通信電子線路：概述 緒論

課程名稱：《通信電子線路》課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課課程教材：電子線路（非線性部分）一、課時安排1.計劃學(xué)時為48學(xué)時，其中課內(nèi)實驗學(xué)時8學(xué)時。（1）平均一周3節(jié)課，排課問題，前半學(xué)期一周4節(jié)，后半學(xué)期一周2節(jié)。（2）實驗安排在后半學(xué)期，分班，更具體的問題后半學(xué)期再說。二、平時要求及評分1.關(guān)于取消考試資格2.總評（作業(yè)+考勤+提問+實驗（實驗報告，操作））+（期末卷面分?jǐn)?shù)）

30%+70%《電子類基礎(chǔ)課》課程概述1.電類基礎(chǔ)課程的分支：

電路原理（電路分析、電工學(xué)）、模擬電子技術(shù)（低頻/線性）、數(shù)字電子技術(shù)2.針對無線電通信技術(shù)方面：高頻電子技術(shù)/線路，按照器件的工作特性又稱為：非線性電子線路，（近年來改名）《通信電子線路》3.針對模擬信號處理（產(chǎn)生）的原理電路分為：《模擬電子技術(shù)》+《通信電子線路》（《高頻電子技術(shù)》或《非線性電子線路》）三、課程綜述1.課程學(xué)習(xí)需要多門先修課程，知識點要求廣（1）電路原理——節(jié)點電流、回路電壓、戴維南定理、LC元件，諧振）（2）模擬電子技術(shù)（器件、放大、反饋）

2.對課程中教學(xué)內(nèi)容、電路原理進(jìn)行理解時，還需要“高數(shù)”的內(nèi)容，其中周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)展開用的最多。

要求：教學(xué)過程中不要求如何計算，但要能將數(shù)學(xué)結(jié)論應(yīng)用于理解。

3.不易學(xué)

教學(xué)目標(biāo)：（1）建立和掌握通信電子線路中基本以及重要的名字概念、信號處理的思路。（2）熟悉或掌握基本的模擬通信系統(tǒng)中的電路原理、功能。（3）能夠應(yīng)用公式對電路的參數(shù)進(jìn)行估算。（4）通過實驗，能夠加深對通信系統(tǒng)中基本功能電路工作原理認(rèn)識，掌握儀器使用方法。

緒論0.1非線性電子線路的作用0.2

非線性器件的基本特點

0.3

本課程的特點0.1

非線性電子線路的作用一、什么是非線性？

電子器件嚴(yán)格上均為非線性的，故所構(gòu)成的電子線路均為非線性電子線路。但是，依據(jù)器件的使用條件不同，所表現(xiàn)的非線性程度不同。

對信號進(jìn)行處理時，盡量使用器件特性的線性部分。電路基本是線性的，但存在不希望有的失真。（小信號，工作在器件的線性區(qū)）線性電路：

對信號進(jìn)行處理時，使用了器件特性的非線性部分，利用器件的非線性完成振蕩，頻率變換等功能。（使用了器件的非線性特性或大信號）非線性電路：

大信號條件下，由于輸入信號較大，必然涉及到器件的非線性部分，例如功率放大器，這樣就不能用線性等效電路表示電子器件的特征，而必須用非線性電路的分析方法。二、非線性電子線路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用1.

通信系統(tǒng)的分類

利用電磁波傳送信息(1)

有線通信系統(tǒng)：利用導(dǎo)線傳送信息(2)無線通信系統(tǒng)：(3)光纖通信系統(tǒng)：

利用光導(dǎo)纖維傳送信息2.

無線通信系統(tǒng)

組成：發(fā)射裝置+

接收裝置

+

傳輸媒體(1)

發(fā)射裝置

將被發(fā)送的信息變換為電信號。例如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘枴＂贀Q能器：

將換能器輸出的電信號變?yōu)閺姸茸銐虻母哳l電振蕩。②發(fā)射機：

將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。

③天線：無線通信系統(tǒng)的組成方框圖

(2)

傳輸媒體——電磁波電磁波傳輸方式，依據(jù)波長不同，可分：波段波長頻率特點說明中、長波＞200m＜1500kHz沿地表傳播大地表面是導(dǎo)體，一部分電磁波會損耗掉，頻率越高，損耗越大短波10m-200m1.5～30MHz靠電離層(距地表60千米以上)反射傳播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，被吸收的能量越小，但頻率越過一定值，電磁波會穿過電離層，不再返回地面超短波＜10m＞30MHz沿空間直線傳播地球表面是彎曲的，所以只能限制在視線范圍內(nèi)傳播距離比較：電離層＞地面＞直線

無線電傳播方式(3)接收裝置接收是發(fā)射的逆過程。①接收天線：

將空間傳播到其上的電磁波→高頻電振蕩。②接收機：高頻電振蕩電信號

③換能器：

將電信號所傳送信息

3.

無線通信存在的問題①天線將電信號轉(zhuǎn)換成電磁波的效率問題

電信號接收天線

電磁波②存在干擾：

各電臺的發(fā)射信號，各種工業(yè)、醫(yī)學(xué)裝置輻射電磁波，大氣層，宇宙固有的電磁干擾。4.解決方案

發(fā)射機和接收機借助線性和非線性電子線路對攜有信息的電信號進(jìn)行變換和處理。（調(diào)制）(1)

調(diào)制：

由攜有信息的電信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變化。

調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩信號。已調(diào)波：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。根據(jù)受控參數(shù)：調(diào)幅、調(diào)角（調(diào)頻、調(diào)相）。

(4)

解調(diào)：

調(diào)制的逆過程，從已調(diào)波中取出原載有信息的電信號。(3)

調(diào)制的作用：

①減小天線的尺寸(聲30～3000Hz，天線要幾百km)；

②選臺。將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，使接收機可選擇特定電臺的信息而抑制其它電臺發(fā)送的信息和各種干擾。

5.

實現(xiàn)無線發(fā)射和接收的各種電路

通信系統(tǒng)中，除小信號放大器以外，其它如振蕩器、功放、調(diào)制器、解調(diào)器、混頻器、倍頻器均是本書討論范圍內(nèi)的通信電子線路。

三、調(diào)幅發(fā)射接收機為例，進(jìn)一步了解實現(xiàn)無線發(fā)射和接收的過程

1.

發(fā)射機組成(1)

振蕩器：

產(chǎn)生fosc

的高頻振蕩信號，幾十kHz以上。

采用調(diào)幅方式的中波廣播發(fā)射機組成方框圖(2)

高頻放大器：

一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，使頻率倍增至fc，并提供足夠大的載波功率。(3)

調(diào)制信號放大器：

多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號。(4)

振幅調(diào)制器：

實現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號和調(diào)制信號變換為所需的調(diào)幅波信號，并加到天線上。2.

接收機采用調(diào)幅方式的無線廣播接收機組成方框圖(1)

高頻放大器：

由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號；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?？烧{(diào)諧。

(2)

混頻器：

兩個輸入信號。頻率為fc的高頻已調(diào)信號，本機振蕩器產(chǎn)生的頻率為fL

的本振信號。將頻率為

fc的高頻已調(diào)信號不失真的變換為載波頻率為截fI的中頻已調(diào)信號：

我國中頻。(3)

本機振蕩：

用來產(chǎn)生頻率為)的高頻振蕩信號。fL是可調(diào)的，并能跟蹤fc。(或(4)

中頻放大器：

由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，放大中頻信號。(5)

檢波器：

實現(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。(6)

低頻放大器：

由小信號放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制信號，向揚聲器提供所需的推動功率。上述系統(tǒng)中非線性電子線路可分為三類：一類：

實現(xiàn)功率放大功能的電路。在輸入信號作用下，將直流電源提供的功率部分地轉(zhuǎn)換為輸入信號規(guī)律變化的輸出信號功率，并使輸出信號的功率大于輸入信號的功率。二類：

實現(xiàn)振蕩功能的電路。可在不加輸入信號的情況下，穩(wěn)定地產(chǎn)生特定頻率或特定頻率范圍的正弦波振蕩信號。三類：

實現(xiàn)波形變換和頻率變換功能的電路。能在輸入信號作用下產(chǎn)生與之波形和頻譜不同的輸出信號。包括：調(diào)制電路、解調(diào)電路、混頻電路和倍頻電路。本課程順序討論這三類電路。

7.

其它通信系統(tǒng)

無論采用何種調(diào)制方式，發(fā)射機和接收機都包括上述各模塊，區(qū)別主要在于調(diào)制器和解調(diào)器上。

目前越來越多地采用調(diào)頻無線通信系統(tǒng)。實現(xiàn)調(diào)制的模塊為頻率調(diào)制器，實現(xiàn)解調(diào)的模塊為頻率解調(diào)或鑒頻器。

當(dāng)前正在發(fā)展的數(shù)字通信系統(tǒng)，其調(diào)制信號為數(shù)字信號，相應(yīng)的調(diào)制為數(shù)字調(diào)制。

近年來還提出了軟件無線電的概念，用軟件的方法實現(xiàn)通信系統(tǒng)中一部分電路的功能，改變程序便可變更調(diào)制方式。0.2

非線性器件的基本特點

非線性電子線路利用器件的非線性特性實現(xiàn)上述三類功能，因此，有必要首先了解非線性器件的基本特點：一、非線性器件特性的參數(shù)復(fù)雜

主要有三：(1)直流參數(shù)：

適用于直流分析(2)交流參數(shù)：

適用于頻率變換電路的分析

(3)平均參數(shù)：

適用于功率放大和振蕩電路的分析

二、非線性器件的控制變量必須明確

分析非線性器件時，必須注明它的控制變量?？刂谱兞坎煌鑼懛蔷€性器件特性的函數(shù)也不同。例如二極管

電壓為控制量：電流指數(shù)變化

電流為控制量：

電壓對數(shù)變化注意：

當(dāng)特性非單調(diào)時，指明控制量尤為重要例：(1)控制變量為電壓：

電流為單值電流：

電壓為多值

隧道二極管的特性曲線

*

器件特性的描述與控制變量有關(guān)，并可能出現(xiàn)負(fù)參數(shù)，是非線性與線性器件的又一重要區(qū)別。三、不滿足疊加原理

若

則

而

例

出現(xiàn)新的頻率成份

非線性電路實現(xiàn)頻率加、減等更多電路功能。

如：當(dāng)器件兩端加余弦電壓

時，由于特性的非線性，流過器件的電流必為非余弦，將其按付里葉級數(shù)展開：四、分析電路時候要用到傅里葉級數(shù)

概念補充：