高頻電子線路1.ppt

1、高頻電子線路,采用的教材,通信電子線路 劉泉主編 武漢理工大學(xué)出版社 2005年1月第二版 高頻電子線路（第四版） 張肅文主編 高等教育出版社,參考書,電子線路（非線性部分） 謝家奎 編 高等教育出版社 高頻電路原理與分析 曾興雯等 編 西安電子科技大學(xué)出版社 Wireless Communication Principles and Practice. Theodore S. Rappapot. Prentice Hall Inc. 1996.,信息傳輸是人類社會活動的重要內(nèi)容。沒有通信，就沒有人類社會。 從古代的烽火到近代的旗語，都是人們尋求快速遠距離通信的手段。 1837年莫爾斯發(fā)明了電

2、報，創(chuàng)造了莫爾斯碼，開創(chuàng)了通信的新紀元。 1864年英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表的“電磁場的動力理論”為無線電發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。 1876年貝爾發(fā)明了電話，將語音信號轉(zhuǎn)換為電能傳送沿導(dǎo)線傳送。,第1章 緒 論,1.1 無線電通信的發(fā)展簡史,1887年，德國的赫茲通過實驗證明了麥克斯韋的學(xué)說。 1895年意大利的馬克尼與俄羅斯的波波夫?qū)崿F(xiàn)了無線電通信，1901年又首次完成了橫渡大西洋的通信 1904年，弗萊明發(fā)明電子二極管，標志著進入無 線電電子學(xué)時代 。 1907年，美國德福雷斯特發(fā)明了電子三極管，是電子技術(shù)發(fā)展史上第一個重要里程碑。 1948年，美國肖克萊等人發(fā)明了晶體三極管,是電子技術(shù)

3、發(fā)展史上第二個重要里程碑。,第1章 緒 論,1.1 無線電通信的發(fā)展簡史,1958年美國制成了第一塊集成電路。 1967年研制成大規(guī)模集成（LSI）電路。 1978年研制成超大 規(guī)模集成（VLSI）電路，從此電技術(shù)進入了微電子技術(shù)時代。 20世紀60年代，中、大規(guī)模乃至超大規(guī)模集成電路的不斷涌現(xiàn)，是電子技術(shù)發(fā)展史上第三個重要里程碑。,第1章 緒 論,1.1 無線電通信的發(fā)展簡史,20世紀初首先解決了無線電報通信問題。接著又解決了用無線電波傳送語言和音樂的問題，從而開展了無線電話通信和無線電廣播。以后傳輸圖象的問題也解決了，出現(xiàn)了無線電傳真和電視。 20世 紀30年代中期到第二次世界大戰(zhàn)期間，為

4、了防空的需要，無線電定位技術(shù)迅速發(fā)展和雷達的出現(xiàn)，帶動了其他科學(xué)的興起，如無線電天文學(xué)、無線電氣象學(xué)等。 20世紀50年代以來，宇航技術(shù)的發(fā)展又促 進了無線電技術(shù)向更高的階段發(fā)展。,第1章 緒 論,1.1 無線電通信的發(fā)展簡史,無線電技術(shù)的發(fā)展是從利用電磁波傳輸信息的無線電通信擴展到計算機科學(xué)、宇航技術(shù)、自動控制以及其他各學(xué)科領(lǐng)域的。,第1章 緒 論,1.1 無線電通信的發(fā)展簡史,無線電通信發(fā)展簡史,原始手段,有線通信,無線通信,烽火、旗語,電報 （1837 Morse） 電話 （1876 Bell）,電磁波的存在,Maxwell 理論,Hertz 實踐,三個里程碑： Lee de fores

5、t 發(fā)明電子三極管 W. Shockley 發(fā)明晶體三極管 集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn),從發(fā)明無線電開始，傳輸信息就是無線電技術(shù)的首要任務(wù)。最基本的信息就是語言和文字。 音頻在空氣中傳播速度很慢，且衰減很快，不能遠距離傳播。因而只能借助電來傳播。,第1章 緒 論,1.2 無線電通信的基本原理,由天線理論可知，要將無線電信號有效地發(fā)射出去，天線的尺寸必須和電信號的波長相當。 原始的非電量信息經(jīng)轉(zhuǎn)換的原始電信號一般是低頻信號，波長很長。 如音頻頻率為20Hz-20kHz，對應(yīng)波長為15-15000km,要制造如此巨大的天線是不現(xiàn)實的。即使有這樣巨大的天線，由于各發(fā)射臺均為同一頻段的低頻信號，在信道中

6、會互相重疊、干擾。,第1章 緒 論,1.2 無線電通信的基本原理,因此，必須采用幾百kHz以上的高頻振蕩信號作為載體，將低頻信號與高頻信號調(diào)制，然后經(jīng)天線發(fā)射出去。接收端再對信號進行解調(diào)。調(diào)制以后，由于傳送的是高頻振蕩信號，天線的尺寸就可大大下降。同時不同的發(fā)射臺采用不同的高頻振蕩信號作為載波，頻譜上就互相區(qū)分開了。,第1章 緒 論,1.2 無線電通信的基本原理,現(xiàn)代通信系統(tǒng),第1章 緒 論,1.2 無線電通信的基本原理,現(xiàn)代通信系統(tǒng),1信息源,信息源是指需要傳送的原始信息,2輸入換能器,將發(fā)信者提供的非電量消息(如聲音、景物等)變換為電信號,3發(fā)送設(shè)備,發(fā)送設(shè)備主要有兩大任務(wù)：一是調(diào)制，二是

7、放大。,4信道,信道是連接發(fā)、收兩端的信號通道，又稱傳輸媒介。,5接收設(shè)備,任務(wù)是從已調(diào)信號中恢復(fù)出發(fā)送端相一致的基帶信號,6輸出換能器,將輸出的基帶信號變換成原來形式的消息,無線通信系統(tǒng)的基本組成,按照無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性, 有以下一些類型: （1） 按照工作頻段或傳輸手段分類, 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。 所謂工作頻率, 主要指發(fā)射與接收的射頻（RF）頻率。 射頻實際上就是“高頻”的廣義語, 它是指適合無線電發(fā)射和傳播的頻率。 無線通信的一個發(fā)展方向就是開辟更高的頻段。 （2） 按照通信方式來分類, 主要有（全）雙工、 半雙工和單工方式。 （

8、3） 按照調(diào)制方式的不同來劃分, 有調(diào)幅、 調(diào)頻、 調(diào)相以及混合調(diào)制等。,無線通信系統(tǒng)的類型,（4） 按照傳送的消息的類型分類, 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。 各種不同類型的通信系統(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。,傳播特性指的是無線電信號的傳播方式、 傳播距離、 傳播特點等。 無線電信號的傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來區(qū)分。 電磁波從發(fā)射天線輻射出去后, 不僅電波的能量會擴散, 接收機只能收到其中極小的一部分, 而且在傳播過程中, 電波的能量會被地面、 建筑物

9、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, 從而造成到達接收機時的強度大大衰減。 根據(jù)無線電波在傳播過程所發(fā)生的現(xiàn)象, 電波的傳播方式主要有直射（視距）傳播、 繞射（地波）傳播、 折射和反射（天波）傳播及散射傳播等。 決定傳播方式和傳播特點的關(guān)鍵因素是無線電信號的頻率。 ,傳播特性,電磁波波譜,為了討論問題的方便，將不同頻率的電磁波人為 地劃分若干頻段或波段，列表如下:,第1章 緒 論,1.3 通信的傳輸媒質(zhì),1.3 通信的傳輸媒質(zhì),信道是信號的傳輸媒質(zhì), 可分為有線和無線信道. 有線信道: 明線 對稱電纜 雙絞線 同軸電纜 光纖 無線信道: 如海水，地球表面，自由空間等

10、,有線通信信道,1. 雙絞線 適用于短距離（小于100m）、1Mb/s數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。 2. 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。 3. 光纖電纜 特點：衰減小（小于1db/km）、工作頻率高、信息容量大,無線通信信道,無線通信的傳輸媒質(zhì)是自由空間。電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自由空間到達接收天線的傳播途徑可分為兩大類：地波和天波。,地波（分為地面波和空間波）,1. 地面波 就是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。適用于長波和超長波。,1.5MHz以下的電磁波主要沿地表傳播 , 稱為地面波,地波（分為地面波和空間波）,2. 空間波 是在發(fā)射天線與接收天

11、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。適用于超短波。,30MHz以上的電磁波主要沿空間直線傳播，稱為空間波,天波,經(jīng)過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點的電磁波。適用于短波。 電離層反射的特點： 頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會穿透電離層。故頻率只限于中短波段300Khz30Mhz 。,1.530MHz的電磁波，主要靠天空中電離層的折射和反射傳播，稱為天波,電離層,第1章 緒 論,1.4 高頻電子線路的主要內(nèi)容,高頻電子線路課程的絕大部分電路都屬于非線性電路，一般都用非線性電路的分析方法來分析。,高頻電子線路的主要內(nèi)容,信號的產(chǎn)生 高頻振蕩電路（正弦波振蕩器） 信號的放大 高頻小信號放大電路 高頻功率放大電路 信號的變換 幅度調(diào)制與解調(diào)電路 角度調(diào)制與解調(diào)電路 倍頻電路 混頻電路,高頻電子線路的主要內(nèi)容,高頻小信號放大電路 高頻功率放大電路 高頻振蕩電路（正弦波振蕩器） 幅度調(diào)制與解調(diào)電路 角度調(diào)制與解調(diào)電路 倍頻電路 混頻電路,本課程的特點,1、電子信息與通信專業(yè)學(xué)