高頻西電教學(xué)：1 緒論ppt課件

1、第1章 緒 論第1章 緒論 1.1 無(wú)線通訊系統(tǒng)概述 1.2 信號(hào)、頻譜與調(diào)制 1.3 本課程的特點(diǎn) 思索題與習(xí)題 第1章 緒 論什么是信息：什么是信息：是指在人類的消費(fèi)、生活和科學(xué)研討等方面相互之間需求是指在人類的消費(fèi)、生活和科學(xué)研討等方面相互之間需求傳送的各種數(shù)據(jù)的總稱。傳送的各種數(shù)據(jù)的總稱。如：生活中的語(yǔ)音、圖像、運(yùn)用的密碼、姓名、年齡；機(jī)如：生活中的語(yǔ)音、圖像、運(yùn)用的密碼、姓名、年齡；機(jī)器設(shè)備的控制指令；宇宙探求之中的科研數(shù)據(jù)等！器設(shè)備的控制指令；宇宙探求之中的科研數(shù)據(jù)等！第1章 緒 論為什么要運(yùn)用通訊手段？為什么要運(yùn)用通訊手段？使信息可以使信息可以傳得更遠(yuǎn)傳得更遠(yuǎn)傳得更快傳得更快第1

2、章 緒 論認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)“波波 聲聲 波波 機(jī)械波，頻率低，分極低頻聲波、人類可感知機(jī)械波，頻率低，分極低頻聲波、人類可感知聲波聲波20Hz-20kHz和超聲波；和超聲波；電磁波電磁波 電場(chǎng)和磁場(chǎng)交變耦合傳播特性，光波屬于電磁電場(chǎng)和磁場(chǎng)交變耦合傳播特性，光波屬于電磁波，人類可感知的光波頻率范圍為可見(jiàn)光區(qū)，波，人類可感知的光波頻率范圍為可見(jiàn)光區(qū)，fc第1章 緒 論信息傳送的提高信息傳送的提高說(shuō)話狼煙、火光 喊話 擴(kuò)音喊話 沒(méi)有出路了 旗語(yǔ) 信鴿 信使千里加急 燈語(yǔ) 無(wú)線電報(bào) 有線 無(wú)線(一片光明)第1章 緒 論信號(hào)的時(shí)頻域特征信號(hào)的時(shí)頻域特征第1章 緒 論放大電路的約束放大電路的約束增益帶寬積增益帶寬

3、積 獲得更高增益，必然降低帶寬；獲得更高增益，必然降低帶寬； 帶寬降到最低情況下，接近于零時(shí)，電路任務(wù)在接近帶寬降到最低情況下，接近于零時(shí)，電路任務(wù)在接近點(diǎn)頻放大情況下，增益可做到更高點(diǎn)頻放大情況下，增益可做到更高 判別電路能否任務(wù)在近似點(diǎn)頻放大情況下，采用相對(duì)判別電路能否任務(wù)在近似點(diǎn)頻放大情況下，采用相對(duì)帶寬來(lái)進(jìn)展判別，即：帶寬來(lái)進(jìn)展判別，即：足夠小或者00ff第1章 緒 論1.1 無(wú)線通訊系統(tǒng)概述 高頻電路是通訊系統(tǒng)高頻電路是通訊系統(tǒng), 特別是無(wú)線通訊系統(tǒng)的根底特別是無(wú)線通訊系統(tǒng)的根底, 是無(wú)線通訊設(shè)是無(wú)線通訊設(shè)備的重要組成部分。備的重要組成部分。 一、無(wú)線通訊系統(tǒng)的組成一、無(wú)線通訊系統(tǒng)的

4、組成 無(wú)線通訊無(wú)線通訊(或稱無(wú)線電通訊或稱無(wú)線電通訊)的類型很多的類型很多, 可以根據(jù)傳輸方法、可以根據(jù)傳輸方法、 頻率頻率范圍、范圍、 用途等分類。不同的無(wú)線通訊系統(tǒng)用途等分類。不同的無(wú)線通訊系統(tǒng), 其設(shè)備組成和復(fù)雜度雖然其設(shè)備組成和復(fù)雜度雖然有較大差別有較大差別, 但它們的根本組成不變但它們的根本組成不變, 圖圖1- 1是無(wú)線通訊系統(tǒng)根本組成的是無(wú)線通訊系統(tǒng)根本組成的方框圖。方框圖。 圖中虛線以上部分為發(fā)送設(shè)備發(fā)信機(jī)圖中虛線以上部分為發(fā)送設(shè)備發(fā)信機(jī), 虛線以下部分為接納虛線以下部分為接納設(shè)備收信機(jī)設(shè)備收信機(jī), 天線及天線開(kāi)關(guān)為收發(fā)共用設(shè)備。天線及天線開(kāi)關(guān)為收發(fā)共用設(shè)備。 信道為自在空間。信

5、道為自在空間。 話筒和揚(yáng)聲器屬于通訊的終端設(shè)備話筒和揚(yáng)聲器屬于通訊的終端設(shè)備, 分別為信源和信宿。分別為信源和信宿。 第1章 緒 論音頻放大器調(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 圖11 無(wú)線通訊系統(tǒng)的根本組成 信源信源信源信宿第1章 緒 論 超外差接納機(jī)的主要特點(diǎn)就是由頻率固定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接超外差接納機(jī)的主要特點(diǎn)就是由頻率固定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接納信號(hào)的選擇和放大；當(dāng)信號(hào)頻率改動(dòng)時(shí)納信號(hào)的選擇和放大；當(dāng)信號(hào)頻率改動(dòng)時(shí), 只需相應(yīng)地改動(dòng)本地振蕩信號(hào)只需相應(yīng)地改動(dòng)本地振蕩信號(hào)頻率即可。頻率即可。 優(yōu)點(diǎn)：由于中

6、頻比載頻低的多，對(duì)選頻網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：由于中頻比載頻低的多，對(duì)選頻網(wǎng)絡(luò)的Q值要求低的多，容值要求低的多，容易實(shí)現(xiàn)高增益。易實(shí)現(xiàn)高增益。 缺乏：由于存在混頻，因此存在頻率組合干擾，且抑制干擾比較缺乏：由于存在混頻，因此存在頻率組合干擾，且抑制干擾比較費(fèi)事。費(fèi)事。 數(shù)字中頻構(gòu)造：將混頻后的中頻信號(hào)正交數(shù)字化，然后進(jìn)展數(shù)字解數(shù)字中頻構(gòu)造：將混頻后的中頻信號(hào)正交數(shù)字化，然后進(jìn)展數(shù)字解調(diào)。調(diào)。 直接變換構(gòu)造：采用零中頻，如圖直接變換構(gòu)造：采用零中頻，如圖1-2所示。所示。 第1章 緒 論 由上面的例子可以總結(jié)出無(wú)線通訊系統(tǒng)的根本組成由上面的例子可以總結(jié)出無(wú)線通訊系統(tǒng)的根本組成, 從中也可看出從中也可看出高頻

7、電路的根本內(nèi)容應(yīng)該包括高頻電路的根本內(nèi)容應(yīng)該包括: 1高頻振蕩器：用于產(chǎn)生載波或本地振蕩信號(hào)高頻振蕩器：用于產(chǎn)生載波或本地振蕩信號(hào) 2放大器：包括小信號(hào)放大和功率放大放大器：包括小信號(hào)放大和功率放大 3混頻或變頻：混頻或變頻： 4調(diào)制與解調(diào)：調(diào)制與解調(diào)： 5反響控制電路：包括反響控制電路：包括AGC、AFC和和APCPLL 第1章 緒 論二、無(wú)線通訊系統(tǒng)的類型二、無(wú)線通訊系統(tǒng)的類型 按照無(wú)線通訊系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性按照無(wú)線通訊系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性, 有以下一些有以下一些類型類型: 1、按照任務(wù)頻段或傳輸手段分類、按照任務(wù)頻段或傳輸手段分類, 有中波通訊、有中波通訊、 短波通短波通訊、訊

8、、 超短波通訊、超短波通訊、 微波通訊和衛(wèi)星通訊等。微波通訊和衛(wèi)星通訊等。 所謂任務(wù)頻率所謂任務(wù)頻率, 主要指發(fā)射與接納的射頻主要指發(fā)射與接納的射頻RF頻率。頻率。 射頻實(shí)踐上就是射頻實(shí)踐上就是“高高頻的廣義語(yǔ)頻的廣義語(yǔ), 它是指適宜無(wú)線電發(fā)射和傳播的頻率。它是指適宜無(wú)線電發(fā)射和傳播的頻率。 無(wú)線無(wú)線通訊的一個(gè)開(kāi)展方向就是開(kāi)辟更高的頻段。通訊的一個(gè)開(kāi)展方向就是開(kāi)辟更高的頻段。 2、按照通訊方式來(lái)分類、按照通訊方式來(lái)分類, 主要有全雙工、主要有全雙工、 半雙工和單半雙工和單工方式。工方式。 3、按照調(diào)制方式的不同來(lái)劃分、按照調(diào)制方式的不同來(lái)劃分, 有調(diào)幅、有調(diào)幅、 調(diào)頻、調(diào)頻、 調(diào)相以調(diào)相以及混

9、合調(diào)制等。及混合調(diào)制等。 第1章 緒 論 4、按照傳送的音訊的類型分類、按照傳送的音訊的類型分類, 有模擬通訊和數(shù)字通訊有模擬通訊和數(shù)字通訊, 也可以也可以分為話音通訊、圖像通訊、數(shù)據(jù)通訊和多媒體通訊等。分為話音通訊、圖像通訊、數(shù)據(jù)通訊和多媒體通訊等。 各種不同類型的通訊系統(tǒng)各種不同類型的通訊系統(tǒng), 其系統(tǒng)組成和設(shè)備的復(fù)雜程度都有很其系統(tǒng)組成和設(shè)備的復(fù)雜程度都有很大不同。但是組成設(shè)備的根本電路及其原理都是一樣的大不同。但是組成設(shè)備的根本電路及其原理都是一樣的, 服從同樣的服從同樣的規(guī)律。規(guī)律。 本書(shū)將以模擬通訊為重點(diǎn)來(lái)研討這些根本電路本書(shū)將以模擬通訊為重點(diǎn)來(lái)研討這些根本電路, 認(rèn)識(shí)其規(guī)律。認(rèn)識(shí)

10、其規(guī)律。 這些電路和規(guī)律完全可以推行運(yùn)用到其它類型的通訊系統(tǒng)。這些電路和規(guī)律完全可以推行運(yùn)用到其它類型的通訊系統(tǒng)。 第1章 緒 論一、無(wú)線電信號(hào)的頻率及分段一、無(wú)線電信號(hào)的頻率及分段1、信號(hào)頻率及波譜、信號(hào)頻率及波譜 任何信號(hào)都具有一定的頻率或波長(zhǎng)。任何信號(hào)都具有一定的頻率或波長(zhǎng)。 我們這里所講的我們這里所講的頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。 電磁波輻射的波電磁波輻射的波譜很寬譜很寬, 如圖如圖 1 4 所示。所示。 1.2 無(wú)線電信號(hào)的頻譜及特性 第1章 緒 論無(wú)線電波105紅外線1010可見(jiàn)光紫外線1015X射線1020宇宙射線1025f/Hz/m3

11、103310 2(3.87.8)10 7310 7310 12310 17 圖 1 4 電磁波波譜 第1章 緒 論 從上圖可以知道，無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電從上圖可以知道，無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波磁波, 占據(jù)的頻率范圍很廣。占據(jù)的頻率范圍很廣。 在自在空間中在自在空間中, 波長(zhǎng)與頻率波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系存在以下關(guān)系: c = f 11 式中式中: c為光速為光速, f 和和分別為無(wú)線電波的頻率和波長(zhǎng)分別為無(wú)線電波的頻率和波長(zhǎng) 因此我們也可以以為無(wú)線電波是一種頻率相對(duì)較低的因此我們也可以以為無(wú)線電波是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。電磁波。無(wú)線電波交變電磁場(chǎng)在介質(zhì)絕緣型中的傳播無(wú)線電

12、波交變電磁場(chǎng)在介質(zhì)絕緣型中的傳播電路電信號(hào)電流或電荷在介質(zhì)良導(dǎo)體中的傳播電路電信號(hào)電流或電荷在介質(zhì)良導(dǎo)體中的傳播留意區(qū)別：留意區(qū)別：第1章 緒 論2、無(wú)線電波的頻波段劃分、無(wú)線電波的頻波段劃分 無(wú)線電波也可以以為是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。無(wú)線電波也可以以為是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。 對(duì)頻率或波出息展分段對(duì)頻率或波出息展分段, 分別稱為頻段或波段波段劃分分別稱為頻段或波段波段劃分請(qǐng)見(jiàn)下表。請(qǐng)見(jiàn)下表。 留意：不同頻段信號(hào)的產(chǎn)生、放大和接納的方法不同留意：不同頻段信號(hào)的產(chǎn)生、放大和接納的方法不同, 傳播的才干和方式也不同傳播的才干和方式也不同, 因此其運(yùn)用范圍也不同。因此其運(yùn)用范圍也不同。 不同

13、頻段的信號(hào)具有不同的分析與實(shí)現(xiàn)方法不同頻段的信號(hào)具有不同的分析與實(shí)現(xiàn)方法, 對(duì)對(duì)于米波以上含米波于米波以上含米波, 1 m的信號(hào)通常用集總中的信號(hào)通常用集總中參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn), 而對(duì)于米波以下而對(duì)于米波以下1 m的的信號(hào)普通運(yùn)用分布參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)，信號(hào)普通運(yùn)用分布參數(shù)的方法來(lái)分析與實(shí)現(xiàn)， 當(dāng)然當(dāng)然, 這也這也是相對(duì)的。是相對(duì)的。 第1章 緒 論闡明：闡明：“高頻是一個(gè)相對(duì)的概念，上表中的高頻是一個(gè)相對(duì)的概念，上表中的“高頻是一個(gè)狹義的概念，高頻是一個(gè)狹義的概念，指的是短波波段，其頻率范圍為指的是短波波段，其頻率范圍為330MHz，而廣義的，而廣義的“高頻指的

14、是射高頻指的是射頻，其頻率范圍非常寬，只需電路尺寸比任務(wù)波長(zhǎng)小得多，可以用集中頻，其頻率范圍非常寬，只需電路尺寸比任務(wù)波長(zhǎng)小得多，可以用集中參數(shù)來(lái)分析實(shí)現(xiàn)，都可以以為屬于參數(shù)來(lái)分析實(shí)現(xiàn)，都可以以為屬于“高頻就目前技術(shù)來(lái)講，高頻就目前技術(shù)來(lái)講，“高頻高頻的上限頻率可達(dá)的上限頻率可達(dá)3GHz第1章 緒 論二、無(wú)線電信號(hào)的特性二、無(wú)線電信號(hào)的特性 在高頻電路中在高頻電路中, 我們要處置的無(wú)線電信號(hào)主要有三種我們要處置的無(wú)線電信號(hào)主要有三種: 基帶音訊信號(hào)、基帶音訊信號(hào)、 高頻載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)。高頻載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)。 所謂基帶所謂基帶信號(hào)信號(hào), 就是沒(méi)有進(jìn)展調(diào)制之前的原始信號(hào)就是沒(méi)有進(jìn)展調(diào)制之前的

15、原始信號(hào), 也稱調(diào)制信號(hào)。也稱調(diào)制信號(hào)。 1、 時(shí)間特性時(shí)間特性 (1)、信號(hào)的描畫(huà)：一個(gè)無(wú)線電信號(hào)、信號(hào)的描畫(huà)：一個(gè)無(wú)線電信號(hào), 可以將它表示為電壓可以將它表示為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)或電流的時(shí)間函數(shù), 通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描畫(huà)。通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描畫(huà)。 (2)、時(shí)間特性的概念：無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性就是信號(hào)、時(shí)間特性的概念：無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性就是信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。信號(hào)的時(shí)間特性要求傳輸該信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。信號(hào)的時(shí)間特性要求傳輸該信號(hào)的電路的時(shí)間特性如時(shí)間常數(shù)與之相順應(yīng)。的電路的時(shí)間特性如時(shí)間常數(shù)與之相順應(yīng)。 第1章 緒 論2、頻譜特性、頻譜特性 對(duì)于較復(fù)雜的

16、信號(hào)如話音信號(hào)、對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)如話音信號(hào)、 圖像信號(hào)等圖像信號(hào)等, 用用頻譜分析法表示較為方便。頻譜分析法表示較為方便。 信號(hào)的頻譜特性的概念：信號(hào)的頻譜特性就是信號(hào)中信號(hào)的頻譜特性的概念：信號(hào)的頻譜特性就是信號(hào)中各頻率成分的特性。各頻率成分的特性。信號(hào)幅度0t 圖 1 2 信號(hào)分解 第1章 緒 論第1章 緒 論 對(duì)于周期性信號(hào)對(duì)于周期性信號(hào), 可以表示為許多離散的頻率分量各分量間成諧可以表示為許多離散的頻率分量各分量間成諧頻關(guān)系頻關(guān)系, 例如圖例如圖 1 3即為圖即為圖 1 2所示信號(hào)的頻譜圖所示信號(hào)的頻譜圖; 對(duì)于非周期性對(duì)于非周期性信號(hào)信號(hào), 可以用傅里葉變換的方法分解為延續(xù)譜可以用傅

17、里葉變換的方法分解為延續(xù)譜, 信號(hào)為延續(xù)譜的積分。信號(hào)為延續(xù)譜的積分。 頻譜特性包含幅頻特性和相頻特性兩部分頻譜特性包含幅頻特性和相頻特性兩部分, 它們分別反映信號(hào)中各它們分別反映信號(hào)中各個(gè)頻率分量的振幅和相位的分布情況。個(gè)頻率分量的振幅和相位的分布情況。 任何信號(hào)都會(huì)占據(jù)一定的帶寬。任何信號(hào)都會(huì)占據(jù)一定的帶寬。 從頻譜特性上看從頻譜特性上看, 帶寬就是信號(hào)能帶寬就是信號(hào)能量主要部分普通為量主要部分普通為90%以上所占據(jù)的頻率范圍或頻帶寬度。以上所占據(jù)的頻率范圍或頻帶寬度。 信號(hào)振幅0F3F5F7F9FF圖 1 3 頻譜圖 第1章 緒 論3、傳播特性 傳播特性：是指無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、傳播間

18、隔、傳播特點(diǎn)等。 無(wú)線電信號(hào)的傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來(lái)區(qū)分。 電磁波從發(fā)射天線輻射出去后, 不僅電波的能量會(huì)分散, 接納機(jī)只能收到其中極小的一部分, 而且在傳播過(guò)程中, 電波的能量會(huì)被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射, 或者在大氣層中產(chǎn)生折射或散射等景象, 從而呵斥到達(dá)接納機(jī)時(shí)的強(qiáng)度大大衰減。 根據(jù)無(wú)線電波在傳播過(guò)程所發(fā)生的景象, 電波的傳播方式主要有直射視距傳播、 繞射地波傳播、 折射和反射天波傳播及散射傳播等, 如圖 1 5 所示。 決議傳播方式和傳播特點(diǎn)的關(guān)鍵要素是無(wú)線電信號(hào)的頻率。 第1章 緒 論(a)射線(b)(c)電離層(d)對(duì)流層 圖1 5 無(wú)線電波的主要傳播方式

19、a 直射傳播; b 地波傳播; c 天波傳播; d 散射傳播(距地面60600km)(距地面1012km)(散射傳播間隔100500km) (適宜頻率4006000MHz)(一次反射間隔約為4000km) (適宜于中短波)(適宜于中長(zhǎng)波)(適宜于超短波、微波)第1章 緒 論4. 調(diào)制特性 無(wú)線電傳播普通都要采用高頻射頻的另一個(gè)緣由就是高頻適于天線輻射和無(wú)線傳播。只需當(dāng)天線的尺寸到可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比較時(shí), 天線的輻射效率才會(huì)較高, 從而以較小的信號(hào)功率傳播較遠(yuǎn)的間隔, 接納天線也才干有效地接納信號(hào)。 所謂調(diào)制, 就是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的參數(shù), 使載波信號(hào)的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)振幅、 頻率或相位

20、按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。 根據(jù)載波受調(diào)制參數(shù)的不同, 調(diào)制分為三種根本方式, 它們是振幅調(diào)制調(diào)幅、 頻率調(diào)制調(diào)頻、 相位調(diào)制調(diào)相, 分別用AM、 FM、 PM表示， 還可以有組合調(diào)制方式。 第1章 緒 論1.3 本課程的特點(diǎn) 高頻電子線路是通訊系統(tǒng)的中心，高頻電子線路是通訊系統(tǒng)的中心，這門課程是通訊工程、電子信息工程等電子信息類專業(yè)這門課程是通訊工程、電子信息工程等電子信息類專業(yè)非常重要的一門專業(yè)根底課程，因此掌握高頻電子線路非常重要的一門專業(yè)根底課程，因此掌握高頻電子線路及其課程特點(diǎn)對(duì)于學(xué)習(xí)該課程是非常重要的。及其課程特點(diǎn)對(duì)于學(xué)習(xí)該課程是非常重要的。 第1章 緒 論1 1、高頻電子線路的特點(diǎn)、高頻電子線路的特點(diǎn) (1) (1) 高頻電子線路是由線性元件電阻、電容、高頻電子線路是由線性元件電阻、電容、電感等和非線性器件電感等和非線性器件( (二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等等) )組成，其中非線性是高頻電子線路的中心。組成，其中非線性是高頻電子線路的中心。 (2) (2) 非線性電路分析方法的特點(diǎn)。非線性電路分析方法的特點(diǎn)。2 2