩信號上 調(diào)制時 載波可以是正弦型信號也可以是脈沖串或一組數(shù)字信號 調(diào)制方式簡介 調(diào)制可以分為模擬 連續(xù) 調(diào)制和數(shù)字調(diào)制方式 在模擬調(diào)制中調(diào)制信號 基帶信號 的取值是連續(xù)的 而數(shù)字調(diào)制中的調(diào)制信號的取值則為離散的 對于使用正弦波作為載波的模擬調(diào)制方式而言 可以對其幅度 頻率 相位進行調(diào)制 例如調(diào)幅 AM 調(diào)頻 FM 調(diào)相 PM 前者又被稱為幅度調(diào)制 后兩者又被稱為角度調(diào)制 例 電視中圖像是調(diào)幅 伴音是調(diào)頻 廣播電臺中常用的調(diào)制方式是調(diào)幅與調(diào)頻 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 濾波及其分類 濾波的作用之一 選頻 即允許某一部分頻率的信號順利通過 而使另一部分頻率的信號被急劇衰減 即被濾掉 濾波器的簡單分類方法及其舉例 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 調(diào)幅式無線電發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備的簡單框圖 此外 還可以包括自動增益控制 AGC 自動頻率控制和自動相位控制在內(nèi)的反饋控制電路 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 對于數(shù)字通信系統(tǒng)來說 除了包含圖中的各個功能模塊以外 還要有同步系統(tǒng) 用于建立系統(tǒng)的收發(fā)兩端相對一致的時間對應(yīng)關(guān)系 即通過在收端確立每一碼位的起止時刻 確定接收碼組與發(fā)送碼組之間的對應(yīng)關(guān)系 從而正確恢復(fù)發(fā)端的信息 通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 非線性器件的含義 非線性器件的頻率變換作用 線性系統(tǒng) 非線性器件 具有多種含義不同的參數(shù) 且參數(shù)隨激勵量的大小而變化 例如二極管的等效電阻 在分析非線性器件的響應(yīng)特性時 必須注明其控制變量 不再滿足疊加定理 如二極管的伏安特性 但在分析小信號時 可在工作點處線性化處理 非線性器件的頻率變換作用 一 以二極管為例 由于二極管的非線性特性使二極管電流中出現(xiàn)了新的頻率分量 實現(xiàn)了頻率變換 可以看出 各分量的決定因素 可使用濾波電路達到頻率變換的目的 非線性器件的頻率變換作用 非線性器件的頻率變換作用 二 若外加兩個不同頻率的余弦信號電壓 輸出電流中不僅含有直流分量 基波分量和二次諧波分量 而且還包含了組合頻率分量 非線性器件的頻率變換作用 通信電路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 通信電路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 模擬電子電路系統(tǒng)的集成化 通信電路系統(tǒng)的數(shù)字化 但要以集成電路完全取代分立元件電路 還有許多困難 指標要求較高 集成化問題尚未有效解決 模擬電路可以高頻率工作和實時處理信號 但也存在一些缺點 參數(shù)穩(wěn)定性較差 時間常數(shù)不夠準確及穩(wěn)定 處理比較麻煩 課程內(nèi)容 一 課程內(nèi)容及特點 本課程將主要結(jié)合無線電通信這一方式 討論設(shè)備和系統(tǒng)中高頻電子電路的組成 工作原理以及工程計算等內(nèi)容 課程內(nèi)容主要包括以下幾個方面 信號的產(chǎn)生 正弦波振蕩電路 高頻信號的放大 小信號諧振放大電路 諧振功率放大電路 寬帶高頻功率放大電路及功率合成電路 噪聲與干擾 電路中的噪聲來源及電路產(chǎn)生噪聲能力的衡量方法 課程內(nèi)容 二 課程內(nèi)容及特點 信號的頻率變換 倍頻 變頻 調(diào)制 解調(diào)等 反饋控制電路 AGC APC AFC等 課程特點 一 非線性電子電路中 為實現(xiàn)同一功能 因指標要求不同 可以采用形式各異的電路 此外 同一形式的電路 可因其工作狀態(tài) 輸入信號的性質(zhì) 電平的高低 輸出濾波特性的不同而完成不同的功能 因此在學習時應(yīng)注意掌握各種功能電路的基本工作原理 不同電路的優(yōu)缺點及其適用場合 要抓住各種電路之間的共性以及各種功能之間的內(nèi)部聯(lián)系 而不要局限于某個具體的電路及其工作原理 課程內(nèi)容及特點 課程特點 二 非線性電子電路中 有源器件工作在特性的非線性區(qū) 一般很難對這種電路進行嚴格的定量分析 工程上多采用近似方法進行分析 并在實現(xiàn)時進行相應(yīng)的調(diào)測工作 因此 在學習時應(yīng)注意各種電路在不同工作條件下的簡化 掌握各種電路在工程設(shè)計時的步驟和計算方法 也可以使用計算機輔助分析 課程內(nèi)容及特點 課程特點 三 是電路理論 電子電路基礎(chǔ) 信號與系統(tǒng)等課程的后續(xù)課程 本課程與電子電路基礎(chǔ)的相同點 電路的基本形式 基本工作原理 偏置方法 反饋 電路的穩(wěn)定性 信號源的屬性 放大電路的基本特性等 可在學習過程中有意識地找出兩者的共性與差異 課程內(nèi)容及特點 課程特點 四 本課程與電子電路基礎(chǔ)的不同點 除少部分