《通信电子电路》PPT课件.ppt

课程： 通信电子电路 作者： 于洪珍 出版社： 清华大学出版社 自我介绍： 陈建良 联系方式： Email: 首先请同学们给自己提如下几个问题： 学好“高频”需要哪些基础知识？ 高频与中低频的区别是什么？ 学习“高频”对就业和考研有帮助吗？ 如何才能真正地学好“高频”？ 课程要求： 1. 建立（无线）通信系统的概念 （组成，波形及频谱特征） 2. 认识基本无线通信系统（高频 部分）的各单元电路： 评价电路的性能指标 电路的基本形式 设计基本电路 与相关课程之间的关系 先修课程： 电路基础、模拟电子线路、 信号与线性系统 电路（是基础） 模拟电子线路（低频模拟电路） 高频 (通信 )电子线路（高频模拟电路） 课程目的 ： 对基本的通信电路，具备认识、分析、 评价、设计的能力。 兴 趣 分析问题、解决问题的能力 频率资源分配： 利用高频传输信号，可以把多个基带信号分 别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用， 提高信道的利用 近空通信： 指地球上的通信实体与在离地球距离小于 2 106公里的空间中的地球轨道上的飞行器之 间的通信。这些飞行器包括各种人造卫星、载 人飞船、航天飞机等，飞行器飞行的高度从几 百公里到几万公里不等。 非实时科学和 工程数据处理 任务计算 及控制 指令处理器 地面段 场面及 卫星通信 接收机 非实时科学和 工程数据处理 测距码发 送及检测 多普勒测量 遥测解调 发射机 多工 机 科学数据 工程数据 指令执行单元 飞行数据 子系统 指令 子系统 空间段 调制解调 子系统 遥测 指令 射频 子系统 图 1 典型的近空通信系统组成 （ a） 航天器上的通信设备 （ b） 地面上的通信设备 与通信相关的企事业单位： 民营企业：华为 国企：移动，电信，中兴通信，海尔，康佳 军工：军工企业和相关的研究所 本章内容 1.1 通信系统的概念 1.2 无线电波的传播特性 1.3 无线电波的频段划分 1.4 调制的通信系统 本章重点与难点 （一）本章重点 通信系统的组成； 无线电波的传输特性； 超外差式接收系统； （二）本章难点 调制的通信系统 通信（系统）的任务： 是传递各种信息 (包括语言、音乐、文本、图像和 数据等 )。 通信系统： 传输信息的系统称为“通信系统”。 理解： 任何一个通信系统，都是从一个称为信息源的时 空点向另一个称为信宿的目的点（用户）传送信 息。通信系统是指 实现这一通信过程的全部技术 设备和信道的总和。 1.1 通信系统的概念 一个完整的通信系统应包括：（结合目录） 信息源、发送设备、传输信道、接收设备和收信装置五部分。 信息源： 是指要传送的原始信息，如文字、数据、语音、音乐、图像 等。 信息源 发送设备 信道 接收设备 收信装置 噪声源 通信系统的基本组成框图： 对于非电量信号： 经输入变送器变换为电信号（例如被传输的是声音 信息就需先经声 电换能器 话筒，变换为相应信 号的电信号）。 输入信息本身就是电信号时： （如计算机输出的二进制信号）可以直接送到发送 设备。 发送设备： 是将电信号变换为适应于信道传输特性的信号的 一种装置。 接收设备： 接收设备的功能和发送设备相反，它是将经信道 传输后接收到的信号恢复成与发送设备输入信号 相一致的一种装置。 收信装置： 将电信号还原成原来的信息。 返回 信道： 传输信息的通道，或传输信号的通道。 信道的分类： 有线信道和无线信道。 有线信道： 包括架空明线、电缆、光缆等。 无线信道： 是传输无线电波的自由空间，如地球表面的大气 层、水、地下及宇宙空间等。 返回 噪声源： 是指信道中的噪声及分散在通信系统中其它各处噪 声的集中表示。（突发性噪声和随机噪声） 通信的分类（信息传输方式）： 有线通信和无线通信。 有线通信： 电信号是通过导线传递的通信。 无线通信： 电信号通过电磁波传送的通信。 返回 、 返回 传播特性： 指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播特 点等。不同频段的无线电信号，其传播特性不同。 同一信道对不同频率的信号传播特性是不同的。 决定传播特性的关键因素 : 是无线电信号的频率。 无线电波的传播方式： 主要有绕射（地波）传播、折射和反射（天波）传 播及直射传播等。 1.2 无线电波的传播特性 1. 绕射传播（地波传播） 定义： 电波沿着地球的弯曲表面传播。 传播距离、特点： 由于大地不是理想导体，当电磁波沿其表面传播 时，有一部分能量被损耗掉，并且频率越高，损 耗越严重，传播的距离就越短，因此频率较高的 电磁波不宜采用绕射方式传播。 电磁波频率： 1.5 M Hz 以下。 传播稳定。 图 1-2 无线电波传播方式 2.电离层的折射和反射（天波传播） 电离层的产生。 电离层的特性。（层状结构） 电磁波主要靠天空中电离层的折射和反射传播。 传播特点： 略。 电磁波频率： 1.5 30M Hz 。 3. 直射（空间波） 定义： 电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线。 特点： 电磁波频率： 30M Hz 以上。 空间波：主要由发射天线直接辐射至接收天线， 沿空间直线传播，称谓空间波 。 结论： 长波信号以地波绕射为主。中波和短波信号可以以 地波和天波两种方式传播，不过，前者以地波传播 为主，后者以天波反射和折射）传播为主。超短波 以上频段的信号大多以直射方式传播，也可以采用 对流层散射的方式传播。 说明： 无线电传播一般都要采用高频（射频）才适于天 线辐射和无线传播。 原因： 根据天线理论，要将无线电信号有效的发射出去， 天线的尺寸必须和要传输的电信号的波长为同一数 量级。 返回 1.3 无线电波的频段划分 频率从几十千赫至几万兆赫的电磁波都属于无线电 波，所以它的频率范围是很宽的，为了便于分析和应用， 习惯上将无线电的频率范围划分为若干个区域，即对频 率或波长进行分段，称为频段或波段。 无线电波的分类： 1.按波长分 超长波、长波、中波、短波、超短波（米波）、 分米波、厘米波、毫米波等 2.按频率分 甚低频、低频、中频、高频、甚高频、特高频、超 高频、极高频等 电磁波波长： 电波在一个震荡周期 T内的传播距离叫波长，用符号 表示。 无线电波在空间传播的速度： 每秒 30万公里，用 C表示。 波长 ，频率 f和电磁波传播速度 C的关系可用下式 表示： =C*T=C/f 无线电波 10 5 红外线 10 10 可见光 紫外线 10 15 X 射线 10 20 宇宙 射线 10 25 f / H z /m 3 1 0 3 3 1 0 2 (3 .8 7 .8 ) 1 0 7 3 1 0 7 3 1 0 12 3 1 0 17 图 1 4 电磁波波谱 表 1-1为无线电波的波（频）段频段划分及其用途表 目前无线电广播使用的无线电波段是： 中波广播： 535 1605 KHz 短波广播： 2 24 MHz 调频广播： 88 108 MHz 高频的划分： 狭义： 3 30MHz 广义： 300k 3 G Hz 中频 超高频 返回 1.4 调制的通信系统 调制： 就是在传送信号的一方（发送端），用我们所要传送的对 象（例如话音信号）去控制载波的幅度（或频率或相位）， 使载波的幅度（或频率或相位）随要传送的对象信号而变， 这里对象信号本身称为“调制信号”，调制后形成的信号称 为 “已调信号”。 调制的分类： 调幅：调制使幅度变化的称“调幅”。 调频：使频率变化的称“调频”。 调相：使相位变化的称“调相”。 一、 什么是调制 载波的作用： 在调制的通信系统中，载波只起一个装载和运送信号的作 用，相当于“运载工具”， 而调制信号才是真正需要传送的 对象。 分析：若信号频率为 1kHz， 其相应波长为 300km， 若采用 1/4 波长的天线，根据 就可以算出 天线长度需要 75km， 制造这样 的天线是很困难的。 fc 二、 为什么要进行调制？ 只有天线实际长度与电信号的波长相比拟时， 这时电信号才能以电磁波形式有效地辐射，这就 要求原始电信号必须有足够高的频率。 83 1 0 3 0 0k m 1000 c f 三、 什么是解调 解调： 就是在接收信号的一方（接收端），从 收到的已调信号中把调制信号恢复出来。调 幅波的解调叫“检波”，调频波的解调叫 “鉴频”，解调是其统称。 四、无线电广播发送系统 组成： 高频、低频和电源三大部分组成。 高频部分有： 主振级 由石英晶体振荡器产生频率稳定度高的载波； 缓冲级 实质上是一种吸收功率小，工作稳定的放大级，其 作用是减弱后级对主振级的影响； 倍频器 将载波频率提高到需要的频率值； 高频放大器 高频放大以提高输出功率； 调制器 是使高频载波信号幅度按低频信号大小变化， 然后经发射天线以电磁波形式向远方辐射。 低频部分有： 话筒（或录音带等）、低频电压放大器、低频功率放大器。 作用： 这样将使低频电信号通过逐级放大获得所需的功率电平，然 后对高频（载波）进行调幅。 2 超外差式接收机 其接收过程如下： 从接收天线收到微弱高频调幅信号经输入回路选频后，通过 高频放大器放大，送到混频器与本机振荡器所产生的等幅高 频信号进行混频，在其输出端得到波形包络形状与输入高频 信号的波形相同，但频率由原来高频变化为中频的调幅信 号，经中频放大后送到检波器，检出原调制的低频信号，然 后再经过低频放大，最后从扬声器还原成原来的声音信息 （语言或音乐）。 电信号的分类： 模拟信号： 是指电信号的某一参量的取值范围是连续的，如话筒产生 的话音电压信号，模拟信号通常是时间连续函数，也有时 间离散函数的情况，但取值一定是连续的。 数字信号： 是指电信号的某一参量携带着离散信息，其取值是有限个 数值，如电报信号、数据信号等。 通信系统分类： 模拟通信系统和数字通信系统 。 “通信电子电路”课程主要内容有：谐振回路、 小信号调谐放大器、高频调谐功率放大器、倍频 器、正弦波振荡器、变频器、振幅调制及检波电 路、角度调制及解调电路等。着重讨论 发送设备 和接收设备各单元的工作原理和组成，以及构成 发送、接收设备的各种单元电路的工作原理、典 型电路和分析方法 。 1.5 “通信电子电路”课程主要内容 振荡器 谐振功率 放大器 调频、调幅 低频电压放大器、低频功率放大器 小信号谐振 功率放大器 变频器 振荡器 考试方式： 平时 ： 20 考试： 80 参考书目： 高频电子线路 . 张肃文 . 高等教育出版社 高频电路 . 沈伟慈 .西安电子科技大学