第1章高頻電子線路

高等教育出版社，胡宴如、耿蘇燕主編主講教師：李izhi@高頻電子線路上課時(shí)間：3-13周實(shí)驗(yàn)時(shí)間：6,8,10,12,13周1-2班：周五下午第四大節(jié)3-5班：周四下午第四大節(jié)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：6513高頻實(shí)驗(yàn)室考試時(shí)間：18周成績(jī)組成：考試70%，考勤10%，

作業(yè)10%，實(shí)驗(yàn)10%第1章緒論

通信與通信系統(tǒng)無(wú)線電波段的劃分與無(wú)線電波的傳播

非線性電子線路的基本概念

本章小結(jié)1.1通信與通信系統(tǒng)主要要求：

掌握通信系統(tǒng)的基本組成及各組成部分的作用了解調(diào)幅廣播通信系統(tǒng)的基本組成及各組成部分的作用了解數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成及各組成部分的作用理解通信系統(tǒng)中為何要采用調(diào)制技術(shù)獲取信息傳遞信息處理信息信息社會(huì)的三大支柱一、通信系統(tǒng)的基本組成信源輸入變換器發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備輸出變換器輸出通信：發(fā)送者與接收者之間的信息傳遞通信系統(tǒng)：利用電信號(hào)或光信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的系統(tǒng)通信系統(tǒng)基本組成基帶信號(hào)

(低頻信號(hào))調(diào)制已調(diào)信號(hào)(高頻信號(hào))噪聲與干擾解調(diào)基帶信號(hào)二、調(diào)制的概念及其意義

用基帶信號(hào)去控制高頻信號(hào)的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照基帶信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程，稱為調(diào)制。

基帶信號(hào)也稱為調(diào)制信號(hào)；未調(diào)制的高頻信號(hào)稱為載波信號(hào)；經(jīng)調(diào)制后的高頻信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)

用基帶信號(hào)去控制高頻信號(hào)的振幅，稱為調(diào)幅AM

頻率，稱為調(diào)頻FM

相位，稱為調(diào)相PM為何要調(diào)制？1.天線尺寸大于信號(hào)波長(zhǎng)的十分之一，信號(hào)才能有效發(fā)射。例如f

=

1

kHz，則天線長(zhǎng)度需大于30km，顯然是不現(xiàn)實(shí)的常用基帶信號(hào)頻率范圍：圖像信號(hào)0~6MHz語(yǔ)音300Hz~3.4kHz音樂(lè)16Hz~20kHz直接進(jìn)行傳輸是不現(xiàn)實(shí)的。2.實(shí)現(xiàn)信道的頻率復(fù)用三、通信系統(tǒng)的分類根據(jù)信道不同分有線通信系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)根據(jù)基帶信號(hào)不同分模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)廣播通信系統(tǒng)電視通信系統(tǒng)雙工：發(fā)送者接收者如電話單工：發(fā)送者接收者如廣播、電視半雙工：發(fā)送者接收者如對(duì)講機(jī)根據(jù)通信方式不同分四、模擬通信系統(tǒng)以典型的中短波調(diào)幅廣播通信系統(tǒng)為例，介紹其組成及各部分作用直接傳輸模擬信號(hào)的通信系統(tǒng)五、數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)

用數(shù)字基帶信號(hào)去控制高頻信號(hào)的振幅，稱為振幅鍵控ASK

頻率，稱為頻率鍵控FSK

相位，稱為相位鍵控PSK

數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)高頻正弦波進(jìn)行的調(diào)制

高頻小信號(hào)放大電路、高頻功率放大電路、振蕩電路、調(diào)制電路、解調(diào)電路、混頻器、倍頻器、低頻放大電路反饋控制電路等。

數(shù)字通信系統(tǒng)抗干擾、抗噪聲能力強(qiáng)，易利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。六、通信系統(tǒng)的基本單元電路非線性電路高頻電路1.2無(wú)線電波段的劃分與無(wú)線電波的傳播

主要要求：

了解無(wú)線電波段的劃分了解無(wú)線電波的傳播方式及其特點(diǎn)一、無(wú)線電波段的劃分波段名稱波長(zhǎng)范圍頻率范圍頻段名稱超長(zhǎng)波10010km330kHz甚低頻VLF長(zhǎng)波中波短波超短波(米波)101km1000200m20010m101m30300kHz0.33MHz3

30MHz30300MHz低頻LF中頻MF高頻HF甚高頻VHF微波分米波厘米波毫米波亞毫米波10010cm101cm101mm10.1mm0.33GHz330GHz30

300GHz3003000GHz特高頻UHF超高頻SHF極高頻EHF超極高頻光波1001m3300THz1T=1012中波AM廣播530kHz~1602kHz地波短波5.8~18MHz天波FM88~108MHz二、無(wú)線電波的傳播方式及其應(yīng)用沿地面?zhèn)鞑ラL(zhǎng)波、超長(zhǎng)波(<1.5MHz)特點(diǎn)傳輸穩(wěn)定，遠(yuǎn)距離傳輸沿空間直線傳播（視距傳播）超短波以上(>30MHz)距離短依靠電離層傳播電離層短波(<30MHz)(地波)(空間波)(天波)距離遠(yuǎn)波段名稱傳播主要應(yīng)用超長(zhǎng)波地波潛艇通信、遠(yuǎn)洋通信、遠(yuǎn)程導(dǎo)航、發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)等長(zhǎng)波地波除上述外，還用于低下通信中波地波為主廣播、導(dǎo)航、船舶通信、飛行通信、船港通信等短波天波為主中遠(yuǎn)距離的廣播與通信等超短波(米波)空間波調(diào)頻廣播、電視、移動(dòng)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等微波分米波厘米波毫米波亞毫米波空間波電視、雷達(dá)、衛(wèi)星通信、中繼通信等光波1.3非線性電子線路的基本概念1.3.1線性與非線性電路

線性電路—全部由線性或處于線性工作狀態(tài)的元器件組成的電路

非線性電路—有一個(gè)以上非線性元器件組成的電路

線性元件：R、L、C

非線性元件：二極管、三極管….uiOUIuiOIQUQQui

非線性元件在正弦波作用下的波形uiOIQUQQuttiO線性非線性1.2.2非線性電路的基本特點(diǎn)設(shè)i=au2當(dāng)u=u1+u2則i=a(u12+u22

+2u1u2)

i=a(U21mcos2

1t

+

U22mcos2

2t

+

2U1mcos

1tU2mcos

2t)設(shè)u1=U1mcos

1tu2=U2mcos

2t直流成分二次諧波頻率和分量頻率差分量1.產(chǎn)生了新的頻率分量,可變換頻率(混頻器);2.疊加定理不再適用;3.Q合適且信號(hào)小時(shí),可按線性電路處理.思考討論題（見(jiàn)教材）

課堂練習(xí)一1.如果廣播電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)頻率為

接收機(jī)中頻=455KHz,問(wèn)接收機(jī)本振頻率是多少？解：＝936KHz＋455KHz＝1391KHz答：接收機(jī)本振頻率為1391KHz。

課堂練習(xí)二2.如果高頻載波頻率為150MHZ,問(wèn)λ/4天線應(yīng)多長(zhǎng)？解：∵頻率等于光速C除以波長(zhǎng)λ,即?＝C∕λ,則：λ＝C∕?,

λ＝3×÷150×＝2(米),

λ/4＝2÷4＝0.5(米)

答：λ/4天線應(yīng)0.5米長(zhǎng)。

課堂練習(xí)三3.中波廣播波段的波長(zhǎng)范圍為187~560米,問(wèn)其頻率范圍為?

解：∵頻率?等于光速C除以波長(zhǎng)λ,即

?＝C∕λ,則：

λ＝560米時(shí)，?＝3×∕560≈536KHzλ＝187米時(shí)，?＝3×∕187≈1604KHz

答：頻率范圍為536KHz～1604KHz。本章小結(jié)（P11）

1.通信系統(tǒng)的構(gòu)成及類型。（電、光）

2.為了改善通信性能采用的方法。（調(diào)制）

3.通信系統(tǒng)中電路的特點(diǎn)。（高頻、非線性）

思考題與習(xí)題1-1

為什么在無(wú)線電通信中要使用“載波”發(fā)射，其作用是什么？答：一些需要傳送的信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后，其主要頻率成分在低頻范圍。將這些低頻范圍的電信號(hào)直接發(fā)射出去，有兩個(gè)問(wèn)題難以解決：一是無(wú)選擇性、互相干擾、不能實(shí)現(xiàn)多路通信；二是因?yàn)楫?dāng)電信號(hào)頻率低時(shí)，需要特長(zhǎng)的發(fā)射天線。因此，在無(wú)線電通信中要使用“高頻載波”發(fā)射，其作用是發(fā)射天線的尺寸??；不同的電臺(tái)采用不同的載頻，就容易多路同時(shí)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)多路通信。1-2

在無(wú)線電通信中為什么要采用“調(diào)制”與“解調(diào)”，各自的作用是什么？答：“調(diào)制”是發(fā)射機(jī)的主要功能。所謂調(diào)制是用需傳送的信息（基帶信號(hào)）去控制載波振蕩信號(hào)的三參量之一，使其隨需傳送的信息成線性關(guān)系變化。因?yàn)檩d波信號(hào)相當(dāng)于運(yùn)載工具，其頻率為高頻、超高頻甚至是微波，其頻率很高。若采用無(wú)線發(fā)射，其天線尺寸可以很小。

“解調(diào)”是接收機(jī)的主要功能。所謂解調(diào)是將收到的已調(diào)波的原信號(hào)取出來(lái)。1-3計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用的“調(diào)制解調(diào)”與無(wú)線電通信中的“調(diào)制解調(diào)”有什么異同點(diǎn)？答：計(jì)算機(jī)通信中傳送的是數(shù)字信號(hào)，它的調(diào)制器的主要作用是波形變換，它將基帶數(shù)字信號(hào)的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?。解調(diào)器的作用是波形識(shí)別，它將經(jīng)過(guò)調(diào)制器變換過(guò)的模擬信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用的“調(diào)制解調(diào)”與無(wú)線電通信中的“調(diào)制解調(diào)”的相同之處是都有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。計(jì)算機(jī)通信中傳送的基帶信號(hào)是數(shù)字基帶信號(hào)，無(wú)線電通信中傳送的基帶信號(hào)是模擬基帶信號(hào)。1-4

試說(shuō)明模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)，它們之間的相互轉(zhuǎn)換應(yīng)采用什么器件實(shí)現(xiàn)？答：信號(hào)的某一參量（如連續(xù)波的振幅、頻率、相位，脈沖波的振幅、寬度、位置等）可以取無(wú)限多數(shù)值，且直接與信息對(duì)應(yīng)的稱模擬信號(hào)。其特點(diǎn)是信號(hào)連續(xù)變化。信號(hào)的某一參量只能取有限值，并且常常不直接與信息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，稱為數(shù)字信號(hào)。其特點(diǎn)是離散（不連續(xù)）的。數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)用D/A變換，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)用A/D變換。1-5

理解“功能”電路的功能的含義，說(shuō)明掌握功能電路的功能在開(kāi)發(fā)電子系統(tǒng)中有什么好處。答：“功能”

是指基本電路能夠完成的信號(hào)傳輸和信號(hào)變換處理的具體工作任務(wù)。高頻功能電路可以用不同的器件和不同的電路形式構(gòu)成。其功能和輸入、輸出頻譜的關(guān)系不會(huì)因不同器件或不同的電路形式而改變。大規(guī)模集成電路通常是由多個(gè)不同功能電路組成的，掌握了基本功能電路的功能，對(duì)了解和應(yīng)用集成電路設(shè)計(jì)較復(fù)雜或大的電子系統(tǒng)是有利的。1-6

理解地波傳播、天波傳播和直線傳播的無(wú)線電信號(hào)