高頻電子線路緒論

(II)電子線路

緒論一、無線通信的開展1873年莫爾斯電報碼遠距離信息傳遞1876年貝爾創(chuàng)造信鴿、驛站、烽火臺、海上用的旗語、手語有線通信無線通信的開展1864年麥克斯韋電磁理論1887年赫茲實驗驗證1904電子管出現(xiàn)，1907年創(chuàng)造電子三極管，無線電電子學時代開始1948年創(chuàng)造晶體三極管20世紀60年代，集成電路出現(xiàn)，并不斷開展無線電技術主要應用于信息的傳輸和處理二、通信系統(tǒng)的根本組成信號源接收設備發(fā)送設備傳輸信道收信裝置1、通信系統(tǒng)的構成

在實際的通信電子線路中傳輸的是各種電信號，為此就需要將各種形式的信息轉變成電信號。常見的信號源有：話筒攝象機各種傳感器件1、信號源發(fā)送設備的作用：將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的信號。對基帶信號進行變換的原因：由于要傳輸的信息種類多樣，其對應的基帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。2、發(fā)送設備傳輸信道又稱傳輸媒質，是傳輸信道的媒質。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性。傳輸信道：有線通信信道無線通信信道3、傳輸信道雙絞線適用于短距離〔小于100m〕、1Mb/s數據率的通信環(huán)境。同軸電纜適用于距離在幾百米、帶寬小于10MHz、碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。光纖電纜衰減小〔小于1db/km〕、工作頻率高、信息容量大有線通信信道無線通信信道地波:〔分為地面波和空間波〕b、空間波是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波,發(fā)射天線和接收天線較高，接收點的電磁波由直接波和地面反射波合成。天波：經過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點的電磁波頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會穿透電離層，只限于中短波段。a、地面波是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波傳播方式的比照a、靠電離層反射和折射的傳播方式的傳播距離最長b、靠直線傳播方式傳播的距離最短C、沿著地表傳播方式傳播的距離介于上面的兩者之間頻率越高，趨膚效應越嚴重，損耗也越嚴重。沿著地表傳輸的波頻率不太高，波長在200米以上的波主要沿著地表傳輸，波長在10米到200米的波主要靠電離層傳輸，波長在10米以下，主要是直線傳播。波段名稱波長的范圍頻率范圍用途和傳播方式長波LW1Km～10Km30～300KHZ遠距離通信、地波中波MW100m～1Km300KHZ～3M廣播、通信、導航、地波、天波短波SW10m～100m3M～30M（高頻）廣播、通信、地波、天波超短波VSW1m～10m30M～300M（甚高頻）廣播、通信、電視、視距、對流層分米波USW10～100Cm..300M～3G（超高頻）通信、電視、衛(wèi)星

、視距、對流層厘米波SSW1～10Cm3G～30G（極高頻）中繼、雷達、衛(wèi)星、視距毫米波ESW300G以上無線電頻段和波段的劃分4、接收設備接收設備的作用：對接收設備的要求：由于信號在傳輸和恢復的過程中存在著干擾和失真，接收設備要盡量減少這種失真。接收傳送過來的信號，并進行處理，以恢復發(fā)送端的基帶信號。5、收信裝置〔換能器〕收信裝置接收設備輸出的電信號變換成原來形式的信號的裝置。如：復原聲音的喇叭恢復圖象的顯象管A、高頻適合于通過天線傳輸B、高頻的頻帶范圍寬，信息容量大三、無線通信根本原理無線通信系統(tǒng)中傳輸的信號可以是聲音、圖像、數據等，其波形復雜，有連續(xù)信號，也有離散信號，但都具有一定的頻率范圍，這種信號稱為基帶信號?；鶐盘柌豢赡苤苯影l(fā)射出去，只有利用高頻信號作為“載波”才能有效地將有用信號用電磁波的形式發(fā)射出去。1、無線通信系統(tǒng)的組成消息信號源放大器調制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器已調波放大器發(fā)射天線接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調器放大器視頻顯示器揚聲器等等選擇電路發(fā)射機接收機〔a〕調制信號〔基帶信號〕：攜有信息的電信號〔b〕載波信號：未調制的高頻振蕩信號〔c〕已調波信號：經調制后的高頻振蕩信號2、無線通信系統(tǒng)中的信號3、無線通信系統(tǒng)中幾個根本概念無線電發(fā)射機音頻放大高頻振蕩倍頻高頻放大調制話筒聲音a、調制modulation：用帶有信息的信號控制高頻信號的一個或幾個參數，使該參數按照電信號的規(guī)律而變化的一種處理方式。調制b、振幅調制amplitudemodulation〔調幅AM〕：使高頻振蕩信號的幅度隨調制信號變化的調制方式。使高頻振蕩信號的頻率隨調制信號變化的調制方式。

c、頻率調制frequencymodulation〔調頻M〕d、相位調制phasemodulation〔調相PM〕使高頻振蕩信號的相位隨調制信號變化的調制方式。

e、數字信號的調制：調制信號為數字信號時，稱為鍵控，分為振幅鍵控〔ASK〕、頻率鍵控〔FSK〕、相位鍵控〔PSK〕。有正弦調制和脈沖調制方式。無線電接收機高頻放大混頻器中頻放大解調器低頻放大本地振蕩器超外差接收機組成框圖解調解調demodulation：從已調波中把原來的調制信號恢復出來的過程。據調制方法不同，解調電路可分別有：檢波器鑒頻器鑒相器四、現(xiàn)代通信系統(tǒng)上世紀70年代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收機如前介紹的超外差接收機，70—80年代無線電通信實現(xiàn)了模擬數字的大轉變，從系統(tǒng)控制〔選臺調諧、音量控制，均衡控制等〕到信源編碼、信道編碼，以及硬件實現(xiàn)技術都無一例外地實現(xiàn)了數字化?，F(xiàn)代超外差接收機可用以下圖來表示，它是一個模擬與數字的混合系統(tǒng)。上世紀90年代后，通信界開始了一場新的無線電革命，即從數字化走向了軟件化，軟件無線電技術〔softwareRadio〕應運而生。支持這場革命的是多種技術的綜合，包括多頻段天線和RF變換寬帶A/D/A轉換，完成IF、基帶、比特流處理功能的通用可編程處理器等。軟件無線電最初目的是滿足軍用通信中不同頻段，不同信道調制方式和數據方式的各類電臺之間的聯(lián)網需要，因為它可以很容易地解決各種接口標準之間的兼容問題，使得它的優(yōu)越性很快得到商用通信的青睞，并且在個人移動通信領域開展迅速。軟件無線電是特指具有用軟件實現(xiàn)各種功能特點的無線電臺〔如移動通信中的移動機、基站電臺、軍用電臺等〕，它主要由低本錢、高性能的DSP芯片組成。軟件無線電軟件無線電典型結構可編程處理器寬帶A/D–D/ARF轉換窄帶A/D–D/A可選的信號源編碼N–R/T軟件實時、準實時高集成度硬件電話視頻傳真數據移動終端脫機軟件可編程處理器在線軟件N-R/T軟件業(yè)務開發(fā)工作站可編程處理器寬帶A/D–D/ARF轉換PSTN定時系統(tǒng)模塊式、開放硬件結構天線接口2.在盡可能靠近天線的地方使用A/D/A轉換器，因為信號的數字化是實現(xiàn)軟件無線電的首要條件。理想軟件無線電系統(tǒng)中的A/D/A轉換器已相當靠近天線，從而可對高頻信號進行數字化處理，這也是它與常用的數字通信系統(tǒng)的根本區(qū)別所在。

軟件無線電的標志1.無線通信功能是由軟件定義并完成的，這種完全的可編程能力包括可編程的射頻波段、信道接入方式、信道調制方式與糾錯算法等，軟件無線電區(qū)別于軟件控制的數字無線電。

系統(tǒng)所需要的信號處理工作有變頻、濾波、調制解調，信道編譯碼，接口協(xié)議與信令處理，加解密、抗干擾處理，以及網絡監(jiān)控管理。軟件無線電的特點：通過安裝不同的軟件來實現(xiàn)不同的電路功能，包括工作模式，系統(tǒng)功能，擴展業(yè)務等。1.具有完全的可編程性2.軟件無線電基于DSP技術

由于軟件無線電結構具有相對集中和統(tǒng)一的硬件平臺，所以多個信道可以享有共同的射頻前端與寬帶A/D/A轉換器，從而可以獲取每一信道的相對廉價的信號處理性能。

可以任意轉換信道接入方式，改變調制方式或接收不同系統(tǒng)的信號。3.其有很強的靈活性及可擴充性

4.具有集中性由于大規(guī)模集成電路的數字無線電和軟件無線電收發(fā)信機，其內部的根本功能，根本原理，工作流程和電路結構與傳統(tǒng)的超外式無線電收發(fā)信機并無太大差異，經典高頻電子線路的分析方法與設計思想仍可作為現(xiàn)代無線電新技術的理論根底。而且，由于目前器件水平的限制，軟件無線電技術還根本只能在通信系統(tǒng)的基帶處理局部得到較好發(fā)揮，還必須采用與傳統(tǒng)電路結合的方式進行系統(tǒng)研制。要超越器件水平的限制，進行深入的理論研究，提出新的解決方案和好的算法，也需要借助于一些經典的通信電路理論。數字通信中的很多電路功能也根本上用模擬電路實現(xiàn)。因此，本門課程中仍以根本模擬電子電路為主要內容進行分析?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)的開展現(xiàn)狀五、本課程特點電子器件〔晶體二極管、雙結晶體管、場效應管〕具有非線性特性，輸入信號小時，可以近似看作線性器件。非線性電路不滿足疊加原理，當多個頻率的組合信號通過非線性器件時，會從出現(xiàn)這些頻率的線性組合信號，完成頻譜變換功能，如調制、解調、倍頻等。非線性電子線路分析方法：折線法、冪級數法、開關函數法、線性時變參數法非線性電子線路與線性電子線路的區(qū)別

信號頻率高，大局部電路為非線性工作〔完成信號頻率變換功能〕；應用集中參數描述元器件，但器件存在高頻效應，雜散參數對電路產生很大影響。信號頻率較低，元器件工作在線性工作區(qū)；應用集中參數描述元器件。低頻電子線路高頻電子線路微波電路電路尺寸可以與工作波長相比較，應用場的方法進行分析。線性電子線路非線性電子線路六、教學內容高頻電路根底、串并聯(lián)諧振回路頻率合成根本原理丙類功率放大器反響振蕩器振幅調制、解調電路、混頻電路角度調制、解調電路參考書1