大三上-通信電路原理

《通信電路原理》2009年9月~

2010年1月：辦公地點：新主樓F1124：8233857312020年11月《通信電路原理》--09年笫1章

緒

論通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的組成與分類通信系統(tǒng)的基本特性通信系統(tǒng)的信道通信系統(tǒng)中的信號通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設備信號傳輸?shù)幕締栴}信號通過線性系統(tǒng)信號通過非線性系統(tǒng)干擾通信電路的基本形式22020年11月《通信電路原理》--09年分類：按通信調(diào)制方式來分：數(shù)字通信與模擬通信；按信道中傳輸?shù)男盘杹矸郑夯鶐盘柾ㄐ排c載波信號通信；按傳輸信道來分：有線通信、無線通信、光通信；按信號傳輸?shù)姆较騺矸郑簡喂?、雙工、半雙工。1.1.1

通信系統(tǒng)的分類與組成32020年11月《通信電路原理》--09年通信系統(tǒng)基本組成方框圖42020年11月《通信電路原理》--09年局域網(wǎng)有線電視網(wǎng)廣播網(wǎng)地面站局尋呼臺同步低軌公用通信網(wǎng)機計算機電視機計算機電視機收音機尋呼機計算機(765KM)(35860KM)(全球星系統(tǒng)）無線接入點AP筆記本計算機(WLAN)（模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換）52020年11月《通信電路原理》--09年通信系統(tǒng)實例：無線連接的家庭信息網(wǎng)絡3

cups

flour

1

cup

gratedh

l通信便攜電腦兒童監(jiān)護臺式電腦無線頭盔帶無線接口的電腦天線PSTN/xDSL冰箱數(shù)據(jù)板手持式控制器電纜/電纜調(diào)制解調(diào)器聲控玩具Talking

Teddy62020年11月《通信電路原理》--09年移動通信系統(tǒng)中（

）包含的關鍵（電子）技術能量的有效利用；數(shù)字系統(tǒng)設計技術；模擬集成電路（RFIC）設計技術；半導體器件及工藝技術；智能天線；顯示器件及其控制技術；數(shù)字信號處理；封裝；電子材料。最重要的因素：成本。72020年11月《通信電路原理》--09年無線（通信）系統(tǒng)（接收部分）模擬與射頻電路ADFSMRTOSARQKeypad,DisplayControlCodersFFTFiltersAccelerators(bit

level)模擬數(shù)字DSPLogic邏輯電路通信算法協(xié)議處理RF-Front：本課程學習內(nèi)容微處理器(ARM)82020年11月《通信電路原理》--09年可以形成的電子產(chǎn)以射頻集成電路為品（

產(chǎn)品）低頻100-500

kHz近距離及中等距離讀寫門禁系統(tǒng)、動物識別價格相對便宜 庫存控制、停車管理速度慢中間頻率10-15

MHz近距離及中等距離讀寫價格可以做到便宜速度適中門禁系統(tǒng)各種智能卡低性能、低成本的產(chǎn)品射頻標簽高頻850-950

MHz2.4-5.8

GHz遠距離讀寫速度高直線價格相對貴道路及鐵路狀況檢測高速 系統(tǒng)92020年11月《通信電路原理》--09年可以形成的電子產(chǎn)以射頻集成電路為品（中間產(chǎn)品）電子設備的無線互聯(lián)2.4GHz

工作頻率小于10

米的工作距離小于20dBm

的可選擇數(shù)據(jù)加密措施移動、固定個人電腦、便攜電腦個人數(shù)字助理(PDA)調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字相機外設共享中性能中成本產(chǎn)品個人無線局域網(wǎng)絡采用無線方式共享資源有線互聯(lián)鏈路的共享102020年11月《通信電路原理》--09年可以形成的電子產(chǎn)以射頻集成電路為品（高檔產(chǎn)品）高性能高價格產(chǎn)品可移無線網(wǎng)：WLAN覆蓋 或者庭院的靜態(tài)高速網(wǎng)絡，支持高速計算機網(wǎng)絡的無線接入動式無線個人通信支持any-time,any-where

的個人語音和低速數(shù)據(jù)通信計算移動可移動式計算支持many-time,many-where

的高速信息獲取通信無線數(shù)據(jù)廣播數(shù)字 、高質(zhì)量音頻的無線傳遞戰(zhàn)場的無線網(wǎng)絡覆蓋軍事通信、數(shù)字化 裝備112020年11月《通信電路原理》--09年1.1.2

通信系統(tǒng)的基本特性一、傳輸距離傳輸距離是指信號從發(fā)送端傳輸?shù)竭_接收端并能被可靠接收的最大距離。傳輸距離與什么因素有關？與通信方式有關（有無中繼）。無中繼的無線通信：發(fā)送端的信號功率；信號通過信道的損耗；信號通過信道時混入各種形式的干擾和噪聲；的接收靈敏度；……122020年11月《通信電路原理》--09年通信容量是指一個信道能夠同時傳送獨立信號的路數(shù)。與已調(diào)信號所占有的頻帶寬度密切相關：國際規(guī)定

信號的頻帶是300～3400Hz；中波調(diào)幅廣播（535KHz~1605KHz），廣播電臺每個已調(diào)信號占有的頻帶寬度是

9KHz；調(diào)頻廣播（88MHz~108MHz），最小頻帶寬度是200KHz；我國采用的電視信號的頻帶是0～8MHz。復用技術：頻分、時分、碼分、空分等例：載波

的頻分復用FDM1.1.2

通信系統(tǒng)的基本特性（續(xù)一）二、通信容量132020年11月《通信電路原理》--09年三、信號失真度信號失真度是指接收設備輸出信號不同(失真）于發(fā)送端基帶信號的程度。產(chǎn)生信號失真的原因：信道特性不理想；對信號進行處理的電路（發(fā)送與接收設備）特性不理想。1.1.2

通信系統(tǒng)的基本特性（續(xù)二）142020年11月《通信電路原理》--09年信號通過信道時，總要混入各種形式的干擾和噪聲，使接收機輸出信號的質(zhì)量下降。提高通信系統(tǒng)采用具有強能力的技術：能力的體制；采用高質(zhì)量的調(diào)制和解調(diào)電路。任何人在任何時候和任何地點都可以實現(xiàn)通信。1.1.2

通信系統(tǒng)的基本特性（續(xù)三）四、

能力152020年11月《通信電路原理》--09年1.1.3

通信系統(tǒng)的信道一、衰減特性：信道的衰減特性是指信號經(jīng)信道傳輸時，信號能量被衰減的程度。二、工作頻率范圍：不同的信

有不同的工作頻率范圍。（參考表1.1.1）。三、頻率特性：信道的頻率特性是指在信道的工作頻率范圍內(nèi)，當不同頻率的信號通過時，由信道引起幅度衰減和附加相移。它們通常是不同的。四、時變與時不變特性：在某些信道中，信道的傳輸特性是隨時間變化的。例如：無線信道。五、干擾特性：不同的信道將受到不同的外來干擾。162020年11月《通信電路原理》--09年移動通信中信道的特殊問題選擇性

（頻域）和延時擴展（時域）：多徑 ：到達接收點的信號，除直射波外還有多個反射波和散射波。產(chǎn)生選擇性

和延時擴展。選擇性 ：使用不同頻率的信號將產(chǎn)生不同的衰減特性，故產(chǎn)生失真。延時擴展：延時擴展對高速數(shù)據(jù)傳輸影響很大，產(chǎn)生碼間干擾（ISI）。頻移：在高速移動情況下接收，還要考慮頻率的影響。在城市環(huán)境中，移動情況下的無線傳輸信道的傳輸特性是十分惡劣的。172020年11月《通信電路原理》--09年1.1.4

通信系統(tǒng)中的信號基帶信號：信號頻帶：在通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男盘?，一般情況下都不是單一頻率的信號，而是含有一定頻率范圍內(nèi)的各頻率分量。而它所占有頻率范圍的大小，則稱為這個信號所占有的頻帶寬度。舉例：對

來說，它強調(diào)可懂度，而不要求音色等。國際規(guī)定 信號的頻帶是300～3400Hz；我國采用的電視信號的頻帶是0～8MHz等。定義：稱這種直接表示原始信息的電信號為基帶信號。直接傳送基帶信號稱為基帶信號傳輸。電纜可傳輸

基帶信號。

電纜可傳輸電視基帶信號。182020年11月《通信電路原理》--09年1.1.4

通信系統(tǒng)中的信號（續(xù)1）192020年11月《通信電路原理》--09年載波信號：調(diào)制技術：當所使用信道的頻率特性不適于基帶信號傳輸時，可以利用調(diào)制技術將基帶信號的頻譜搬移到信道的工作頻率范圍內(nèi)；舉例：為了實現(xiàn)中波廣播可以利用調(diào)幅技術將聲音基帶信號搬移到中波波段的某一頻率附近。這種傳送基帶信號的方法稱為載波信號傳輸。1.1.4

通信系統(tǒng)中的信號（續(xù)2）舉例：調(diào)幅波：VAM(t)[A0

f

(t)]cos0t設調(diào)制信號是單頻正弦信號：

f

(t)

Vm

cost則得到標準調(diào)幅波SAM。mA

是調(diào)幅度。VAM

(t)

[

A0

Vm

cost]cos0t

A0

(1

mA

cost)

cos0t把載波抑制掉，可得到抑制載波調(diào)幅波SCAM：A0

cos0t

Vm

cos

t信號（-1v~1v），則是幅度鍵控調(diào)幅波VSCAM

(t)設調(diào)制信號是ASK。202020年11月《通信電路原理》--09年1.1.4

通信系統(tǒng)中的信號（續(xù)3）單頻正弦調(diào)制信號調(diào)制高頻載波信號產(chǎn)生SAM已調(diào)信號：1.1.5

通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設備緩沖級倍頻器放大級調(diào)制器高頻功放振蕩器低頻功放低頻放大波形1調(diào)幅發(fā)射機方框原理圖波形2

波形3222020年11月《通信電路原理》--09年高頻放大混頻器中頻放大解調(diào)器低頻放大輸入回路自動增益控制本地振蕩器波形5超外差原理：接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號變成

的中頻已調(diào)信號，再進行中頻放大，高增益高穩(wěn)定的中頻放大器容易實現(xiàn)。中波調(diào)幅廣播中頻是465KHz。電視圖象信號的中頻是

38MHz。波形4

波形6

波形7232020年11月《通信電路原理》--09年發(fā)送與接收設備小結(jié)由于是采用無線傳輸，所以在發(fā)射機端有調(diào)制過程，在接收機端有解調(diào)制過程。發(fā)送與接收設備中，產(chǎn)生頻率變換的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等。要有足夠高的靈敏度（接收弱信號的能力）和足夠高的選擇性（區(qū)分不同已調(diào)信號的能力）。自動增益控制原理（AGC）：接收弱信號和強信號的時候，能得到相差不多的信號。242020年11月《通信電路原理》--09年超外差

的優(yōu)點：容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量；具有較高的選擇性和較好的頻率特性；易于調(diào)整。缺點：電路比較復雜；除了有用信號外，還存在位于鏡象頻率處的無用信號的干擾。（有一次變頻和二次變頻方案）零中頻

原理：將有用信號直接變換到基帶，即選擇中頻頻率為零（直接下變頻方案）。采用正交解調(diào)技術。優(yōu)點：沒有鏡象頻率干擾；電路便于集成。缺點：有用信號和本機振蕩信號之間的耦合（泄漏）。發(fā)送與接收設備小結(jié)（續(xù)一）252020年11月《通信電路原理》--09年1.2

信號傳輸?shù)幕締栴}信號通過線性系統(tǒng)：在通信設備中，屬于線性系統(tǒng)的電路有線性放大器、濾波器、均衡器、相加（減）器、微分（積分）電路以及工作于線性狀態(tài)下的反饋控制電路等。理想線性系統(tǒng)的幅度頻率特性：H

(

j)

H

()

A262020年11月《通信電路原理》--09年相位頻率特性為線性函數(shù)例如：4K

若線性系統(tǒng)的特性不是理想的，則會產(chǎn)生信號的波形失真，但不會產(chǎn)生新的頻率分量，這種失真稱為線性失真。1.2.2

信號通過非線性系統(tǒng)在通信電路中，屬于非線性系統(tǒng)的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等。因此，研究信號通過非線性系統(tǒng)的問題在通信電路原理分析中是很重要的。信號通過非線性系統(tǒng)后，最主要的特點是將產(chǎn)生新的頻率分量例：設非線性輸出輸入特性和輸入信號分別是：(t)

a

a

v

(t)

a

v2

(t)o

0

1

i

2

i(t)

V1m

cos1t

V2m

cos2t則輸出信號有：直流分量；基波分量和諧波分量；組合頻率分量。1

21

2,

,

2

,21

2

1.2

信號傳輸?shù)幕締栴}（續(xù)一）272020年11月《通信電路原理》--09年1.2.3

干擾信號在傳輸過程中，不可避免地會受到各種無用信號的干擾，這些干擾是限制通信系統(tǒng)性能的主要因素。熱噪聲：

電子的無規(guī)則熱運動與晶格碰撞，產(chǎn)生熱噪聲。存在于所有的電子器件和傳輸信道中。電路工作時產(chǎn)生的干擾：

利用器件的非線性，產(chǎn)生需要的頻率分量，但是同時也會產(chǎn)生不需要的頻率分量，若濾除不干凈就會形成干擾。1.2

信號傳輸?shù)幕締栴}（續(xù)二）282020年11月《通信