模塊一課題一課題二課件

1、高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二1 2010.2高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二無(wú)線通信系統(tǒng)組成無(wú)線通信系統(tǒng)組成圖圖1-1-1 1-1-1 無(wú)線廣播系統(tǒng)的組成無(wú)線廣播系統(tǒng)的組成 高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二任務(wù)一任務(wù)一 無(wú)所不在的通信設(shè)備無(wú)所不在的通信設(shè)備高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二通信系統(tǒng)的基本組成通信系統(tǒng)的基本組成 輸入輸入 變換器變換器 發(fā)送發(fā)送 設(shè)備設(shè)備 信道信道 接收接收 設(shè)備設(shè)備 噪聲噪聲與干擾與干擾 信源信源 輸出輸出 變換器變換器 圖圖1-1-2 1-1-2 通信系統(tǒng)的基本組成通信系統(tǒng)的基本組成通信：從發(fā)送者到接收者之間信息的傳遞。通信：從發(fā)送者

2、到接收者之間信息的傳遞。通信系統(tǒng)：利用電信號(hào)傳播信息。通信系統(tǒng)：利用電信號(hào)傳播信息。子任務(wù)一子任務(wù)一 無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二1信源信源 指需要傳送的原始信息，如聲音、圖像、文字等。指需要傳送的原始信息，如聲音、圖像、文字等。2. 輸入變換器輸入變換器 將發(fā)送者提供的非電物理量消息將發(fā)送者提供的非電物理量消息(如聲音等如聲音等)變換為電信號(hào)變換為電信號(hào)(即基帶信號(hào)即基帶信號(hào)) 。 根據(jù)信源轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的方式，可分為模擬通信和數(shù)字通根據(jù)信源轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的方式，可分為模擬通信和數(shù)字通信。本課程主要研究的是模擬通信系統(tǒng)。信。本課程主要研究的是

3、模擬通信系統(tǒng)。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二3. 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備 基帶信號(hào)頻率低，不便于在信道傳輸。將輸入的基帶信號(hào)基帶信號(hào)頻率低，不便于在信道傳輸。將輸入的基帶信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)。變成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)。圖圖1-1-3 1-1-3 無(wú)線電測(cè)向信號(hào)源無(wú)線電測(cè)向信號(hào)源高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二4. 信道信道 連接發(fā)、收兩端的信號(hào)通道，又稱傳輸媒介。連接發(fā)、收兩端的信號(hào)通道，又稱傳輸媒介。 a) b) c)圖圖1-1-4 1-1-4 無(wú)線通信天線無(wú)線通信天線a)a)衛(wèi)星接收天線衛(wèi)星接收天線 b)b)廣播發(fā)射塔廣播發(fā)射塔 c)c)路由器無(wú)線天線路由器無(wú)線天線高頻電子

4、技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二5. 接收設(shè)備接收設(shè)備 與發(fā)送設(shè)備的作用相反。將信道傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)取出并進(jìn)與發(fā)送設(shè)備的作用相反。將信道傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)取出并進(jìn)行處理，得到與發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)。行處理，得到與發(fā)送端相對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)。圖圖1-1-5 1-1-5 無(wú)線電測(cè)向機(jī)無(wú)線電測(cè)向機(jī)高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二6. 輸出變換器輸出變換器 與輸入變換器的作用相反。將接收輸出的電信號(hào)恢復(fù)出原與輸入變換器的作用相反。將接收輸出的電信號(hào)恢復(fù)出原始信號(hào)。始信號(hào)。7. 噪聲與干擾噪聲與干擾 存在在發(fā)射和接收的整個(gè)電路中，因此要求接收裝置增益存在在發(fā)射和接收的整個(gè)電路中，因此要求接收裝置增益高，選擇

5、性好。高，選擇性好。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 典型的無(wú)線發(fā)射設(shè)備的組成典型的無(wú)線發(fā)射設(shè)備的組成 圖圖1-1-6 1-1-6 典型調(diào)幅發(fā)射機(jī)的原理框圖典型調(diào)幅發(fā)射機(jī)的原理框圖高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參量。調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參量。被控制的是高頻振蕩的振幅時(shí)，稱為被控制的是高頻振蕩的振幅時(shí)，稱為振幅振幅調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)幅幅(AM)(AM)。被控制的是高頻振蕩的被控制的是高頻振蕩的頻率頻率時(shí)，稱為頻率調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻時(shí)，稱為頻率調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻(FM)(FM)。被控制的是高頻振蕩的相位時(shí)，稱為相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)

6、相被控制的是高頻振蕩的相位時(shí)，稱為相位調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)相(PM)(PM)。調(diào)制信號(hào)：攜有信息的電信號(hào)。調(diào)制信號(hào)：攜有信息的電信號(hào)。載波：未調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)。載波：未調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)。 已調(diào)信號(hào)：經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)。已調(diào)信號(hào)：經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)。 u高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無(wú)線電傳播一般都要采用高頻（射頻）才適合于天線輻射無(wú)線電傳播一般都要采用高頻（射頻）才適合于天線輻射和無(wú)線傳播。原因如下：和無(wú)線傳播。原因如下： 減小天線的尺寸。只有當(dāng)天線的尺寸大到可以與信號(hào)波長(zhǎng)相減小天線的尺寸。只有當(dāng)天線的尺寸大到可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(shí)，天線才具有較高的輻射效率。舉例，音頻范圍為

7、比擬時(shí)，天線才具有較高的輻射效率。舉例，音頻范圍為20Hz20kHz，若發(fā)射，若發(fā)射100Hz的音頻信號(hào)，波長(zhǎng)的音頻信號(hào)，波長(zhǎng) 。需減少波長(zhǎng)，提高發(fā)射頻率。需減少波長(zhǎng)，提高發(fā)射頻率。 選臺(tái)。將不同電臺(tái)發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號(hào)上，選臺(tái)。將不同電臺(tái)發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號(hào)上，使接收機(jī)可選擇特定電臺(tái)的信息而抑制其他電臺(tái)發(fā)送的信息和使接收機(jī)可選擇特定電臺(tái)的信息而抑制其他電臺(tái)發(fā)送的信息和各種干擾。各種干擾。 3000ckmf高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 典型的無(wú)線接收設(shè)備的組成典型的無(wú)線接收設(shè)備的組成 圖圖1-1-7 1-1-7 調(diào)幅收音機(jī)的原理框圖調(diào)幅收音機(jī)的原理框圖高頻

8、電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二什么叫超外差式接收機(jī)？什么叫超外差式接收機(jī)？ 混頻器輸出端獲得載頻頻率為本振和高頻已調(diào)信號(hào)兩者頻混頻器輸出端獲得載頻頻率為本振和高頻已調(diào)信號(hào)兩者頻率之差。率之差。為什么要使用混頻器？為什么要使用混頻器？ 如果接收機(jī)直接將高頻信號(hào)放大，對(duì)于不同的頻率，如果接收機(jī)直接將高頻信號(hào)放大，對(duì)于不同的頻率，接收接收機(jī)的靈敏度（接收弱信號(hào)的能力）和選擇性（區(qū)別不同電機(jī)的靈敏度（接收弱信號(hào)的能力）和選擇性（區(qū)別不同電臺(tái)臺(tái)的能力）變化較劇烈。而用混頻器得到的中頻信號(hào)的頻率的能力）變化較劇烈。而用混頻器得到的中頻信號(hào)的頻率固固定，因此中頻放大器的選擇性和增益和接收的頻率無(wú)關(guān)。定，

9、因此中頻放大器的選擇性和增益和接收的頻率無(wú)關(guān)。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無(wú)線電波波段的劃分無(wú)線電波波段的劃分波波 段段波長(zhǎng)波長(zhǎng)/m頻率頻率/MHz特特 點(diǎn)點(diǎn)說(shuō)說(shuō) 明明中、中、長(zhǎng)波長(zhǎng)波 100 3沿地表沿地表傳播傳播大地表面是導(dǎo)體，一部分電磁波大地表面是導(dǎo)體，一部分電磁波會(huì)損耗掉，頻率越高，損耗越大會(huì)損耗掉，頻率越高，損耗越大短波短波10 1003 30靠電離層靠電離層反射傳播反射傳播電磁波一部分被吸收，另一部分電磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。頻率越高，被反射或折射到地面。頻率越高，被吸收的能量越小，但頻率超過(guò)被吸收的能量越小，但頻率超過(guò)一定值，電磁波會(huì)穿過(guò)電離層，

10、一定值，電磁波會(huì)穿過(guò)電離層，不再返回地面不再返回地面超短波超短波 30沿空間沿空間直線傳播直線傳播沿地表傳播衰減極大，電磁波又沿地表傳播衰減極大，電磁波又會(huì)穿透電離層，不能返回地面。會(huì)穿透電離層，不能返回地面。只能采用主要沿空間直線傳播只能采用主要沿空間直線傳播子任務(wù)二子任務(wù)二 電磁波頻段的劃分與傳輸特點(diǎn)電磁波頻段的劃分與傳輸特點(diǎn)高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無(wú)線電波的傳播方式無(wú)線電波的傳播方式高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 沿地面?zhèn)鞑サ牡夭ㄑ氐孛鎮(zhèn)鞑サ牡夭?特點(diǎn)：因?yàn)榈孛娴膶?dǎo)電特性比較穩(wěn)定，所以電波沿地面特點(diǎn)：因?yàn)榈孛娴膶?dǎo)電特性比較穩(wěn)定，所以電波沿地面的傳播比較穩(wěn)定；遇障礙

11、物繞射能力強(qiáng)，傳輸距離比較遠(yuǎn)。的傳播比較穩(wěn)定；遇障礙物繞射能力強(qiáng)，傳輸距離比較遠(yuǎn)。 應(yīng)用：導(dǎo)航。應(yīng)用：導(dǎo)航。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 靠電離層的折射和反射進(jìn)行傳播靠電離層的折射和反射進(jìn)行傳播 特點(diǎn)：短波通信天線尺寸小，所需發(fā)射功率低，成本特點(diǎn)：短波通信天線尺寸小，所需發(fā)射功率低，成本低；但因電離層狀態(tài)隨時(shí)間而變化，所以電波的傳播不穩(wěn)低；但因電離層狀態(tài)隨時(shí)間而變化，所以電波的傳播不穩(wěn)定。定。 應(yīng)用：遠(yuǎn)距離無(wú)線電廣播、電話通信及中距離小型移動(dòng)應(yīng)用：遠(yuǎn)距離無(wú)線電廣播、電話通信及中距離小型移動(dòng)電臺(tái)等。電臺(tái)等。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 沿空間直線傳播沿空間直線傳播 特點(diǎn)：傳播

12、距離只限制在視線范圍內(nèi)，所以傳播距離是有特點(diǎn)：傳播距離只限制在視線范圍內(nèi)，所以傳播距離是有限的，但可以通過(guò)架空天線、中繼、或衛(wèi)星等方式擴(kuò)大傳播距限的，但可以通過(guò)架空天線、中繼、或衛(wèi)星等方式擴(kuò)大傳播距離。離。 應(yīng)用：中繼通信、調(diào)頻、電視廣播、以及雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用：中繼通信、調(diào)頻、電視廣播、以及雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)中。中。 高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 頻率的分配頻率的分配 同一地區(qū)、同一時(shí)段用相同或相近頻率的無(wú)線電通信設(shè)備同一地區(qū)、同一時(shí)段用相同或相近頻率的無(wú)線電通信設(shè)備工作時(shí)必然相互干擾，因此無(wú)線電頻率需要仔細(xì)規(guī)劃并且加工作時(shí)必然相互干擾，因此無(wú)線電頻率需要仔細(xì)規(guī)劃并且加以利用。以利用。

13、將頻率根據(jù)不同的業(yè)務(wù)加以分配。比如：將頻率根據(jù)不同的業(yè)務(wù)加以分配。比如： 調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播: 87.5MHz108MHz； GSM頻段：頻段：900Mhz/1800Mhz/1900MHz；無(wú)線電總的頻譜范圍有限，力求壓縮每個(gè)無(wú)線設(shè)備的無(wú)線電總的頻譜范圍有限，力求壓縮每個(gè)無(wú)線設(shè)備的1.帶寬，減小信道間的間隔和干擾，提高頻譜利用率。帶寬，減小信道間的間隔和干擾，提高頻譜利用率。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 比如，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，信道分配的問(wèn)題可以分為兩比如，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，信道分配的問(wèn)題可以分為兩類：類：在滿足整個(gè)系統(tǒng)無(wú)干擾的情況下，最小化所需要的信道數(shù)，在滿足整個(gè)系統(tǒng)無(wú)干擾的情況下

14、，最小化所需要的信道數(shù)，以節(jié)約有效的頻率資源。以節(jié)約有效的頻率資源。在大多數(shù)應(yīng)用中，無(wú)法提供足夠可用的信道確保無(wú)干擾的在大多數(shù)應(yīng)用中，無(wú)法提供足夠可用的信道確保無(wú)干擾的信道分配，只能最小化整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的干擾，滿足各區(qū)域?qū)π诺婪峙?，只能最小化整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的干擾，滿足各區(qū)域?qū)π诺罃?shù)量上的需求。信道數(shù)量上的需求。又比如，采用更加緊密的頻率復(fù)用技術(shù)，建立微蜂窩、微又比如，采用更加緊密的頻率復(fù)用技術(shù)，建立微蜂窩、微微微1.蜂窩，建設(shè)蜂窩，建設(shè)GSM900/1800雙頻網(wǎng)絡(luò)以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。雙頻網(wǎng)絡(luò)以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二天線是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器：天線是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器：發(fā)射天線

15、：高頻電能發(fā)射天線：高頻電能 電磁波能電磁波能接收天線：電磁波能接收天線：電磁波能 高頻電能高頻電能天線的重要參數(shù)和特性：天線的重要參數(shù)和特性：方向性系數(shù)方向性系數(shù)天線增益天線增益輸入阻抗輸入阻抗天線效率天線效率 天線天線高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二無(wú)線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間無(wú)線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過(guò)程中電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。是相互垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直于傳播方向。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二導(dǎo)線載有交變電流時(shí)就可以形成電磁波的輻射。輻射的能力與導(dǎo)線載有交變電流時(shí)就可以形成電磁波的輻射。輻射的

16、能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)。導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子：兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子：每臂長(zhǎng)度為每臂長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)，全長(zhǎng)為波長(zhǎng)，全長(zhǎng)為1/2波長(zhǎng)的振子也叫半波振子。波長(zhǎng)的振子也叫半波振子。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線的天線的方向性方向性是指天線向一定方向輻射電磁波

17、的能力。是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。 對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。所具有的接收能力。 天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 方向性系數(shù)方向性系數(shù)是用來(lái)表示天線向某一個(gè)方向集中輻射電磁波是用來(lái)表示天線向某一個(gè)方向集中輻射電磁波程度的一個(gè)參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理程度的一個(gè)參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理想的非定向天線作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。想的非定向天線作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。 理想的非定向天線：

18、各方向均勻輻射的理想點(diǎn)源天線，這理想的非定向天線：各方向均勻輻射的理想點(diǎn)源天線，這種天線向各個(gè)方向的輻射式均勻的。種天線向各個(gè)方向的輻射式均勻的。 任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點(diǎn)產(chǎn)生相等電場(chǎng)強(qiáng)任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點(diǎn)產(chǎn)生相等電場(chǎng)強(qiáng)度的條件下，非定向天線的總輻射功率對(duì)該定向天線的總輻射度的條件下，非定向天線的總輻射功率對(duì)該定向天線的總輻射功率之比。功率之比。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比稱為天線的號(hào)電流之比稱為天線的輸入阻抗輸入阻抗。 輸入阻抗有電阻分量和電抗

19、分量，即輸入阻抗有電阻分量和電抗分量，即Zin=Rin+j Xin。電抗。電抗分量會(huì)減少?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率，因此，必須使電分量會(huì)減少?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率，因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)?；景氩ㄕ褡拥妮斎胱杩古c天線的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)。基本半波振子的輸入阻抗為（輸入阻抗為（73.1+ j 42.5 ）歐姆。）歐姆。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線效率天線效率是指天線輻射出去的功率（即有效地轉(zhuǎn)換電磁波是指天線輻射出去的功率（即有效地轉(zhuǎn)換電磁波部分的功率）和輸入

20、到天線的總功率之比。是恒小于部分的功率）和輸入到天線的總功率之比。是恒小于1的數(shù)值。的數(shù)值。 增益增益是是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。它是方向系數(shù)與是是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。它是方向系數(shù)與天線效率的乘積。天線效率的乘積。 增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求，簡(jiǎn)增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求，簡(jiǎn)單地說(shuō)，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離就越遠(yuǎn)。一單地說(shuō)，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離就越遠(yuǎn)。一般基地臺(tái)天線采用高增益天線，移動(dòng)臺(tái)天線采用低增益天線。般基地臺(tái)天線采用高增益天線，移動(dòng)臺(tái)天線采用低增益天線。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二全向天線全向天線 在水平面上，輻射與接收無(wú)最大方向的天線稱為全向天線。即在水平面上，輻射與接收無(wú)最大方向的天線稱為全向天線。即水平方向圖的基本為圓形。不過(guò)在其垂直方向圖上，可以看到輻射水平方向圖的基本為圓形。不過(guò)在其垂直方向圖上，可以看到輻射能量是集中的，因此可以獲得天線增益。能量是集中的，因此可以獲得天線增益。全向天線一般由半波振子排列的直線陣組成。全向天線