通信電子線路

1、通信電子線路p高頻電子技術(shù)是工科電子信息工程、通信工程專高頻電子技術(shù)是工科電子信息工程、通信工程專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)核心課程。業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)核心課程。p高頻電子技術(shù)是通信的基礎(chǔ)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于高頻電子技術(shù)是通信的基礎(chǔ)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于軍事、科學(xué)、生活等各個(gè)領(lǐng)域。軍事、科學(xué)、生活等各個(gè)領(lǐng)域。p本課程的目標(biāo)：本課程的目標(biāo)：了解通信系統(tǒng)的組成及信號(hào)傳輸?shù)脑?、調(diào)制解調(diào)的了解通信系統(tǒng)的組成及信號(hào)傳輸?shù)脑?、調(diào)制解調(diào)的基本概念；基本概念；掌握基本電路的組成、工作原理、主要指標(biāo)和特點(diǎn)；掌握基本電路的組成、工作原理、主要指標(biāo)和特點(diǎn)；熟練掌握高頻小信號(hào)放大電路、高頻功率放大電路和熟練掌握高頻小信號(hào)放大電路、

2、高頻功率放大電路和正弦波振蕩電路的分析與設(shè)計(jì)；正弦波振蕩電路的分析與設(shè)計(jì)；熟練掌握振幅調(diào)制與解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)、反饋控熟練掌握振幅調(diào)制與解調(diào)、角度調(diào)制與解調(diào)、反饋控制電路的分析與設(shè)計(jì)。制電路的分析與設(shè)計(jì)。具有正確分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施常見(jiàn)高頻電路功能的能力；具有正確分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施常見(jiàn)高頻電路功能的能力；并具有利用所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行高頻電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和并具有利用所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行高頻電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合能力。綜合能力。有兩種設(shè)計(jì)師，一種是已經(jīng)遇到了信號(hào)完整性問(wèn)題，另一種有兩種設(shè)計(jì)師，一種是已經(jīng)遇到了信號(hào)完整性問(wèn)題，另一種是即將遇到信號(hào)完整性問(wèn)題是即將遇到信號(hào)完整性問(wèn)題. Signal Integrit

3、y:SimplifiedE.Bogatin必須考慮現(xiàn)在的電子產(chǎn)品工作的頻率越來(lái)越高現(xiàn)在的電子產(chǎn)品工作的頻率越來(lái)越高.以前的電子產(chǎn)品以前的電子產(chǎn)品工作頻率也就幾工作頻率也就幾MHz(信號(hào)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是信號(hào)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是透明的透明的), 而現(xiàn)而現(xiàn)在的嵌入式產(chǎn)品工作頻率一般都在幾十在的嵌入式產(chǎn)品工作頻率一般都在幾十MHz以上。以上。也許有的同學(xué)會(huì)說(shuō)我就想做一個(gè)普通的電也許有的同學(xué)會(huì)說(shuō)我就想做一個(gè)普通的電子工程師，是不是就可以不用學(xué)高頻了呢？子工程師，是不是就可以不用學(xué)高頻了呢？( (高速電路互聯(lián)問(wèn)題高速電路互聯(lián)問(wèn)題) )高速電路高速電路可能可能帶來(lái)的問(wèn)題帶來(lái)的問(wèn)題: :2 2、時(shí)序信號(hào)錯(cuò)亂、時(shí)序信號(hào)錯(cuò)亂

4、1 1、干擾、干擾高速電信號(hào)容易造成電磁發(fā)射高速電信號(hào)容易造成電磁發(fā)射數(shù)字電路中最重要的就是數(shù)字電路中最重要的就是時(shí)序時(shí)序干擾別的電路工作或影響電路整體的性能(performance)時(shí)序經(jīng)常是靠一些脈沖信號(hào)如時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的時(shí)序經(jīng)常是靠一些脈沖信號(hào)如時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的高速的時(shí)鐘信號(hào)在高速的時(shí)鐘信號(hào)在不加處理地不加處理地進(jìn)行傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)進(jìn)行傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？什么現(xiàn)象呢？通過(guò)分布參數(shù)通過(guò)分布參數(shù)/ /場(chǎng)作用與其他部分場(chǎng)作用與其他部分電磁耦合電磁耦合甚至可能形成反饋造成不穩(wěn)定這就是為什么一般頻率較高的電路會(huì)考慮加一些匹配阻這就是為什么一般頻率較高的電路會(huì)考慮加一些匹配阻抗的原因之一。如高速串行通訊、有線電

5、視等輸入端會(huì)抗的原因之一。如高速串行通訊、有線電視等輸入端會(huì)接一個(gè)與同軸電纜特征阻抗相匹配的電阻。接一個(gè)與同軸電纜特征阻抗相匹配的電阻。 第一章第一章 緒緒 論論 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1輸入變換器：輸入變換器： 將傳送的非電量信息(如聲音、圖像等) 變換為電信號(hào) 2發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備： 將電信號(hào)變換為適應(yīng)于信道傳輸特性的信號(hào)3傳輸信道：傳輸信道： 是傳輸信息的通道，又稱傳輸媒介將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成原來(lái)傳送的信號(hào)5輸出變換器：輸出變換器： 有線信道：雙絞線、同軸電纜和光纖無(wú)線信道：自由空間4接收設(shè)備：接收設(shè)備：將接收到的信號(hào)恢復(fù)成與發(fā)送設(shè)備輸入信號(hào)一致的信號(hào) 1.1 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)通

6、信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)信息的傳輸所需的設(shè)備總和稱為通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成: :輸入輸入變換器變換器發(fā)送發(fā)送設(shè)備設(shè)備傳輸傳輸信道信道接收接收設(shè)備設(shè)備輸出輸出變換器變換器通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 按所用信道可分為：有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng) 按通信方式可分為：雙工、半雙工和單工方式。 按傳輸?shù)幕鶐盘?hào)可分為：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 特點(diǎn)：傳播性能穩(wěn)定可靠，但由于地面不是理想的導(dǎo)體有能量的損耗。主要用于長(zhǎng)距離通信、導(dǎo)航和廣播。 1、繞射傳播（地波）、繞射傳播（地波）:適合頻率f：1.5MHz以下(為200m以上)的中長(zhǎng)波。沿地面?zhèn)鞑パ氐孛鎮(zhèn)鞑?1.2 無(wú)線信道及其傳播方式無(wú)線信道及其

7、傳播方式 電磁波在自由空間傳播方式主要取決于頻率或波長(zhǎng)。電波在無(wú)線信道中傳播的主要方式可分為：繞射傳播(地波)、電離層反射和折射(天波)、直射傳播(空間波)和對(duì)流層散射。廣播電臺(tái)，如中央人民廣播電臺(tái)海軍通信、航海導(dǎo)航 特點(diǎn)：電離層的特性受多種因素的影響，因此通信的穩(wěn)定性較差，但傳播距離遠(yuǎn)。主要用于廣播、船舶通信、和飛行通信。利用電離層的折射和反射來(lái)實(shí)現(xiàn)傳播。2、電離層的折射和反射傳播（天波）、電離層的折射和反射傳播（天波）n適合頻率f： 1.5MHz-30MHz（10m-200m)的中波、短波電離層電離層 電波從發(fā)射天線發(fā)出，沿直線傳播到接收天線。 3、直射傳播（空間波）、直射傳播（空間波）適

8、合頻率f：30MHz以上(波長(zhǎng)為10m以下) 的超短波。 特點(diǎn)特點(diǎn)：這種傳播的距離只限制在視距范圍內(nèi)（也叫視距傳播）即傳播距離短。由于視距有限，因此可以通過(guò)高架天線、中繼站或通信衛(wèi)星等方法擴(kuò)大傳播距離。一般用于超短波通信和微波通信及衛(wèi)星通信。移動(dòng)通信中的基站：既可以實(shí)現(xiàn)中繼，也可以用于擴(kuò)展服務(wù)用戶的數(shù)量電視發(fā)射塔：以前一般都安裝山上的電視接收天線在距地面1012千米范圍的大氣層稱為對(duì)流層。由于大氣湍流運(yùn)動(dòng)等原因形成的不均勻性會(huì)對(duì)電磁波散射。散射具有很強(qiáng)的方向性和隨機(jī)性。散射傳播距離約為100500千米，適合4006000MHz的頻率。即VHF和UHF波段的應(yīng)用。(a)射線(b)(c)電離層(d

9、)對(duì)流層 散射傳播4、對(duì)流層散射傳播、對(duì)流層散射傳播頻帶波長(zhǎng)名稱典型用途30300Hz104103km特低頻水下通信；電報(bào)0.33kHz103102km音頻數(shù)據(jù)終端；實(shí)線電話330kHz10210km甚低頻遠(yuǎn)距離導(dǎo)航；聲吶；電報(bào)；電話；頻率標(biāo)準(zhǔn)低頻(長(zhǎng)波)中頻(中波)高頻(短波)甚高頻(超短波)超高頻(分米波)極高頻(厘米波)特高頻(毫米波)30300GHz101mm雷達(dá)著陸系統(tǒng)；射電天文；鐵路設(shè)施；科學(xué)研究0.33GHz10210cm電視廣播；雷達(dá)；遙控遙測(cè)；導(dǎo) 航 ； 衛(wèi) 星 通 信 ； 無(wú) 線 電 測(cè)高；移動(dòng)通信330GHz101cm衛(wèi)星通信；空間通信；微波接力；機(jī)載雷達(dá)；氣象雷達(dá)；陸地

10、機(jī)動(dòng)車330MHz10210m國(guó)際定點(diǎn)通信；軍用通信；商用調(diào)幅廣播；飛機(jī)和船通信；岸與船通信30300MHz101m電視廣播；調(diào)頻廣播；車輛通信；航空通信；導(dǎo)航設(shè)備30300kHz101km導(dǎo)航系統(tǒng)；航標(biāo)信號(hào)；電報(bào)通信0.33MHz103102m商 用 調(diào) 幅 廣 播 ； 業(yè) 余 移 動(dòng) 通信；海軍無(wú)線電通信；測(cè)向；遇險(xiǎn)和呼救表表1-1 無(wú)線電波的頻段劃分及典型用途無(wú)線電波的頻段劃分及典型用途國(guó)際電聯(lián)國(guó)際電聯(lián)(ITU)給出的劃分給出的劃分1.3 無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成與原理無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成與原理 一、無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的原理一、無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的原理1、基本任務(wù)：、基本任務(wù)：無(wú)線電發(fā)送是以自由空間

11、為傳輸信道，把需無(wú)線電發(fā)送是以自由空間為傳輸信道，把需要傳送的信息要傳送的信息(聲音、文字或圖象聲音、文字或圖象)變換成無(wú)線電波傳送到變換成無(wú)線電波傳送到遠(yuǎn)方的接收點(diǎn)。遠(yuǎn)方的接收點(diǎn)。2、信息傳輸?shù)幕疽?、信息傳輸?shù)幕疽? 希望傳送距離遠(yuǎn)希望傳送距離遠(yuǎn) 是要能實(shí)現(xiàn)多路傳輸，且各路信號(hào)傳輸時(shí)，應(yīng)互不干擾是要能實(shí)現(xiàn)多路傳輸，且各路信號(hào)傳輸時(shí)，應(yīng)互不干擾4、基帶信號(hào)直接發(fā)送存在兩個(gè)缺點(diǎn)、基帶信號(hào)直接發(fā)送存在兩個(gè)缺點(diǎn) 很難實(shí)現(xiàn)多路通信。要求有很長(zhǎng)的天線，在工藝及使用上都是很困難的。3、基帶信號(hào)的特點(diǎn)、基帶信號(hào)的特點(diǎn)u不同的原始信息占有不同的頻帶寬度u基帶信號(hào)占有的頻帶屬于低頻范圍。 模擬調(diào)制模擬調(diào)

12、制:振幅調(diào)制振幅調(diào)制(AM) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM) 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)調(diào)制的定義調(diào)制的定義:載波調(diào)制是用需傳送的信息（基帶信號(hào)）去控制高頻載波振蕩信號(hào)的三參量之一，使其隨需傳送的信息成線性關(guān)系變化。 5、載波調(diào)制傳送方式、載波調(diào)制傳送方式數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制:振幅鍵控振幅鍵控(ASK) 頻率鍵控頻率鍵控(FSK) 相位鍵控相位鍵控(PSK)調(diào)制方式調(diào)制方式二、無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成二、無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成(以調(diào)幅廣播為例以調(diào)幅廣播為例) 1、組成方框圖、組成方框圖緩沖器緩沖器高頻高頻放大器放大器AM 調(diào)制器調(diào)制器高頻功率高頻功率放大器放大器主振器主振器低頻功率低頻功率放大器放大器前置前置放

13、大器放大器聲電聲電變換器變換器2、信息傳輸?shù)倪^(guò)程、信息傳輸?shù)倪^(guò)程主振器產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)經(jīng)緩沖或倍頻,并通過(guò)高頻電壓放大后作為高頻載波電壓送給振幅調(diào)制器。聲音信號(hào)由聲電變換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(基帶信號(hào)),經(jīng)過(guò)放大后送給低頻放大器。調(diào)制器將送來(lái)的高頻載波信號(hào)和基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制, 產(chǎn)生調(diào)幅波,通過(guò)高頻功率放大、經(jīng)天線以電磁波形式輻射出去1.4 無(wú)線電接收設(shè)備的組成與原理無(wú)線電接收設(shè)備的組成與原理 一、無(wú)線電接收設(shè)備的原理一、無(wú)線電接收設(shè)備的原理1、基本概念、基本概念：無(wú)線電接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程：無(wú)線電接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反，它的基本任務(wù)是將通過(guò)天空傳來(lái)的電相反，它的基本任務(wù)是將通過(guò)天空傳來(lái)的電磁

14、波接收下來(lái)，并從中取出需要接收的信息磁波接收下來(lái)，并從中取出需要接收的信息信號(hào)。信號(hào)。2、解調(diào)、解調(diào)：解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。即從已調(diào)波中：解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。即從已調(diào)波中恢復(fù)出原基帶信號(hào)的過(guò)程。和模擬調(diào)制相對(duì)恢復(fù)出原基帶信號(hào)的過(guò)程。和模擬調(diào)制相對(duì)應(yīng)，也分為三種：檢波、鑒頻和鑒相。應(yīng)，也分為三種：檢波、鑒頻和鑒相。特點(diǎn)：特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單接收靈敏度太差，選擇性也差，很少直接采用。二、直接檢波式接收機(jī)二、直接檢波式接收機(jī)檢波器檢波器 選頻回路選頻回路 三、直接放大式接收機(jī)三、直接放大式接收機(jī)選頻選頻回路回路高頻高頻放大放大檢波器檢波器 低頻電低頻電壓放大壓放大低頻功低頻功率放大率放大特點(diǎn)：靈敏度較高，輸

15、出功率也較大，特別適用于固定頻率的接收。在用于多個(gè)電臺(tái)接收時(shí)，其調(diào)諧比較復(fù)雜。高頻小信號(hào)放大器的整個(gè)接收頻帶內(nèi)，頻率高端的放大倍數(shù)比低端要低。四、超外差接收機(jī)四、超外差接收機(jī)( (以調(diào)幅廣播為例以調(diào)幅廣播為例) )混混頻頻中頻中頻放大放大檢檢 波波 低頻電低頻電壓放大壓放大低頻功低頻功率放大率放大本機(jī)本機(jī)振蕩振蕩高頻小高頻小信號(hào)放信號(hào)放大大主要特點(diǎn) 超外差接收機(jī)由于有固定頻率的中頻放大器，它不僅可以實(shí)現(xiàn)較高的放大倍數(shù)，而且選擇性也很容易得到滿足。 可以同時(shí)兼顧高靈敏度與高選擇性. 電路比較復(fù)雜，且存在一定的干擾。從收、發(fā)信機(jī)看到高頻電子線路的基本內(nèi)容應(yīng)包括: (1) 高頻振蕩器(信號(hào)源、載波信

16、號(hào)或本地振蕩信號(hào))；(2) 放大器(高頻小信號(hào)放大器及高頻功率放大器)；(3) 混頻或變頻(高頻信號(hào)變換或處理)；(4) 調(diào)制與解調(diào)(高頻信號(hào)變換或處理)；(5) 反饋控制電路，如自動(dòng)增益控制(AGC)或自動(dòng)電平控制(ALC)電路、自動(dòng)頻率控制(AFC)電路和自動(dòng)相位控制(APC)電路(也即鎖相環(huán)PLL)。實(shí)現(xiàn)頻譜搬移負(fù)載變化負(fù)載變化信號(hào)大小變化信號(hào)大小變化希望得到的通希望得到的通信質(zhì)量不下降信質(zhì)量不下降1 1、改變本地振蕩信號(hào)的頻率、改變本地振蕩信號(hào)的頻率2 2、解調(diào)、調(diào)制、解調(diào)、調(diào)制一、研究對(duì)象一、研究對(duì)象 通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的各種高頻功能電路的功能、原理和基本組成。二、研究范疇二、研究范疇1、高頻、高頻：指本課程所討論的頻率范圍是幾百KHz幾百M(fèi)