第1章高頻電子技術(shù)概論

1、第1章高頻電子技術(shù)概論 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 2 高頻電子技術(shù)課程高頻電子技術(shù)課程是結(jié)合無(wú)線電通信方式是結(jié)合無(wú)線電通信方式 討論無(wú)線電接收和發(fā)送設(shè)備中各單元高頻電子討論無(wú)線電接收和發(fā)送設(shè)備中各單元高頻電子 線路的組成、工作原理及工程分析計(jì)算。線路的組成、工作原理及工程分析計(jì)算。 高頻電子線路是針對(duì)傳輸、處理頻率高于高頻電子線路是針對(duì)傳輸、處理頻率高于 3MHz信號(hào)的電路，又稱信號(hào)的電路，又稱射頻（射頻（RF）電路）電路。主。主 要應(yīng)用于無(wú)線電通信系統(tǒng)。要應(yīng)用于無(wú)線電通信系統(tǒng)。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 3 1.1無(wú)線電通信發(fā)展史無(wú)線電通信發(fā)展史 q電磁學(xué)

2、的發(fā)展以及電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著無(wú)線電電磁學(xué)的發(fā)展以及電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著無(wú)線電 通信的發(fā)展：通信的發(fā)展： 古代的烽火古代的烽火 近代的旗語(yǔ)近代的旗語(yǔ) 19世紀(jì)電世紀(jì)電 磁學(xué)理論磁學(xué)理論 電報(bào)電報(bào)（1837莫爾斯莫爾斯） 電話電話（1876貝爾貝爾） 電磁波的電磁波的 存在存在 1864麥克斯韋麥克斯韋 電磁場(chǎng)方程電磁場(chǎng)方程 1887赫茲證明赫茲證明 無(wú)線電無(wú)線電 通信通信 電磁波電磁波 傳送信息傳送信息 馬可尼馬可尼 （意意） 1895年首次百米距離通信年首次百米距離通信 1901年首次橫渡大西洋通信年首次橫渡大西洋通信 無(wú)線電通信無(wú)線電通信 實(shí)用階段實(shí)用階段 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：火花發(fā)射機(jī)火花

3、發(fā)射機(jī)、電弧發(fā)生器等電弧發(fā)生器等 接收設(shè)備接收設(shè)備：粉末檢波器粉末檢波器 無(wú)線電無(wú)線電 電報(bào)通信電報(bào)通信 無(wú)線電電話通信無(wú)線電電話通信 無(wú)線電廣播無(wú)線電廣播 無(wú)線電無(wú)線電 傳真?zhèn)髡?、電視電?第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 4 無(wú)線電通信從簡(jiǎn)單的通信快速擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)科學(xué)、無(wú)線電通信從簡(jiǎn)單的通信快速擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)科學(xué)、 宇航技術(shù)、自動(dòng)控制以及各學(xué)科領(lǐng)域。宇航技術(shù)、自動(dòng)控制以及各學(xué)科領(lǐng)域。 可以說(shuō)，到目前，上至天文，下到地理，大到宇可以說(shuō)，到目前，上至天文，下到地理，大到宇 宙空間，小至基本粒子等的科學(xué)研究，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)宙空間，小至基本粒子等的科學(xué)研究，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 到社會(huì)家庭生活，均離

4、不開(kāi)無(wú)線電通信技術(shù)。到社會(huì)家庭生活，均離不開(kāi)無(wú)線電通信技術(shù)。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 5 1.2 無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成 v 概念概念 電信系統(tǒng)：傳送電信系統(tǒng)：傳送光或電信號(hào)光或電信號(hào)的系統(tǒng)的系統(tǒng) 無(wú)線通信系統(tǒng)：以無(wú)線通信系統(tǒng)：以無(wú)線介質(zhì)無(wú)線介質(zhì)傳送傳送光或電信號(hào)光或電信號(hào)的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 v 無(wú)線通信系統(tǒng)的組成無(wú)線通信系統(tǒng)的組成 (6部分部分) 信源信源(終端終端)+發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備（發(fā)信機(jī)）（發(fā)信機(jī)）+ 信道信道 + 天線、天線開(kāi)關(guān)天線、天線開(kāi)關(guān) +接收設(shè)備接收設(shè)備（收信機(jī)）（收信機(jī)）+信宿信宿(終端終端) 。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概

5、論 6 圖圖11 無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成 信源 天線 信道 發(fā)送設(shè)備 接收設(shè)備 信宿 音頻 放大器 調(diào)制器激勵(lì)放大 輸出功 率放大 載波 振蕩器 天線開(kāi)關(guān) 高頻放大混頻器 中頻放大 與濾波 解調(diào)器 音頻 放大器 話 筒 本地 振蕩器 揚(yáng) 聲 器 變頻器 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 7 q 信源：發(fā)出傳送的信息（聲音、文字、圖像等）的終端設(shè)備，信源：發(fā)出傳送的信息（聲音、文字、圖像等）的終端設(shè)備， 如話筒。如話筒。 q 發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備： 調(diào)制調(diào)制 放大放大電壓、功率放大。電壓、功率放大。 q 信道（傳輸媒介）：信道（傳輸媒介）： 有線信道，如：架空明線，

6、電纜，波導(dǎo)，光纖等。有線信道，如：架空明線，電纜，波導(dǎo)，光纖等。 無(wú)線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。無(wú)線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。 不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對(duì)不同頻率信號(hào)的傳不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對(duì)不同頻率信號(hào)的傳 輸特性也是不同的。輸特性也是不同的。 基帶信號(hào)基帶信號(hào) （調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)） 高頻振蕩信號(hào)高頻振蕩信號(hào) （載波信號(hào)載波信號(hào)） 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào) 調(diào)制調(diào)制 調(diào)幅調(diào)幅（AM） 調(diào)頻調(diào)頻（FM） 調(diào)相調(diào)相（PM） 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 8 無(wú)線電波的波段劃分以及相應(yīng)的傳播方式和用途。無(wú)線電波的波段劃分以及相應(yīng)的傳播方式和用途

7、。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 9 例：例：1、GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機(jī)）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機(jī)） 2、我國(guó)無(wú)線電廣播系統(tǒng)、我國(guó)無(wú)線電廣播系統(tǒng) 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 10 無(wú)線電波的無(wú)線電波的頻率特性頻率特性 信號(hào)的頻率指標(biāo)（信號(hào)的頻率指標(biāo)（30K300G）。 無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波, 占據(jù)的頻率占據(jù)的頻率 范圍很廣。范圍很廣。 在自由空間中在自由空間中, 波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系: c = f c=3 108m/s 從頻率角度看，無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相從頻率角度看，

8、無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相 對(duì)較低的電磁波。對(duì)較低的電磁波。 無(wú)線電波 105 紅外線 1010可見(jiàn)光 紫外線 1015 X射線 1020 宇宙射線 1025 f/Hz /m 310 3 310 2 (3.87.8)10 7 310 7 310 12 310 17 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 11 無(wú)線電波傳播特性無(wú)線電波傳播特性 ： 無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、 傳播距離、傳播距離、 傳播特點(diǎn)等，由無(wú)傳播特點(diǎn)等，由無(wú) 線電信號(hào)的頻率決定。線電信號(hào)的頻率決定。 電波的傳播方式主要有：如下頁(yè)圖。電波的傳播方式主要有：如下頁(yè)圖。 直射（視距）直射（視距）(a):

9、 電視、調(diào)頻廣播，移動(dòng)通信，中繼與衛(wèi)星電視、調(diào)頻廣播，移動(dòng)通信，中繼與衛(wèi)星 等；等；超短波超短波 繞射（地波）繞射（地波）(b): 波長(zhǎng)長(zhǎng)，地面吸收少，繞射能力強(qiáng)；廣波長(zhǎng)長(zhǎng)，地面吸收少，繞射能力強(qiáng)；廣 播、通信；播、通信；中長(zhǎng)波中長(zhǎng)波；條件：；條件： 物體物體 折射和反射（天波）折射和反射（天波）(c):借助借助60600km的電離層；廣播、的電離層；廣播、 通信；通信；短波短波；條件：；條件：物體物體 散射傳播散射傳播(d):借助借助1012km的對(duì)流層，適合的對(duì)流層，適合4006000MHz 信號(hào)；條件：阻擋物體多，體積小于波長(zhǎng)。信號(hào)；條件：阻擋物體多，體積小于波長(zhǎng)。 第第1章高頻電子技術(shù)

10、概論章高頻電子技術(shù)概論 12 (a) 射線 (b) (c) 電離層 (d) 對(duì)流層 無(wú)線電波的主要傳播方式無(wú)線電波的主要傳播方式 （a） 直射傳播直射傳播; （b） 地波傳播地波傳播; （c） 天波傳播天波傳播; （d） 散射傳播散射傳播 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 13 q 接收設(shè)備：一般采用超外差的形式。接收設(shè)備：一般采用超外差的形式。主要特點(diǎn)就是由頻率固主要特點(diǎn)就是由頻率固 定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接收信號(hào)的選擇和放大。定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接收信號(hào)的選擇和放大。 當(dāng)信號(hào)頻當(dāng)信號(hào)頻 率改變時(shí)率改變時(shí), 只要相應(yīng)地改變本地振蕩信號(hào)頻率即可。只要相應(yīng)地改變本地振蕩信號(hào)頻率即可。

11、 接收設(shè)備主要完成選頻、放大和解調(diào)（已調(diào)波調(diào)制波）。接收設(shè)備主要完成選頻、放大和解調(diào)（已調(diào)波調(diào)制波）。 q 信宿：還原成原傳送的信號(hào)的終端設(shè)備，如揚(yáng)聲器，顯示器信宿：還原成原傳送的信號(hào)的終端設(shè)備，如揚(yáng)聲器，顯示器 等。等。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 14 1.3無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成 以無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射和接收設(shè)備為例說(shuō)明：以無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射和接收設(shè)備為例說(shuō)明： 無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)框圖無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)框圖 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 15 （1）振蕩器：振蕩器：產(chǎn)生產(chǎn)生 fosc 的高頻振蕩信號(hào)，幾十的高頻振蕩信號(hào)

12、，幾十 kHz 以上。以上。 （2）高頻放大器：高頻放大器：一或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器，放大振蕩信號(hào)，一或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器，放大振蕩信號(hào)， 使頻率倍增至使頻率倍增至 fc，并提供足夠大的載波功率。，并提供足夠大的載波功率。 （3）調(diào)制信號(hào)放大器：調(diào)制信號(hào)放大器：多級(jí)放大器組成，前幾級(jí)為小信號(hào)放大器，多級(jí)放大器組成，前幾級(jí)為小信號(hào)放大器， 用于放大微音器的電信號(hào)；后幾級(jí)為功放，提供功率足夠的調(diào)制用于放大微音器的電信號(hào)；后幾級(jí)為功放，提供功率足夠的調(diào)制 信號(hào)。信號(hào)。 （4）振幅調(diào)制器：振幅調(diào)制器：實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào) 變換為所需的調(diào)幅波

13、信號(hào)，并加到天線上。變換為所需的調(diào)幅波信號(hào)，并加到天線上。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 16 超外差式調(diào)幅廣播接收機(jī)框圖超外差式調(diào)幅廣播接收機(jī)框圖 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 17 （1）高頻放大器：高頻放大器：由一級(jí)或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器組成，放大天由一級(jí)或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器組成，放大天 線上感生的有用信號(hào)；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感線上感生的有用信號(hào)；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感 生的其它頻率的干擾信號(hào)。可調(diào)諧。生的其它頻率的干擾信號(hào)?？烧{(diào)諧。 （2）混頻器：混頻器：兩個(gè)輸入信號(hào)。頻率為兩個(gè)輸入信號(hào)。頻率為 fc 的高頻已調(diào)信號(hào)，本機(jī)振的

14、高頻已調(diào)信號(hào)，本機(jī)振 蕩器產(chǎn)生的頻率為蕩器產(chǎn)生的頻率為 fL 的本振信號(hào)。將頻率為的本振信號(hào)。將頻率為 fc 的高頻已調(diào)信號(hào)的高頻已調(diào)信號(hào) 不失真的變換為載波頻率為不失真的變換為載波頻率為 fI 的中頻已調(diào)信號(hào)的中頻已調(diào)信號(hào)：， 我國(guó)中頻為：我國(guó)中頻為： （3）本機(jī)振蕩：本機(jī)振蕩：用來(lái)產(chǎn)生頻率為用來(lái)產(chǎn)生頻率為 （或）（或） 的高頻振蕩信號(hào)，的高頻振蕩信號(hào)， fL 是可調(diào)的，并能跟蹤是可調(diào)的，并能跟蹤 fc。 （4）中頻放大器：中頻放大器：由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成，放大中由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成，放大中 頻信號(hào)。頻信號(hào)。 （5）檢波器：檢波器：實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映

15、傳送信息實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映傳送信息 的調(diào)制信號(hào)。的調(diào)制信號(hào)。 （6）低頻放大器：低頻放大器：由小信號(hào)放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制由小信號(hào)放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制 信號(hào)，向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率。信號(hào)，向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率。 ILc fff I 465kHzf LCI fff LCI fff 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 18 1.4本課程的研究對(duì)象、內(nèi)容以及特點(diǎn)本課程的研究對(duì)象、內(nèi)容以及特點(diǎn) q 研究對(duì)象：無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成、工作原理和工研究對(duì)象：無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成、工作原理和工 程分析計(jì)算。程分析計(jì)算。 q 內(nèi)容：發(fā)

16、射和接收設(shè)備各內(nèi)容：發(fā)射和接收設(shè)備各單元電路單元電路的工作原理、性能特點(diǎn)、典的工作原理、性能特點(diǎn)、典 型電路、工程分析方法、測(cè)試及調(diào)試方法等。型電路、工程分析方法、測(cè)試及調(diào)試方法等。 單元電路：?jiǎn)卧娐罚焊哳l小信號(hào)放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放高頻小信號(hào)放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放 大電路、調(diào)制解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成大電路、調(diào)制解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成 器等。器等。 q 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 高頻電子線路大部分是高頻電子線路大部分是非線性電路非線性電路，如振蕩電路、調(diào)制解，如振蕩電路、調(diào)制解 調(diào)電路等，一般都用調(diào)電路等，一般都用非線性分析方法非線性分析方

17、法，這與低頻模擬電子，這與低頻模擬電子 線路中可近似用線性分析方法不同，但是對(duì)應(yīng)線路中可近似用線性分析方法不同，但是對(duì)應(yīng)高頻小信號(hào)高頻小信號(hào) 放大器放大器，由于輸入信號(hào)足夠小，而又要求不失真放大，故，由于輸入信號(hào)足夠小，而又要求不失真放大，故 可用可用線性分析方法線性分析方法。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 19 q 學(xué)習(xí)注意點(diǎn)：學(xué)習(xí)注意點(diǎn)： 在熟悉典型的單元電路的基礎(chǔ)上，要抓住各種電路之間的在熟悉典型的單元電路的基礎(chǔ)上，要抓住各種電路之間的 共性，洞悉各種功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。共性，洞悉各種功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。 重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)課后的思考和練習(xí)。重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論

18、聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)課后的思考和練習(xí)。 q 學(xué)時(shí)問(wèn)題：學(xué)時(shí)問(wèn)題： 理論學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)44，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 20 1.5本課程選用的教材和參考書(shū)本課程選用的教材和參考書(shū) 本課程使用教材：本課程使用教材： 高頻電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用高頻電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用李金明主編李金明主編 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 本課程推薦參考書(shū)：本課程推薦參考書(shū)： 高頻電子線路高頻電子線路高吉祥主編高吉祥主編 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 高頻電子技術(shù)高頻電子技術(shù)劉守義主編劉守義主編 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析曾興雯等編曾興雯等編 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 21 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 1、 無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？“高頻高頻”信號(hào)指信號(hào)指 的是什么？的是什么？ 2 、什么是調(diào)制？有哪幾種調(diào)制方式？、什么是調(diào)制？有哪幾種調(diào)制方式？ ？ 1、因?yàn)椋旱皖l信號(hào)能量較低，輻射力弱；發(fā)射低頻信、因?yàn)椋旱皖l信號(hào)能量較低，輻射