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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,*,*,*,高频电子技术第1章,绪 论,第1章,教学要点,1、无线收发系统的组成和功能,2、无线电波传播的五种模式,3、波（频）段的划分,4、高频电子技术的研究对象,1.1无线遥控门铃剖析,我们通过无线门铃的分析来了解无线收发系统的,组成和功能,1.1.1,无线门铃的组成和功能,无,线,遥,控,门,铃,室外机，由按钮,K,1,和发射电路组成,室内机，由接收电路和发声电路组成,1.1无线遥控门铃剖析,1.1.1,无线门铃的组成和功能,这是门铃电路板,室外机电路板,室内机电路板,1.1无线遥控门铃剖析,1.1.1,无线门铃的组成和功能,用下面的电路框图表示无线门铃的组成,图1.3 门铃电路组成,无线发射电路,无线接收电路,发声电路,在室外按,K,1,，,这一指令通过无线发射电路以无线,电波的形式发射，室内的接收电路接收到这一无线,电信号后，进行放大，并从中检出按钮发出的指令，,用该指令驱动门铃发声电路，门铃即发出“叮咚”声，,这就是门铃的,基本功能。,下面讨论这一功能如何实现。,1.1无线遥控门铃剖析,1.1.2 无线发射电路,门铃电路由无线发射电路和接收电路两大部,分组成，首先讨论发射电路。,无线发射电路由正弦波振荡电路、调制电路和天,线组成，需要逐一讨论。,1.1无线遥控门铃剖析,1,、振荡电路和天线,为,LC,振荡电路，振荡,的频率决定与电感,L,1,和,电容,C,1,组成的谐振电路,的谐振频率，约250,MHz。,现在不讨论电路工作,原理，首先分析正弦振,荡如何以无线电波的形,成向外发射？,1.1无线遥控门铃剖析,1,、振荡电路和天线,如何发射？,电容器两极板之间的距离拉大，如图1.8(,b),所,示；,也可以将电感制成图1.8(,c),所示的形状，振荡,电路中的电感,L,1,即被印制成图1.8(,c),所示的形状。,1.1无线遥控门铃剖析,2、按钮电路,按下按钮,K,1,，,输出一串正脉冲,CD4069,为6反相器电路，其中两个与电阻,R、,晶体,JZ,1,组成方波发生器电路,另外几个相互并联组成反相,器电路,1.1无线遥控门铃剖析,3、调制电路,为什么必须将控制信号装载到高频的无线电波上,才能发射出去？,1.1无线遥控门铃剖析,3、调制电路,如何实现调制？由下图说明。,u,0,(t),低电平期间，,e (t),是高频的无线电波，,u,0,(t),高,电平期间，,e (t),呈现为低电平。,1.1无线遥控门铃剖析,3、调制电路,如何实现调制？由下图说明。,u,0,(t),低电平期间，,e (t),是高频的无线电波，,u,0,(t),高,电平期间，,e (t),呈现为低电平。,1.1无线遥控门铃剖析,1.1.3 无线接收电路,无线接收电路由接收天线、高频放大电路和解调电,路组成，解调输出的信号用来控制门铃发声电路发,声 。,下面逐一讨论。,1.1无线遥控门铃剖析,1、接收天线,接收天线被印制在电路板,上，圆环开口部分并联电容,C,2,。,接收天线也是一个,LC,谐振,电路，因此就具有选频的特,性。,调节图中可调电容,C,1,，,使,发射无线电波的频率和接收,天线的谐振频率相等。,1.1无线遥控门铃剖析,2,、高频放大电路,常用高频信号放大的方案和电路很多，我们将,在以后的章节中仔细讨论。,解调电路的作用是从接收到的无线电信号中检,出控制信号（即调制信号或基带信号），和高频,放大电路类似，根据调制方式的不同，解调电路,也有许多中形式，各种解调电路的结构、原理和,特性也将在以后的章节中讨论。,3、解调电路,1.1无线遥控门铃剖析,结 论,实现门铃的遥控，核心是如何实现控制信号的,无线传输，即通过什么途径，以什么为载体将门,铃按钮的信号从一个地方（门外）以无线的方式,传输到另一个地方（门内），从而出发门铃发声,电路发声。,无线门铃控制信号的传输是依靠无线电波的传,播来实现的，因此需要研究无线电波的传播特性。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,按频率高低划分的称为频段，按波长划分的称为波段。,1.2.1,无线电频段和波段的划分,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,各个频段无线电波的应用范围也有所不同，下,表给出了不同频段无线电波的主要应用。,1.2.1,无线电频段和波段的划分,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1、无线电波的传播模式,：,(1),地波传播:,无线电波沿着地球表面传播，称为地波传,播，也称地表波传播,1.2.2 无线电波的传播特性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1、无线电波的传播模式,：,(2),空间波传播 :,直接由发射天线传向接收天线;另一部,分经地面反射后传向接收天线，这两部分电波合称空间波.,1.2.2 无线电波的传播特性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1、无线电波的传播模式,：,(3),天波传播 :,高空经电离层反射到达接收天线的传播方式，称为天波传播.,1.2.2 无线电波的传播特性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1、无线电波的传播模式,：,(4),散射传播 :,包括对流层散射传播和电离层散射传播两种模式,1.2.2 无线电波的传播特性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1、无线电波的传播模式,：,(5),地空传播:,穿透电离层的直射传播模式称为地空传播,模式,1.2.2 无线电波的传播特性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,2、介质对无线电波传播的影响,(1),金属对于无线电波的屏蔽作用,1.2.2 无线电波的传播特性,金属是良导体，电磁波在金属中传播时会感应,出传导电流，这一电流在金属中流动时发热，电,磁波能量转化为热能，无线电波很快衰减。因此，,无线电波不能在金属等良导体介质中传播。根据,这个道理，用金属板围成一个密闭的房间，外面,的无线电信号就无法进入这个房间，这表明金属,对于无线电波有屏蔽作用。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,2、介质对无线电波传播的影响,(1),金属对于无线电波的屏蔽作用,1.2.2 无线电波的传播特性,金属是良导体，电磁波在金属中传播时会感应,出传导电流，这一电流在金属中流动时发热，电,磁波能量转化为热能，无线电波很快衰减。因此，,无线电波不能在金属等良导体介质中传播。根据,这个道理，用金属板围成一个密闭的房间，外面,的无线电信号就无法进入这个房间，这表明金属,对于无线电波有屏蔽作用。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,2、介质对无线电波传播的影响,（2）海水中无线电波的传播,1.2.2 无线电波的传播特性,如果无线电波能像空气中一样在海水中传播，,我们就可以利用无线电实现水下通信，这对于水,下勘探、救援以及潜水艇与陆地的通信具有重要,的意义。可惜，海水也是良导体，无线电波在海,水中会急剧地衰减。根据理论计算，1,MHz,的无线,电波，在海水中只能传播25,cm，,用这种频率的无,线电波进行水下通信显然是行不通的。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,2、介质对无线电波传播的影响,（3）,地下无线电波传播,1.2.2 无线电波的传播特性,目前研究较多并已经开始实用的是浅表沉积岩层,的无线电通信，由于波长较短的无线电波能传播较,远的距离，沉积岩层无线电通信使用的也是超长,波。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,为什么要进行无线电管理？决定于无线电频率资源的特性。,1.2.3,无线电管理,1、无线电频率资源的特性,（1）有限性,（2）非耗竭性,（3）排他性,（4）易受污染性,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,（1）有限性,一个电台使用了某一个频率，同一区域内其他电,台就不能同时使用这个频率。例如将民用无线电设,备的频率放到飞机导航的频率上，很可能引发重大,事故。有如，560,kHz,是某个城市广播电台中波广播,所使用的频率，这个城市（包括附近的城市）的无,线电对讲机就不能使用这个频率，否则，对讲机通,信的信号就会串入广播信号，广播信号也会串入对,讲机，造成严重的干扰以致广播质量受到严重影响,，对讲机也无法正常工作。因此，频率的使用就需,要,严格管理。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,（2）非耗竭性,不会因为频繁使用而被消耗，也不同于水、耕地,等可再生的资源，不存在再生的问题。频率资源不,利用是一种浪费，“不用白不用”，但使用不当也是,一种浪费，甚至会造成危害。于是就存在一个统一,规划、合理开发的问题,。,因此要进行管理。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,（3）排他性,当某个频段被人占用以后，同一时间，同一区域,的其他人就不能再使用这个频段，两个通信系统同,时使用相同的频段将造成严重的干扰。因此，从管,理的角度来看，频率资源的使用具有排他性，即一,个部门（个人）使用以后，另一个部门（个人）就,不能同时使用这一资源。这种矛盾也必须通过,管理,来解决。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,（4）易受污染性,无线电波传播时容易受到各种自然和人为因素的,干扰。例如，太阳黑子活动对短波通信的影响就是,一种自然干扰。 电机等电子、电器设备运行时会,向外发射无线电波，从而影响通信，这中干扰就属,于人为干扰。,从管理的角度看，频率资源的管理还必须涉及除,通信系统以外的电子及电器设备，要对这些设备运,行时所发出的无线电辐射作出明确的限制性规定。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,2、无线电管理的内容,1.2.3,无线电管理,（1）无线电台设置和使用管理,设置、使用无线电台（站）的单位或个人，必须,提出书面申请，办理设台审批手续，领取电台执,照。,（2）频率管理,国家无线电管理机构对无线电频率实行统一划分,和分配。频率使用期满，需要继续使用，必须办理,续用手续。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,3、微功率（短距离）无线电设备管理,1998年，信息产业部颁布了微功率（短距离）,无线电设备管理暂行规定，对为功率无线电设备,的研制、生产、销售、进口和使用作出了规定，防,止微功率无线电设备对广播电视、导航、移动通信,及射电天文等无线电业务产生干扰。,管理的主要内容有以下三个方面：,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,3、微功率（短距离）无线电设备管理,（1）微功率无线电设备使用,微功率无线电设备的使用不得对其它合法的各种,无线电台站产生有害干扰，但必须避让或忍受其它,合法的无线电台站的干扰或工业、科学及医疗应用,设备的辐射干扰，遇有干扰时不受法律上的保护，,但可向当地无线电管理机构报告。使用微功率无线,电设备不需办理无线电电台执照手续，但必须接受,无线电管理办事机构对其产品性能指标进行必要的,检查或测试。,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3,无线电管理,（2）微功率无线电设备研制,研制微功率无线电设备须按国家无线电管理机构,发布的研制无线电发射设备的管理规定办理有,关手续。,（3）微功率无线电设备的生产和进口,生产、进口微功率无线电设备须按国家无线电管,理机构发布的进口无线电发射设备的管理定、,生产无线电发射设备的管理规定办理有关手,续。所生产的产品性能指标须符合本规定的要求，,不符合要求的产品不得出厂。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.1,通信与通信系统的组成,无线门铃可以看出它由三大部分组成，按钮电路；,无线电波发射和接收电路；门铃发声电路。,基带信号电路,基带信号应用电路,无线收发系统,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.1,通信与通信系统的组成,无线通信系统即由基带信号发生电路、无线收发电,路和基带信号应用电路组成。,门铃电路只是无线通信系统的一个特例，假如基,带发生电路所产生的是语音信号，经过无线收发电路,传输后，还原的基带信号（语音信号）用来驱动啦,叭，这样组成的通信系统就是广播系统。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,不同的基带信号，将形成不同的通信系统，但是基,带信号不同时，作为无线通信系统核心的无线收发电,路的结构却大同小异，因此，深入研究无线收发系统,对于实用通信系统的开发、应用就显得十分重要。,高频电子技术就是这样一门以无线收发系统为研究,对象的课程。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.2,高频电子技术研究对象和方法,根据上面的分析，高频电子技术的研究对象即为：,“无线收发系统的组成、电路结构、工作原理、主,要特性和应用”。,无线收发系统由无线发射电路和接收电路组成，,发射电路又包括振荡电路、调制电路和天线等，为,了提高无线发射功率，有时还需要增加高频功率放,大电路；接收电路包括无线信号接收天线、高频信,号放大电路、解调电路等，所有这些电路所完成的,功能都离不开高频信号的产生、发射、接收和处,理，因此，,也可以认为“高频电子技术是研究高频信,号产生、发射、接收和处理的学科”。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.2,高频电子技术研究对象和方法,高频电子技术与通信技术比较：,两者,都将信息的无线传输作为研究的对象,，而且,密切相关，无线通信以高频电子技术为基础，高频,电子技术以无线通信的实现为目标。,两者又有明显的差异，,无线通信的研究对象包括,基带信号发生、转换（调制）、无线传输、接收及,基带应用电路等,，而,高频电子技术着重研究无线信,号的发射和接收,，即包括基带信号的调制、无线信,号发射、接收和解调等，不包括基带信号的产生和,应用。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.3,高频电子技术的发展,高频电子技术主要应用于通信，高频电子技术的,发展与无线电通信技术的发展几乎是密不可分的，,无线通信技术的发展历史也就是高频电子技术的发,展历史。,1894年，意大利人马可尼发明无线电通信,19世纪20年代开始，短波通信获得了蓬勃的发展。,20世纪50年代，发展了微波接力通信。,1965年，卫星通信真正进入了实际商用阶段。,1920年代至今移动通信方面，它的发展至今大约经,历了五个阶段。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,和低频范围的模拟电路一样，高频电路也被集成,化，已大批生产多种,单片集成发射电路、集成接收,电路或集成收发电路芯片,。与低频模拟电路相比较,，高频电路的集成化具有特别重要的意义。分立元,件组成的高频电路的设计一向是十分困难的，主要,原因是缺乏恰当的检测仪器和方法对电路中各关键,点的电流电压进行测量，从而影响了高频电路工作,状态的分析。,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,常用的射频电路芯片有以下几类：,（1）无线发射芯片,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,常用的射频电路芯片有以下几类：,（2）无线接收芯片,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,常用的射频电路芯片有以下几类：,（3）无线收发芯片,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,2、无线收发模块,无线模块可以由分立元件组成，也有许多模块是,以无线收发芯片为核心组成，下面通过实例作扼要,的介绍。,高频情况下外接元器件的布局、各元器件之间，,元器件与收发芯片引脚之间连接线的安排，以及印,制电路板的品质等都对最后组成的通信系统的质量,有严重的影响，缺少经验，常导致安装调试失败。,因此，许多厂家利用无线收发芯片和高频晶体管，,配以必须的电阻、电感、电容等元器件，直接生产,各种无线收发模块供用户选用,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,2、无线收发模块,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,2、无线收发模块,1.3 高频电子技术研究对象和方法,1.3.4,高频电路的集成化和模块化,模块外接元器件,1.4 高频电子技术的应用,1.4.1 无线通信系统分类,基带信号为模拟信号时，如果直接用模拟信号对,无线电波进行调制的，所形成的通信系统称为模拟,通信系统。,调幅/调频广播即属于模拟通信系统，音乐声和,播音员的声音经话筒转换为电信号，属模拟信号。,1.4 高频电子技术的应用,1.4.2,高频电子技术的应用,1、高频电子技术在遥控中的应用,无线遥控模块，通过按键即可遥控窗帘的开合。,1.4 高频电子技术的应用,1.4.2,高频电子技术的应用,2、 高频电子技术在数据传输中的应用,1.4 高频电子技术的应用,1.4.2,高频电子技术的应用,4、高频电子技术在声音图像信号传输中的应用,广播和电视系统即属于音像信号传输系统,第1章到此结束,谢谢！,
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