《通信电子线路》绪论解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,高频电子线路,主讲: 曹晖,QQ: 593182931,第1章 绪 论,1 无线电通信进展简史,2 电子线路的分类,3 非线性电子线路的应用通信系统的组成,本课程的要求,元件的高频特性,LC选频网络,阻抗变换,我们所知道的通信,古代：烽火狼烟、击鼓鸣金、摇旗呐喊、飞鸽传信,这些通信方法和手段只能极其有限地解决肯定距离的通信问题。,目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，并成为我们社会生活中一个不行或缺的组成局部。,现代： 、电视、播送、邮政、因特网等,1 无线电通信进展简史,信息传输是人类社会生活的重要内容。,古代的烽火到近代的旗语都是人们寻求快速远距,离通信的手段。,1837年，莫尔斯制造了电报，制造了莫尔斯电,码，开头了通信的新纪元。,1865年，英国的麦克斯韦总结了前人的科学成,果，提出电磁波学说。,1876年，贝尔制造了 ，能够直接将语言信,号变为电能沿导线传送。,1897年, 意大利科学家马可尼Marconi在赫兹试验的根底上，实现了远距离无线电信号的传送，这个距离在当时不过一百码，但一年后他就实现了船只与海岸的通信。,1887年，德国科学家赫兹Hertz用一个振荡偶子产生了电磁波，在历史上第一次直接验证了电磁波的存在；,马可尼因此获得1909年度诺贝尔奖。与他共享这一年度诺贝尔奖的是布劳恩Braun，由于布氏觉察金属硫化物具有单向导电性，这一成果可用于无线电接收装置；,1901年12月12日，马可尼做了跨越大西洋传送无线电信号的表演。这一次他把信号从英国的Cornwall发送到加拿大的Newfoundland。,1906年，美国科学家弗雷斯特 Forest制造了真空三极管，是电子技术进展史上第一个重要里程碑。,1904年，英国科学家弗莱明Fleming获得了一项专利，在专利说明书中描述了一个高频交变电流整流用的两极真空管，标志着进入无线电电子学时代,1912年，英国科学家埃克尔斯Eccles提出了无线电波通过电离层传播的理论，这一理论使得一群业余爱好者在1921年实现了短波试验性播送；,同年，美国的费森登Fessenden和阿姆斯特朗Armstrong改进了接收机的工作方式，制造了外差式承受系统，这种形式仍是目前很多无线电接收机的主要工作方式；,1906年，美国科学家费森登Fessenden在Massachusetts领导了第一次播送；,1938年，美国科学家香农Shannon指出，利用布尔Boole代数能对简单的开关电路进展分析，电子科学中一个崭新的分支就渐渐形成，进展起来。这就是电子计算机最初的理论。真正的电子计算机一般说来是1942年开头研制的ENIACElectronic numerical integrator and computer。,这台计算机直到1946年完成，它主要是为美国陆军阿贝尔丁检验基地计算弹道而设计的，共用了18000个真空管；,E,lectronic,n,umerical,i,ntegrator,a,nd,c,omputer,工程开头： 1943,完成： 1946,速度： 5000次每秒,输入/输出： 卡片、光、开关、,插头,占平面积： 1000平方英尺,工程负责人： John Mauchly,J. Presper Eckert,ENIAC,几乎与此同时，一个引起电子科学革命性变化的工作也在进展，这就是对半导体器件的研制。而现今半导体器件几乎占据了电子科学全部特殊的和一般的领域。,1948年，准确地说应是1947年12月23日，第一只晶体管在贝尔试验室Bell Telephone Laboratories诞生，这是电子技术进展史上其次个重要里程碑。,用单晶锗研制成n-p-n型晶体三极管，促成了电子技术小型化的进展，推动了固体物理和电子学的争论,第一只点接触型晶体三极管,晶体管的出世要归功于：,肖克莱Shockley,巴丁 Bardeen,布拉顿Bratein1902年生于中国厦门,他们共享了1956年度诺贝尔物理学奖,而巴丁则又与库柏Cooper和施莱弗Schrieffer由于对超导理论的奉献共享了1972年度诺贝尔物理学奖。,晶体管消失后，无线电技术及电子学本身发生了巨大变化，得到了长足的进展；,肖克莱后来对美国旧金山西南端硅谷做出了开创性奉献。,20世纪60年月，中、大规模乃至超大规模集成电 路的不断涌现，是电子技术进展史上第三个重要里 程碑。,1959年，美国科学家基尔比Kilby造出了世界上第一块集成电路。,1967年研制成大规模集成LSI电路。,1978年研制成超大 规模集成VLSI电路，从今电子技术进入了微电子技术时代。,Kilby 集成电路 integrated circuit,随着半导体技术的进展，消失了很多电子技术新的分支。而今所谓三C技术、三A革命无一不是电子技术及半导体技术的进展所导致的直接结果。,半导体技术的进展不仅影响了电子技术，也影响了其它技术的进展。如：冶金术，精加工，材料科学，化学等。,现代无线电通信技术,数字微波通信,利用波长为1m1mm范围内的电磁波通过中继站传输信号的一种通信方式。,其主要特点为信号可以“再生“；便于数字程控交换机的连接；便于承受大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有进展前途的三大传输手段。,卫星通信,地球上的无线电通信之间利用人造地球卫星作中继站而进展的通信。,其主要特点是： 通信距离远，而投资费用和通信距离无关； 工作频带宽，通信容量大，适用于多种业务的传输；通信线路稳定牢靠；通信质量高等优点。,现代无线电通信技术,1962年 第一次跨大西洋的电视转播,1962年7月11日，“电星1号”在美国缅园州的安多弗站与英国的贡希利站和法国的普勒默博多站之间成功地进展了横跨大西洋的电视转播和传送多路 试验。,现代无线电通信技术,1963年7月26日，美国国家航空宇航局放射了“同步2号”Syncom 通信卫星，在非洲、欧洲和美国之间进展 、电报、 通信。由于这颗卫星有30度倾角，因此它的运行轨道相对于地面作8字形移动，而非真正的“同步”，所以还不能称之为“静止卫星”。,1964年 世界上第一颗地球同步静止轨道通信卫星,1964年8月19日,美国放射了“同步3号” (Syncom )卫星，这是世界上第一颗地球同步静止轨道通信卫星。,现代无线电通信技术,1963年8月23日，肯尼迪总统引用莫尔斯拍发的第一份公众电报报文“上帝制造了何等奇迹”完毕了他与尼日利亚总理睬话，这是经“辛康姆Syncom”通信卫星的第一次 会话，声音传播了72023多公里。,现代无线电通信技术,1964年 开头卫星通信业务,1964年8月20日，成立了以美国通信卫星为首的“国际通信卫星财团”，次年更名为“国际通信卫星组织”，即著名的INTELSAT。这一组织总部设在华盛顿，其宗旨是建议和进展一个全球通信卫星系统，一视同仁地供世界各国使用，以便改进其电信效劳。确立了卫星通信体制和标准地球站的性能标准，卫星通信业务从今正式成为一种国际间的商用业务。,现代无线电通信技术,1965年 同步卫星通信时代的开头,1965年的4月6日，国际卫星通信组织INTERSAT放射了一颗半试验、半有用的静止通信卫星“晨鸟”Early Bird，又称为“国际通信卫星-( Intelsat 1)”，作为世界上第一颗有用型商业通信卫星，它为北美和欧洲之间供给通信效劳，开创了卫星商用通信的新时代。“晨鸟”标志着卫星通信从试验阶段转入有用阶段，同步卫星通信时代的开头 。,现代无线电通信技术,1999年 开通全球海上遇险和安全系统,1999年2月1日，GMDSS系统在全世界各航运国家全面启用。与在此之前广泛应用的呼救信号“SOS”不同，GMDSS是一个船岸间通信新系统“全球海上遇险和安全系统”。它由卫星通信系统和地面无线电通信系统两大局部组成。卫星系统又包括国际海事卫星分系统和极低轨道搜救卫星分系统两局部。,GDMSS是建立在先进的卫星通信技术、数字技术和计算机技术的根底上的先进系统，在船只遇难时，不仅能向更大的范围更快速、更牢靠地发出救难信息，还能以自动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。,移动通信,移动通信(Mobile communication)是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。,移动通信系统由两局部组成： (1) 空间系统,(2) 地面系统：,卫星移动无线电台和天线；,关口站、基站。,移动用户（MSS),基站（MBS),第一代移动通信技术1G,模拟制式(大哥大),其次代移动通信技术2G,GSM、TDMA等数字手机,第三代移动通信技术3G,第四代移动通信,？,移动通信,3G通信,3G是英文3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术，它是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，供给包括网页扫瞄、 会议、电子商务等多种信息效劳。,为了供给这种效劳，无线网络必需能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/秒)、384kbps(千字节/秒)以及144kbps的传输速度。,是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。,4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动 数据传输速率的1万倍，也是3G移动 速率的50倍。,4G有望集成不同模式的无线通信从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、播送电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准，实现无缝拼接、相互兼容。,4G通信,2,电子线路的分类,包含,有源器件,的网络统称为电子线路。,微波电子线路，频率高于300MHz以上的范围，卫星电视、微波中继通信、雷达、导航等设备都工作在这个频率范围,按工作频率划分,：,低频电子线路，低于300kHz的范围，,语音的电信号、生物电信号、地震电信号、机械振动的电信号等都属于这个范围,高频电子线路，频率在300kHz300MHz的范围，播送、电视、短波通信、移动通信等无线电设备都工作在这个频率范围之内,模拟电子线路传送的信号直观形象，但电路的抗干扰性能差，不便与计算机直接协作。数字电子线路传送的信号是时间上和取值上都离散的信号。,依据流通的信号形式：,模拟电子线路,数字电子线路,按集成度的凹凸：分立电路和集成电路。,集成电路与分立电路相比，集成电路具有体积小、性能稳定、牢靠性高、修理使用便利等优点。但是，由于频率响应和功率容量的限制，目前高频、大功率电子线路还是以分立为主。,按,元件性质,来分类,：,线性电路：线性电路是由线性元件构成的电路。它的输出输,入关系用线性代数方程式或线性微分方程表示。线性电路的,主要特征是具有叠加性和均匀性。,非线性电路：非线性电路中至少包含一个非线性元件，它,的输出输入关系用非线性函数方程非线性代数方程或超越,方程或非线性微分方程表示。非线性电路不具有叠加性与,均匀性。这是它与线性电路的重要区分。,由于非线性电路的输出输入关系是非线性函数关系，当信号通过非线性电路后，在输出信号中将会产生输入信号所没有的频率成分，也可能不再消失输入信号中的某些频率成分。这是非线性电路的重要特性。,时变参量电路：假设电路中仅有一个参量受外加信号的掌握,而按肯定规律变化时，称这种电路为参变电路，外加信号为,掌握信号。,非线性元件的频率变换作用,假设输入端加上两个正弦信号：,非线性电路不满足叠加原理,则不会消失组合频率成分：,产生新频率成分：,3,非线性电子线路的应用,非线性电子线路广泛应用于无线电技术的各个领域，在通信方面的应用尤为突出。通信的任务是传送信息。信息包括语言、音乐、文字、图像、数据等各种信号。通信系统由发送设备、信道、接收设备组成，如下图。,通信系统的组成,通信系统组成框图如以下图所示:,输入变换器,输出换能器,接收设备,发送设备,信道,3.1,输 入 变 换 器,输入转换器主要任务是将发信者供给的非电量消,息如声音、景物等变换为电信号，它能反映待,发的全部信息，通常具有“低通型”频谱构造，故称,为基带信号。当输入消息本身就是电信号时如计,算机输出的二进制信号，输入换能器可省略而直,接进入发送设备。,3.2,发送设备,发送设备主要有两大任务: 一是,调制 ,二是,放,大。,所谓调制，就是将基带信号变换成适合信道传,输的频带信号。它是利用基带信号去掌握载波信号,的某一参数，让该参数随基带信号的大小而线形变,化的处理过程。,所谓,放大,，是指对调制信号和已调信号的电压和,功率放大、滤波等处理过程，以保证送入信道足够,大的已调信号功率。,传输的信号为什么要进展调制？,传输信号波长与天线匹配的要求,在无线电通信中，由天线理论可知，要将电信号有效地放射出去，天线的尺寸必需和信号的波长为同一数量级。,计算：发送f=1000Hz的音频信号，需要的天线长度。,=c/f=300000000/1000=300000=300(公里),承受调制后，不同的放射台可以承受不同频率的高频振荡信号发送，有利于其在频谱上的分别,可以实现多路复用，提高频带的利用率。,更高的频段，可用的频带更宽，可以传输更多的信息或容纳更多的用户，频带利用率也更高。,调制的概念及波形,所谓调制, 就是用调制信号去控制高频载波的参数, 使载波信号的某一个或几个参数（振幅、 频率或相位）按照调制信号的规律变化。,依据载波受调制参数的不同, 调制分为三种根本方式：,1).振幅调制调幅,2).频率调制调频,3).相位调制调相,分别用AM、 FM、 PM表示， 还可以有组合调制方式。,演示,模拟无线通信系统的发送原理图,3.3,信 道,信道是连接发、收两端的信号通道，又称传输媒,介。通信系统中应用的信道可分为两大类：有线信,道如架空明线，电缆，波导，光缆等和无线信,道如海水，地球外表，自由空间等。不同的信,道有不同的传输特性，一样媒介对不同频率的信号,传输特性也是不同的。,1.5MHz以下的电磁波主要沿地表传播 , 称为地波 ,如下图 :,1.530MHz的电磁波，主要靠天空中电离层的,折射和反射传播，称为天波，如下图:,电离层,30MHz以上的电磁波主要沿空间直线传播，称为,空间波，如下图：,为了争论问题的便利，将不同频率的电磁波人为,地划分假设干频段或波段，列表如下:,波段名称,波段范围,频率范围,频段名称,超长波长波,中波,短波,超短波(米波),10 000100 000m,100010 000m,1001 000m,10100m,110m,330kHz,30300kHz,0.31.5MHz,1.530MHz,30300MHz,甚低频(VLF),低频(LF),中频(MF),高频(HF),甚高频(VHF),微波,分米波,厘米波,毫米波,亚毫米波,10100 cm,110 cm,110 cm,0.11 mm,0.33GHz,330GHz,30300GHz,3003000GHz,特高频(UHF),超高频(SHF),极高频(EHF),超级高频,应用问题解释,为什么夜间收听效果好于白天？,由于白天电离作用强电离层对信号的吸取作用强,人造卫星承受那个波段和地面联系？,中长波和短波均被电离层反射而无法穿过电离层，所以只能依靠超短波段,我国第一颗人造卫星的f =20.009MHz15米来传送东方红乐曲和遥测的信号。,3.4,接 收 设 备,承受设备的任务是将信道传送过来的已调信号进,行处理，以恢复出与发送端相全都的基带信号，这,种从已调波中恢复基带信号的处理过程, 称为解调。,明显解调是调制的反过程。,3.5,输 出 换 能 器,输出换能器的作用是将接收设备输出的基带信号,变换成原来形式的消息，如声音，景物等，供收信,者使用。,演示,数字调制方式分别为移幅键控(ASK)、,移频键控(FSK)和移相键控(PSK),。,通信系统中的分贝,设系统输入信号的功率为,P,1,，输出信号的功率为,P,2,，则,dB,为,P”dBm=30+10lgP,4,本课程的要求,高频电子线路几乎都是由线性元件和非线性的器,件组成的。其中的非线件可以用线性等效电路,来表示，分析方法也可以用线性电路的分析方法。,本书的绝大局部电路都属于非线性电路，一般都用非线性电路的分析方法来分析。,怎样学好这门课,关注非线性分析与线性分析的不同。,把握近似分析计算与准确分析计算的区分。,加强试验动手力量。,5,元件的高频特性,高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件根本一样，但是留意它们在高频使用时的高频特性。,高频电路中的元件主要是电阻器、电容器和电感器, 它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信 号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶体管和集成电路。,1电阻器,一个实际的电阻器，在低频时主要表现为电阻特性，但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面，而且还表现有电抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。,一个电阻R的高频等效电路如下图，其中CR为分布电容，LR为引线电感，R为电阻。,电阻的高频等效电路,C,R,R,L,R,电阻R随频率增高而增加，这主要是集肤效应的影响。所谓集肤效应是指随着工作频率的增高，流过导线的沟通电流向导线外表集中这一现象，当频率很高时，导线中心部位几乎完全没有电流流过，这相当于把导线的横截面积减小为导线的圆环面积，导电的有效面积较直流时大为减小，电阻r增大。工作频率越高，圆环的面积越小，导线电阻就越大。,演 示 ,2电感线圈,电感线圈在高频频段除表现出电感L的特性外，还具有肯定的损耗电阻r和分布电容。在分析一般长、中、短波频段电路时，通常无视分布电容的影响。因而，电感线圈的等效电路可以表示为电感L和电阻r串联，如下图。,电感线圈的串联等效电路,r,L,设流过电感线圈的电流为,I,，则电感,L,上的无功功率为,I,2,L,，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为,I,2,r,，故由上式得到电感的品质因数,Q值是一个比值，它是感抗L与损耗电阻r之比，Q值越高损耗越小，一般状况下, 线圈的Q值通常在几十到一二百左右。,在无线电技术中通常不是直接用等效电阻,r,，而是引入线圈的,品质因数,这一参数来表示线圈的损耗性能。,品质因数定义为,无功功率,与,有功功率之比 :,3电容器,一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗电阻和分布电感。 在分析一般米波以下频段的谐振回路时，常常只考虑电容和损耗。 电容器的等效电路也有两种形式，如下图。,电容器的串、并联等效电路,r,C,R,C,p,4高频电路中的有源器件,从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低频或其他电子线路的器件没有根本不同。,只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。 随着半导体和集成电路技术的高速进展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也消失了一些特地用途的高频半导体器件。,(1) 二极管,半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中，工作在低电平。因此主要用点接触式二极管和外表势垒二极管(又称肖特基二极管)。两者都利用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。,(2) 晶体管与场效应管FET,在高频中应用的晶体管仍旧是双极晶体管和各种场效应管，这些管子比用于低频的管子性能更好, 在外形构造方面也有所不同。 高频晶体管有两大类型: 一类是作小信号放大的高频小功率管, 对它们的主要要求是高增益和低噪声; 另一类为高频功率放大管, 除了增益外, 要求其在高频有较大的输出功率。,(3) 集成电路,用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多,主要分为通用型和专用型两种。,目前通用型的宽带集成放大器，工作频率可达一、二百兆赫兹，增益可达五、六特别贝，甚至更高。 用于高频的晶体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。,LC选频网络由电感线圈和电容组成，当外界授予肯定能量，电路参数满足肯定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。假设该电路在某一频率的交变信号作用下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐振回路。,谐振回路按电路的形式分为：,1.串联谐振回路,2.并联谐振回路,3.,耦合谐振回路,6,LC,选频网络,用途：,1.利用选频特性构成各种谐振放大器,2.在自激振荡器中充当谐振回路,3.在调制、变频、解调充中选频网络,6.1 选频网络的根本特性,要求选频电路的通频带宽度与传输信号有效频谱宽度相全都。抱负的选频电路通频带内的幅频特性,f,o,f,1,f,2,理想,实际,(,f,)=,H,(,f,) /,H,(,f,o,),f,0.4,0.6,0.8,1.0,0.2,0,通频带外的幅频特性应满足,抱负的幅频特性应是矩形，既是一个关于频率的矩形窗函数。,矩形窗函数的选频电路是一个物理不行实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形,矩形窗函数的选频电路是一个物理不行实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形,定义矩形系数,K,0.1,表示选择性：,2,f,0.7,称为通频带 ：,明显，抱负选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的矩形系数均大于1。,f,o,f,1,f,2,2,f,0.7,2,f,0.1,理想,实际,(,f,)=,H,(,f,) /,H,(,f,o,),f,0.4,0.6,0.8,1.0,0.2,0,另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选频电路的相频特性应满足,即抱负条件下信号有效频带宽度内的各频率重量都延迟一个一样时间，这样才能保证输出信号中各频率重量之间的相对关系与输入信号完全一样。,+,/2,(,f,),f,-,/2,0,理想,实际,实际选频回路的相频特性曲线并不是一条直线，所以回路的电流或端电压对各个频率重量所产生的相移不成线性关系，这就不行避开地会产生相位失真，使选频回路输出信号的包络波形产生变化,o,+,/2,(,f,),f,-,/2,0,-,o,f,o,f,1,f,2,2,f,07,理想,实际,6.2,LC,选频回路,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,u,S,串联 LC谐振回路,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,u,S,Z,S,串联LC谐振回路,仿真,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,u,S,i,i,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,u,S,电容性,电感性,R,O,Q,2,Q,1,Q,1,1,O,Q,2,O,Q,1,Q,2,同样定义串联谐振回路端电流的相位为,R,L,C,R,S,u,S,+,u,C,-,+,u,L,-,i,i,+,u,i,-,+,u,R,-,仿真,1,矩形系数:,=9.96,R,L,C,R,S,u,S,R,L,仿真,并联LC谐振回路,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,i,S,并联 LC谐振回路,仿真,R,L,C,R,S,i,S,Z,P,R,L,C,R,S,i,S,R,p,L,C,R,S,i,S,R,p,L,C,R,S,i,S,+,u,i,-,R,L,C,R,S,i,S,电感性,电容性,R,p,O,仿真,Q,2,Q,1,Q,1,1,O,Q,2,O,Q,1,Q,2,同样定义并联谐振回路端电压的相位为,R,p,L,C,R,S,i,S,i,i,i,C,i,R,i,L,+,u,i,-,仿真,1,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,仿真,R,L,C,R,S,i,S,Z,P,R,L,C,R,S,u,S,Z,S,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,i,S,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,u,S,R,p,L,C,R,S,i,S,+,u,i,-,i,i,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,i,S,电感性,电容性,电容性,电感性,R,p,R,同样定义并联串联谐振回路端电压电流的相位为,Q,2,Q,1,Q,1,1,O,Q,2,O,Q,1,Q,2,R,p,L,C,R,S,i,S,i,i,i,C,i,R,i,L,+,u,i,-,R,L,C,R,S,u,S,+,u,C,-,+,u,L,-,i,i,+,u,i,-,+,u,R,-,1,1,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,R,L,C,R,S,u,S,R,L,例1 设一并联谐振回路，谐振频率f0=10MHz，回路电容C50pF，试计算所需的线圈电感L。又假设线圈品质因素为Q100，试计算回路谐振电阻及回路带宽。假设放大器所需的带宽为0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？,解：1计算L值,2回路的谐振电阻和带宽,3求满足0.5MHz带宽的并联电阻,设回路并联电阻为 ，回路有载品质因数为,将条件带入，可得：,例2：串联回路如以下图所示。,信号源频率,f=1MHz。,电压振幅,V,=0.1V。,将1-1端短接，电容,C,调到,100,pF,时谐振。此时，电容,C,两端的电压为10V。,如1-1端开路再串接一阻抗 Z 电阻和电容串联，则回路,失谐，电容 C 调到200pF时重新谐振。此时，电容 C 两端,的电压为2.5V。,试求：线圈的电感 L，回路品质因数 Q 以及未知阻抗 Z 。,解：1计算L值,2空载品质因数和有载品质因数,电容：,3计算阻抗,回路的谐振电阻,R,L,假设初级电感线圈的圈数为N1，次级圈数为N2，且初次间全耦合(k=1)，线圈损耗无视不计，则等效到初级回路的电阻RL”上所消耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等,作业,什么是调制？为什么要进展调制？,某并联谐振回路调谐频率为465kHz，电容为200pF.电感的品质因数Q0=100，不考虑任何负载影响。试计算通频带，假设回路两端并联一负载阻抗RL=40k，那么通频带变为多少？,从,功率等效角度证明：,抱负变压器无损耗：,一 变压器阻抗变换电路,可通过改变 比值调整,R,L,的大小。,7,LC,阻抗变换网络,二 回路抽头的阻抗变换,L,2,L,1,C,L,2,L,1,C,R,L,C,2,C,1,L,L,C,2,C,1,R,L,i,S,R,S,L,1,C,2,C,1,R,L,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,b,b,a,c,d,c,d,L,2,L,C,R,L,R,S,i,S,L,C,R,L,R,S,i,S,a,b,a,b,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,c,b,d,i,S,R,S,L,C,R,L,a,b,+,u,cb,-,+,u,ab,-,+,u,db,-,+,u,ab,-,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,c,b,d,i,S,R,S,L,C,R,L,a,b,+,u,cb,-,+,u,ab,-,+,u,db,-,+,u,ab,-,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,c,b,d,i,L,i,S,i,C,i,R,i,L,i,S,；,i,C, i,R,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,c,b,d,i,L,i,S,i,C,i,R,例3 应用局部接入法的选频电路,接入系数,对回路,有载品质因数,影响明显减小。,仿真,例4 如图， 抽头回路由电流源鼓励, 无视回路本身的固有损耗, 试求回路两端电压u(t)的表示式及回路带宽。,解 由于无视了回路本身的固有损耗, 因此可以认为Q。 由图可知, 回路电容为,谐振角频率为,电阻,R,1,的接入系数,等效到回路两端的电阻为,由于回路两端电压,u,(,t,)与,i,(,t,)同相, 电压振幅,U,=,IR,=2 V, 故,输出电压为,回路有载品质因数,回路带宽,例5 如下图并联谐振回路，信号源与负载都为局部接入。RS、RL，并知回路参数L、C1、C2和空载品质因数Q0，求1fo与B ；2RL不变，要求总负载与信号源匹配，如何调整回路参数？,题意分析：并联谐振回路是高频电路中的最根本、最重要的电路之一，把握其根本参数与特性特别重要。对这些内容肯定要特别娴熟。此题的主要目的就是考察这局部内容。另外，题目考察的内容还有抽头接入回路、接入系数、阻抗变换和匹配的概念。在求带宽通频带时还要留意有载QL值和空无载Q0值的区分。,i,S,R,S,L,1,L,2,C,1,C,2,R,L,a,c,b,d,计算,f,o,与,B,再考虑有载时的状况。这里先不考虑信号源，设RL对回路的接入系数为p2 ，则:,把R,L,折合到回路两端，变为,对于 ，先考虑空载时的情况：,解：,i,S,R,S,L,1,L,2,C,1,C,2,R,L,a,c,b,d,回路本身的并联谐振电阻,它与,并联，构成总的回路负载,因此，有载,Q,L,值为,i,S,R,S,L,1,L,2,C,1,C,2,R,L,a,c,b,d,iS ”,RS ”,L,C,Rp”,a,b,若考虑,时，也可以求得考虑,影响后的回路带宽,假设要使Rp与Rs匹配，即Rp=Rs，需调整Rp。由于RL不变，Rp中可调整的参数有p1、p2、Q0和L。但实际上L及Q0一般不变，而且回路f0也不能变。,2. 设信号源对回路的接入系数为,p,1,，则总负载折合到信号源处为：,争论：一般地，阻抗变换时，由回路的低端折合到高端局部接入到全接入电阻增加，即除以p2由于p通常不大于1。反之，乘以p2。计算这类题目时，要特殊留意全部负载对Q值、通频带等参数的影响。,i,S,R,S,L,C,R,0,a,b,因此，可通过调整p1和p2来实现。调整p1就是调整L的抽头位置，调整p2就是调整C1和C2。需要留意的是，调C1和C2时要保持C不变。,作业,在左图谐振回路中，谐振频率10.7MHz。试计算：,1、回路电感L；,2、回路有载品质因素设线圈空载值为100；,3、有载3dB带宽BW0.7。,在右图中，C15pF，C215pF，Rs=75，RL300，问：L1/L2为多少时，才能使电路匹配？,i,S,R,S,L,1,L,2,C,1,C,2,R,L,a,c,b,d,三C技术：,Communication，,Computer，,Control,三A革命：,Factory Automation，,Office Automation，,Home Automation,赫兹18571894,Hertz，Heinrich Rudolf,德国物理学家，经典电动力学的奠基人之一 。1857年2月22日生于汉堡，1894年 1月 1日卒 于波恩。18801882年作为H.亥姆霍兹的助手从事科学争论工作。1885年任科劳尔施物理争论所的物理学教授。1889年继R.克劳修斯任波恩大学物理学教授。,1887年赫兹用自己设计的振荡器第一次通过试验证明白电磁波的存在，证明白J.C.麦克斯韦的理论的正确性，后又争论电磁波的各种性质反射、衍射、折射、形成驻波等，证明白电磁波在空气中的传播速度等于光速 ，确立了 电磁波和光 波根本特性的 等同性。18861887年观看并描述了外光电效应，争论了共振回路理论、紫外光对放电的影响、阴极射线的性质等。赫兹曾屡次获得意、法、奥、德等国科学院和学术团体的奖章和奖金，并被选为柏林科学院、剑桥哲学学会等 7 个主要学术组织的通讯会员。为纪念他，人们以赫兹作为振荡频率的单位。,最早的电子计算机是怎么制造出来的？,其次次世界大战中，美国宾夕法尼亚大学的莫尔电工学院同阿贝尔丁弹道争论试验室共同负责给陆军供给弹道表。这项任务困难而紧迫，每一张表都要计算几百条弹道，一个娴熟的计算员用台式计算机计算一条飞行时间是秒的弹道，要花个小时。从战斗一开头，阿贝尔丁试验室就聘请了多名计算员从事这项工作，就是这样，有些弹道表也要计算两三个月。面对这种状况，莫尔电工学院的莫希莱在年月写了一份高速电子管计算装置使用的备忘录。它实际上是第一台电子计算机的初步方案。这个方案在同事中传阅，得到了负责阿贝尔丁试验室与莫尔电工学院联系的军方格尔斯坦中尉的支持，他立刻向他的上司作了汇报。军械部要求莫尔电工学院草拟一个制造电子计算机的打算报告。结果这份报告只过了一周就得到批准。年月日，莫尔电工学院和军械部签订了合同，这台电子计算机取名为“电子数字积分计算机”，英文的缩写 ENIAC.它的预算经费是万美元。,担当研制ENIAC的莫尔小组是一个朝气蓬勃的青年集体。24岁的争论生埃克特担当总工程师，负责解决一系列困难和简单的技术问题。莫希莱是个30多岁的物理学家，他供给了电子计算机的总体设想。格尔斯坦原来是学数学的，他成了一个精明强干的组织者。1945年底这台计算机制成了，1947年送到阿贝尔丁，这样，在军方的支持下，第一台ENIAC出世了。电子计算机主要由掌握、运算、存贮、输入、输出五局部组成，掌握局部是按计算程序工作的。所谓计算程序，就是人们事先编好的进展计算的步骤，它由一系列指令组成，每条指令规定用哪些数据做什么样的运算，在ENIAC运算过程中，计算程序是从外面输入的，叫做程序外插型，改换算题就要转变与计算机的外插程序相连的接线板，特别麻烦。,运算局部主要进展加减法运算，简单的运算被分解成一系列的加减法来进展。ENIAC承受十进位制，每秒种运算5000次，比已有的计算机要快1000多倍，这是计算速度的飞跃。存贮器主要存贮计算过程需要的数据和指令。ENIAC内部没有程序存贮器，只有用电子管做的存放器，它可以存放运算过程中十位数以下的数字，存贮量是特别有限的。输入局部可以通过卡片或纸带上穿孔的组合，把指令和数据输入到计算机里去，通过光电装置或其他方法，把数据和指令转换成计算机能够承受的电信号。输出局部是用来把计算结果转换成人们所能识别的数字、字母或者图像的装置。ENIAC共和了18000个电子管，700000只电阻，10000只电容，重30吨，功率40千瓦，占地170平方米，差不多有10间房子大小，它的实际造价是大约48万美元。,香农Claude Shannon,Claude Shannon”s “The Mathematical Theory of Communication“ showed engineers how to code data so they could check for accuracy after transmission between computers. Shannon identified the bit as the fundamental unit of data and, coincidentally, the basic unit of computation.,马可尼18741937,Guglielmo Marconi,马可尼1874年4月25日诞生在意大利的波伦那Bologna。父亲是一位意大利乡绅，马可尼先后在波伦那、佛罗伦萨Florence和里窝那Leghorn承受私人教育。在少年时期，他就对物理和电学有着很深厚的兴趣，读过麦克斯韦、赫兹、里希Righi、洛奇等人的著作。1895年马可尼在他父亲的蓬切西奥Pontecchio庄园开头了他的试验室试验。在这里他成功地把无线电信号发送到了1.5英里2.4km的距离，他成了世界上第一台有用的无线电报系统的制造者。,