通信电路原理课件

,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,*,*,通信电路原理,第1章 绪 论,1.1,通信系统的,基本概念,1.1.1,通信系统的,组成,1.1.2,通信系统的,基本特性,1.1.3,通信系统的,信道,1.1.4,通信系统中的,信号,1.1.5,通信系统中的,发送与接收设备,1.2,信号传输的,基本问题,1.2.1,信号通过,线性系统,1.2.2,信号通过,非线性系统,1.2.3,干扰,1.3,通信电路的,基本形式,3,1.1.1 通信系统组成的示意图,局域网,基台,有线,电视网,广播网,地面站,电话局,寻呼台,同步,卫星,低轨,卫星,公用,电信网,电话机,计算机,电视机,计算机,电视机,收音机,寻呼机,计算机,卫星手机,(765,KM),(35860,KM),手机,(全球星系统,),4,当前移动，无线通信的发展,WLAN,WPAN,HOME-RF,High Performance,High Cost,Low Performance,Low Cost,WLAN:,Wireless Local Area Nets（,手机无线上网）。,WPAN:,Wireless Personal Area Nets(,个人无线局域网,)。,又叫,Bluetooth（,蓝牙），工作范围：10100,m。,工作频率范围：2.400,2.4835GHz。,速率：1,Mbit/s。,全世界现已有1880家厂商支持,V1.0B,技术规范版本。,HOME-RF:,Home-Radio Frequency(,家庭无线局域网,)。,RFID：,Radio Frequency Identification（,非接触识别系统）。,RFID,5,1.1.2 通信系统的基本特性,一、传输距离,传输距离是指信号从发送端到达接收端并能被可靠,接收的最大距离。,发送端的信号功率。,信号通过信道的损耗。,信号通过信道混入各种形式的干扰和噪声。,接收机的接收灵敏度。,6,二、通信容量,通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的,路数。,已调信号所占有的频带宽度。,国际规定电话信号的频带是3003400,Hz。,中波调幅广播（535,KHz1605KHz），,广播电台每个,已调信号占有的频带宽度是 9,KHz。,我国采用的电视图象信号的频带是08,MHz。,信道多址复用的方式。,频分复用（,FDMA,）。,时分复用（,TDMA,）。,码分复用（,CDMA,）。,7,三、信号失真度,信号失真度指的是接收设备输出信号不同(失真）于,发送端基带信号的程度。,信道特性不理想。,对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。,四、抗干扰能力,信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，,使接收机输出信号的质量下降。,提高通信系统的抗干扰能力。,选用高质量的调制和解调电路。,可做到：,任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信,。,8,1.1.3 通信系统的信道,一、衰减特性,信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号,能量被衰减的程度。,二、工作频率范围,不同的信道具有不同的工作频率范围。,三、频率特性,信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内，,当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减,和附加相移是不同的。,四、时变与时不变特性,在某些信道中，信道的传输特性是随时间变化的。,例如：无线信道。,五、干扰特性,9,移动通信中信道的特殊问题,选择性衰落（频域）和延时扩展（时域）,在城市环境中，树林和建筑物等会对电磁波,产生反射和散射，从而使到达接收点的信号，,除直射波外还有多个反射波和散射波。,使接收信号产生选择性衰落和延时扩展,。,多卜勒频移,在高速移动情况下接收，还要考虑多卜勒,频率的影响。,在城市环境中，移动情况下的无线传输信道,的传输特性是十分恶劣的。,选择性衰落使不同的频率不同的衰减特性，产生失真。,延时扩展对高速数据传输影响很大。,10,1.1.4 通信系统中的信号,基带信号传输,信号频带：,在通信系统中被传输的信号，一般情况下都不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号所占有的频带宽度,。,举例：,对电话来说，它强调可懂度，而不要求音色等。,国际规定电话信号的频带是3003400,Hz。,在通信系统中，规定一路电话信号所占的带宽为4,kHz。,又如，,我国采用的电视图象信号的频带是08,MHz,等。,定义：称这种直接表示原始信息的电信号为基带信号。直接传送基带信号称为基带信号传输,。,电话电缆可传输电话基带信号。视频电缆可传输电视基带信号。,11,载波信号传输,当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时，,可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的,工作频率范围内。例如，为了实现中波广播可以利用,调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率,附近。,这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。,举例：三种,调幅,信号。,设调制信号是单频正弦信号：,这是标准,调幅,波,SAM。,是,调幅度。,12,信道复用,由于一个实际信道可用的通频带往往比一路基带,信号所占有的频带宽得多，为了充分利用信道，,需要,将多路基带信号合成群路信号在信道中传输。在接收,端再将群路信号分解为各基带信号。,根据复用方式不,同，,可分为频分复用、时分复用和码分复用等,。,(,FDMA,TDMA,CDMA),把载波抑制掉，是抑制载波,调幅,波,SCAM。,设调制信号是方波信号（01v,），,则是,幅度键控调幅,波,ASK。,CAD1-01,13,1.1.5 通信系统中的发送与接收设备,缓冲级,倍频器,放大,级,调制器,功率,放大器,振荡器,低频,功放,低频,放大,调幅,发射机方框,原理,图,波形2,波形1,波形3,14,超外差接收机方框,原理,图,高频,放大,混频器,中频,放大,解调器,低频,放大,输入,回路,自动,增益,控制,本地,振荡器,波形4,波形6,波形5,波形7,15,发送与接收设备小结,：,发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。,接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够高的选择性（区分不同已调信号的能力）。,超外差接收,原理：,接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高稳定的中频放大器容易实现。中波调幅广播中频是 465,KHz。,电视图象信号的中频是 38,MHz。,自动增益控制,原理（,AGC）：,接收弱信号和强信号的时候，接收机能得到相差不多的信号。,由于是采用无线调制传输，所以在发,射,机端有调制过程，在接收机端有解调制过程。,16,1.2 信号传输的基本问题,1.2.1,信号通过线性系统,在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放,大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分,（积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制,电路等。,理想线性系统的幅度频率特性，,相位频率特性为线性函数即在本例中，,K,=,若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真，但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。,17,1.2.2 信号通过非线性系统,在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率,放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。,电路种类与形式很多，应用很广泛。因此，研究信号,通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中是很重,要的。,信号通过非线性系统后，,最主要的特点是将产生新的频率分量。,例：设非线性输出输入特性是,设：,则 中有：,直流分量；,基波分量和谐波分量：,组合频率分量：,18,信号在传输过程中，不可避免地会受到各种无用信号,的干扰，这些干扰是限制通信系统性能的主要因素。,热噪声：自由电子的无规则热运动与晶格碰撞,，,产生热噪声。存在于所有的电子器件和传输信道中。,互调干扰：我们利用器件的非线性，产生需要的频率分量，但是同时也会产生不需要的频率分量，若滤除不干净就会形成干扰。,1.2.3 干扰,19,1.3 通信电路的基本形式及它们之间的联系,抽样数据电路,模拟电路,数字电路,抽样电路,编码器,滤波器,解码器,模拟信号输入,模拟信号输出,抽样信号,数字信号,20,模拟电路：,输入输出皆是模拟信号，处理的也是模拟信号。,电路特性可用代数方程或微分方程表示，求解用拉氏变换。,抽样数据电路：,输入输出皆是离散的时间序列信号。,电路特性可用差分方程表示，求解用,Z,变换。,数字电路：,数字电路处理的是数字信号。,模拟信号经时钟信号抽样，得抽样信号。,抽样信号经量化，编码就得数字信号。,21,通信电路原理课程教学要求,希望能做到：,坚持基本要求，建立系统概念，增加机辅分析，激发学习兴趣。,坚持基本要求：,课堂上布置的为巩固讲课内容的习题，,每人必须独立完成,，每周交一次，统一交到主南308（电子工程系学生工作办公室),。（,平时成绩20分,）,增加机辅分析：每章均布置若干机辅练习题（,Pspice,和,Matlab,的使用）。要求以宿舍为单位，在课外完成，,每个宿舍交一份。,（请注明写程序同学姓名，平时成绩10分）。,建立系统概念：,安排几次课外的课堂讨论，主要目的是建立系统概念和机辅分析总结。,讨论方法是：有讨论提纲，按宿舍准备,，,课堂上各班有重点发言。,（重点发言同学另加分）,激发学习兴趣：,通过完成这些综合性的课外设计练习题和课堂讨论，激发同学的学习兴趣，培养同学之间相互协作的团队精神。,22,习题一：1-4，1-5，1-6，1-7，1-9,CAD1-01：,用非线性,VCVC,实现一个幅度调制电路，如题图,CAD1_01,所示。输入信号为两个不同频率的信号和，,输出实现两信号相乘，即 。,设 是50,kHz,的正弦信号，是1,kHz,的调制信号。,要求得到 标准调幅波,SAM（,调幅度 =0.3和1.0）,抑制载波调幅波,SCAM,幅度键控调幅波,ASK,并分析上述三种调幅波的特点。,题图,CAD1_01,幅度调制电路,CAD1-01,23,附录1.1.1:调幅,发射机各处波形示意图,返回,24,附录1.1.2:,超外差接收机各处波形示意图,返回,25,附录1.1.3:,CAD1_01,的,参考网单文件,1,2,返回,3,26,*,CAD1_01:AN AMPLITUDE-MODULATED CIRCUIT,*XAM1:SAM WHEN MA=0.3,*V(2)IS THE INPUT SIGNAL,*V(3)IS THE OUTPUT SIGNAL,*XAM2:SAM WHEN MA=1.0,*V(5)IS THE INPUT SIGNAL,*V(6)IS THE OUTPUT SIGNAL,*XAM3:SCAM,*V(8)IS THE INPUT SIGNAL,*V(9)IS THE OUTPUT SIGNAL,*XAM4:ASK,*V(11)IS THE INPUT SIGNAL,*V(12)IS THE OUTPUT SIGNAL,*,27,*,*CONNECTIONS:V1,*|V2,*|VO,*|,.SUBCKT AM 1 2 3,R1 1 0 1E9,R2 2 0 1E9,RL 3 0 1E6,EMOD 3 0 POLY(2)(1 0)(2 0)0 0 0 0 1,.ENDS AM,*,XAM1 1 2 3 AM,V11 1 0 SIN(0 1 50K),V21 2 0 SIN(3.33 1 1K),*,28,*,XAM2 4 5 6 AM,V12 4 0 SIN(0 1 50K),V22 5 0 SIN(1 1 1K),*,XAM3 7 8 9 AM,V13 7 0 SIN(0 1 50K),V23 8 0 SIN(0 1 1K),*,XAM4 10 11 12 AM,V14 10 0 SIN(0 1 50K),V24 11 0 PULSE(0 1 0 0 0 0.5M 1M),*,.TRAN 2E-6 2E-3,.PROBE,.END,*,此