高頻電子線路-曾興雯1

第一章緒論1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述

1.2無(wú)線電信號(hào)與調(diào)制

1.3本課程的特點(diǎn)

1.1無(wú)線通信系統(tǒng)概述第一章緒論通信系統(tǒng)的組成

圖1—1無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成

無(wú)線通信系統(tǒng)的組成信源信宿無(wú)線通信系統(tǒng)的組成無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成:

（1）高頻振蕩器：用于產(chǎn)生載波或本地振蕩信號(hào)（2）放大器：包括小信號(hào)放大和功率放大（3）混頻或變頻：（4）調(diào)制與解調(diào)：（5）反饋控制電路：包括AGC、AFC和APC（PLL）高頻電路是通信系統(tǒng),特別是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ),以上電路也是《高頻電子線路》課程的基本教學(xué)內(nèi)容。

按照無(wú)線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性,有以下一些類(lèi)型:

（1）按照工作頻段或傳輸手段分類(lèi),有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信等。射頻（RF）實(shí)際上是“高頻”的廣義語(yǔ),它是指適合無(wú)線電發(fā)射和傳播的頻率。無(wú)線通信系統(tǒng)的類(lèi)型

按照無(wú)線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性,有以下一些類(lèi)型:

（2）

按照通信方式來(lái)分類(lèi),主要有（全）雙工、半雙工和單工方式。（3）按照調(diào)制方式的不同來(lái)劃分,有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及混合調(diào)制等。（4）按照傳送的消息類(lèi)型分類(lèi),有模擬通信和數(shù)字通信,也可以分為話音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。無(wú)線通信系統(tǒng)的類(lèi)型

各種不同類(lèi)型的通信系統(tǒng),其系統(tǒng)組成和設(shè)備的復(fù)雜程度都有很大不同。但是組成設(shè)備的基本電路及其原理都是相同的,遵從同樣的規(guī)律。本課程將以模擬通信為重點(diǎn)來(lái)研究這些基本電路,認(rèn)識(shí)其規(guī)律。這些電路和規(guī)律完全可以推廣應(yīng)用到其它類(lèi)型的通信系統(tǒng)。

無(wú)線通信系統(tǒng)的類(lèi)型1.2無(wú)線電信號(hào)與調(diào)制第一章緒論

一個(gè)無(wú)線電信號(hào),可以將它表示為電壓或電流的時(shí)間函數(shù),通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述。無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性就是信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。無(wú)線電信號(hào)的時(shí)間特性tV對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,用頻譜分析法表示較為方便。

圖1—2信號(hào)分解

無(wú)線電信號(hào)的頻譜特性

圖1—3頻譜圖對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)（如話音信號(hào)、圖像信號(hào)等）,用頻譜分析法表示較為方便。

無(wú)線電信號(hào)的頻譜特性

這里所講的頻率特性就是無(wú)線電信號(hào)的頻率或波長(zhǎng)。電磁波輻射的波譜很寬,如下圖所示。

無(wú)線電信號(hào)的頻率特性可以認(rèn)為無(wú)線電波是一種頻率相對(duì)較低的電磁波無(wú)線電波的頻段劃分無(wú)線電頻率是人類(lèi)寶貴的電磁資源，必須科學(xué)地分配、管理和使用。

1897年，意大利無(wú)線電工程師、企業(yè)家馬可尼，實(shí)用無(wú)線電報(bào)通信的創(chuàng)始人。

19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋建立了完整的電磁場(chǎng)理論；

1887年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在；無(wú)線電波的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用莫爾斯電碼：一套由“點(diǎn)”和“劃”構(gòu)成的系統(tǒng)，通過(guò)“點(diǎn)”和“劃”間隔的不同排列順序來(lái)表達(dá)不同的英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。中文電報(bào)碼：啊0759阿7093埃1002挨2179哎0740矮4253艾5337礙4293愛(ài)1947隘7137鞍7254氨8637安1344按2174暗2542電報(bào)、電話和移動(dòng)通信電報(bào)、電話和移動(dòng)通信電報(bào)、電話和移動(dòng)通信雙頻GSM使用GSM900和DCS1800兩個(gè)頻段，其中GSM900包括兩個(gè)25MHz的子頻帶，即890～915MHz以及935～960MHz，DCS1800包括兩個(gè)75MHz的子頻帶，即1710～1785MHz以及1805～1880MHz。GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:無(wú)線電波的頻段劃分CDMA頻率:825～880MHz。無(wú)線電信號(hào)的傳播特性

傳播特性是指無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。電磁波從發(fā)射天線輻射出去后,接收機(jī)只能收到其中極小的一部分,在傳播過(guò)程中,電波的能量會(huì)被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射,或者在大氣層中產(chǎn)生折射或散射等現(xiàn)象,造成到達(dá)接收機(jī)時(shí)的強(qiáng)度大大衰減。

決定傳播方式和傳播特點(diǎn)的關(guān)鍵因素是無(wú)線電信號(hào)的頻率。

圖1—5無(wú)線電波的主要傳播方式（a）直射傳播;（b）地波傳播;（c）天波傳播;（d）散射傳播無(wú)線電信號(hào)的傳播特性(距地面60～600km)(距地面10～12km)(散射傳播距離100～500km)(適合頻率400～6000MHz)(一次反射距離約為4000km)(適合于中短波)(適合于中長(zhǎng)波)(適合于超短波、微波)

無(wú)線電傳播一般都要采用高頻（射頻）的原因是高頻適于天線輻射和無(wú)線傳播。只有當(dāng)天線的尺寸可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(shí),天線的輻射效率才會(huì)較高,從而以較小的信號(hào)功率傳播較遠(yuǎn)的距離,接收天線也才能有效地接收信號(hào)。

無(wú)線電信號(hào)的傳播特性

所謂調(diào)制,就是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的參數(shù),使載波信號(hào)的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)（振幅、頻率或相位）按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。根據(jù)載波受調(diào)制參數(shù)的不同,調(diào)制分為三種基本方式,它們是振幅調(diào)制（調(diào)幅）、頻率調(diào)制（調(diào)頻）、相位調(diào)制（調(diào)相）,分別用AM、FM、PM表示，還可以有組合調(diào)制方式。

無(wú)線電信號(hào)的調(diào)制1.3本課程的特點(diǎn)第一章緒論高頻電子線路的特點(diǎn)

(1)高頻電子線路是由線性元件（電阻、電容、電感等）和非線性器件（二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等）組成；

(2)非線性電路的分析是本課程的核心和難點(diǎn)；

(3)本課程的主要內(nèi)容有高頻振蕩器、高頻放大器（小信號(hào)放大、功率放大）、高頻信號(hào)的變換和處理（變頻、調(diào)制、解調(diào)）等。

1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖,并說(shuō)出各部分的功用。

2

無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？“高頻”信號(hào)指的是什么？

3

無(wú)線通信為什么要進(jìn)行調(diào)制？如何進(jìn)行調(diào)制？

4無(wú)線電信號(hào)的頻段或波段是如何劃分的？各個(gè)頻段的傳播特性和應(yīng)用情況如何？思考題與習(xí)題1－1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說(shuō)出各部分功用。

上圖是一個(gè)語(yǔ)音無(wú)線電廣播通信系統(tǒng)的基本框圖，它由發(fā)射部分、接收部分以及無(wú)線信道三大部分組成。思考題與習(xí)題發(fā)射部分由話筒、音頻放大器、調(diào)制器、變頻器、功率放大器和發(fā)射天線組成。音頻信號(hào)經(jīng)低頻放大后，首先進(jìn)行調(diào)制變成一個(gè)高頻已調(diào)波，然后通過(guò)變頻達(dá)到所需的發(fā)射頻率，經(jīng)高頻功率放大后，由天線發(fā)射出去。1－1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說(shuō)出各部分功用。

思考題與習(xí)題接收設(shè)備由接收天線、高頻小信號(hào)放大器、混頻器、中頻放大器、解調(diào)器、音頻放大器、揚(yáng)聲器等組成。由天線接收的高頻信號(hào)，經(jīng)放大、混頻后，變成一中頻已調(diào)波，然后檢波，恢復(fù)出原來(lái)的音頻信息，經(jīng)低頻功放后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。1－1畫(huà)出無(wú)線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說(shuō)出各部分功用。

思考題與習(xí)題1－2無(wú)線通信為什么要用高頻信號(hào)？“高頻”信號(hào)指的是什么？高頻信號(hào)指的是適合天線發(fā)射、傳播和接收的射頻信號(hào)。采用高頻信號(hào)的原因主要是：（1）頻率越高，可利用的頻帶就越寬，信道容量就越大，而且可以減小或避免頻道間的干擾；（2）高頻信號(hào)更適合天線輻射和接收，因?yàn)橹挥刑炀€尺寸大小可以與信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(shí)，才有較高的輻射效率和接收效率，這樣，可以采用較小的信號(hào)功率，傳播較遠(yuǎn)的距離，也可獲得較高的接收靈敏度。思考題與習(xí)題因?yàn)榛鶐д{(diào)制信號(hào)通常是頻率比較低的信號(hào)，為了達(dá)到較高的發(fā)射效率和接收效率，減小天線尺寸，可以通過(guò)調(diào)制