高频电路原理与分析课件第1章

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,*,山东农业大学信息学院,*,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,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,高频电路原理与分析精品课件第1章,高频电路原理与分析精品课件第1章,1,选用教材：,?高频电路原理与分析第四版?，曾兴雯等，西安电子科技大学出版社，2006,参考书,?电子线路非线性部分?，谢嘉奎等，高等教育出版社，2000,?高频电子线路?，张肃文 高等教育出版社，2004,?高频电子线路?，杨霓清，机械工业出版社，2007,?高频电子线路第二版?，高桔祥，电子工业出版社，2007,?通信电路原理?，董在望，高等教育出版社，2002,2024/11/20,2,选用教材：2023/6/132,课程目的：,高频电子线路是电子、通信类各专业的一门主要专业根底课，课程目的是通过对高频条件下电子元器件和特性参数的再认识，以及对选频传输网络、高频小信号谐振放大、高频谐振功率放大、非线性器件的应用、信号的调制与解调、频谱变换技术和锁相环技术等的教学，使学生掌握根本的高频电路非线性电子线路或通信电子线路特点、构造、原理和分析方法，为后续专业课程打下必要的根底。,2024/11/20,3,课程目的：2023/6/133,HX108-2七管半导体收音机,原理图,0.180.22 mA,0.40.8 mA,12 mA,35 mA,410 mA,C,15,100,V,6,9013H,C,11,223,R,11,1K,+,B,7,B,6,R,10,51K,C,14,100,R12 220,+,B,5,V,5,9014,V,4,9018H,V,3,9018H,R,6,62K,B,4,V,2,9018H,R,4,20K,B,3,C,13,223,R,13,24K,B,2,R,1,100K,D,1,D,2,IN4148,V,1,9018H,R,3,100,C,1,A,R8 1K,C,1,B,C,2,223,C,3,103,R,2,2K,C,1,CBM223P,C,4,4.7,C,5,223,C,6,223,C,7,223,R,7,51,C,8,223,C,9,223,R,9,680,+,+,C,10,4.7,W,5K,D,3,IN4148,C,12,223,V,7,9013H,K,Y,8,DC,3V,红,黄,白,黑,B,1,R,5,150,2024/11/20,4,HX108-2七管半导体收音机原理图 0.180.22,HX108|2装配图,2024/11/20,5,HX108|2装配图2023/6/135,先修课程：,?高等数学?、?电路根底?、?低频电子线路?,电路分类,2024/11/20,6,先修课程：2023/6/136,教学内容,第1章 绪论,第2章 高频电路根底,第3章 高频谐振放大器,第4章 正弦波振荡器,第5章 频谱的线性搬移电路,第6章 振幅调制、解调与混频,第7章 频率调制与解调,第8章 反响控制电路,第9章 高频电路的集成化与EDA,学时安排,授课学时：54学时 实验学时：18学时,2024/11/20,7,教学内容2023/6/137,?高频电路原理与分析?课程所涉及的相关理论、技术在通信工程中的详细应用举例：,频谱资源的分配、管理、开发与应用。频分复用、时分复用等,信号的频谱搬移及频谱(构造)变换。调制、解调及变频应用,无线电信号发送与接收。高频谐振功率放大与弱小信号的选择放大,扩频通信技术(Spread Spectrum Communication Technology包括数字调制与解调应用,2024/11/20,8,?高频电路原理与分析?课程所涉及的相关理论、技术在通信工程中,考核方式,平时成绩：,=70%,2024/11/20,9,考核方式平时成绩：=30%2023/6/139,第,1章绪论,1.1 无线通信系统概述,1.2 信号、频谱与调制,1.3 本课程的特点,考虑题与习题,2024/11/20,10,第1章绪论1.1 无线通信系统概述 2023/6/13,1.1 无线通信系统概述,1.1.1 无线通信系统的组成,典型的无线通信系统根本组成方框图,发信机,收信机,2024/11/20,11,1.1 无线通信系统概述1.1.1 无线通信系统的组成发,话筒和扬声器属于通信的终端设备，分别为信源和信宿。,音频放大器分别是为放大话筒输出信号和推动扬声器工作而设置的，属低频部件，本书不讨论。,调制：低频高频；改变信号的某个参数。解调检波：高频低频(调制的逆过程)。,变频：已调制信号的频率假设不够高，可根据需要进展倍频或上混(变)频；假设幅度不够，可根据需要进展假设干级(通常有预放、鼓励和输出三级)放大，经天线辐射出去。接收机一般都采用超外差的形式，在通过高频选频放大(初步的选择放大并抑制其它无用信号)后进展下混(变)频，取出中频后再进展中频放大(主选择放大，具有较大的放大增益和较强的滤波才能)和其它处理，然后进展解调。,2024/11/20,12,话筒和扬声器属于通信的终端设备，分别为信源和信宿。2023/,发送设备主要完成调制、上变频、功率放大和滤波等功能。,发送设备存在的两种变换：,将信源产生的原始信息变换成电信号，该信号的频谱通常靠近零频附近，属于低频信号，称为基带(Baseband)信号；,调制(Modulating)，是将基带信号变换成合适在信道中传输的信号形式(一般为射频或高频的带通信号)。调制后的信号称为已调信号(Modulated Signal)，调制之前的基带信号也可称为调制信号(Modulating Signal)。调制时还需要一个高频振荡信号，称为载波(Carrier)，它可由高频振荡器(Oscillator)或频率合成器(Frequency Synthesizer)产生。载波通常为单一频率的正弦信号或脉冲信号。,2024/11/20,13,发送设备主要完成调制、上变频、功率放大和滤波等功能。2023,接收设备的任务主要是有选择地放大空中微弱电磁信号,(同时要尽可能保证信息的质量)，并恢复有用信息。,在接收设备中有相应的两种反变换。将接收到的已调信号变换(恢复)为基带信号的过程称为,解调,(Demodulating),，把实现解调的部件称为解调器,(Demodulator)。解调时一般也需要一个本地的高频振荡信号，称为恢复载波(或插入载波)。有时将收发设备中的调制器和解调器合称为调制解调器(Modem)。,2024/11/20,14,接收设备的任务主要是有选择地放大空中微弱电磁信号(同时要,返回,2024/11/20,15,返回2023/6/1315,第一章绪论,返回,2024/11/20,16,第一章绪论返回2023/6/1316,第一章绪论,返回,2024/11/20,17,第一章绪论返回2023/6/1317,由上面的例子可以总结出无线通信系统的根本组成，从中也可看出高频电路的根本内容应该包括:,(1)高频振荡器(信号源、载波信号或本地振荡信号)；,(2)放大器(高频小信号放大器及高频功率放大器)；,(3)混频或变频(高频信号变换或处理)；,(4)调制与解调(高频信号变换或处理)。,2024/11/20,18,由上面的例子可以总结出无线通信系统的根本组成，从中也可看,在无线通信系统中通常需要某些反响控制电路，这些反响控制电路主要是自动增益控制(AGC)或自动电平控制(ALC)电路，自动频率控制(AFC)电路和自动相位控制(APC)电路(也称锁相环PLL)。,此外，还要考虑高频电路中所用的元件、器件和组件，以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。需要说明的是，虽然许多通信设备可以用集成电路(IC)来实现，但是上述的单元电路通常都是由有源的和无源的元器件构成的，既有线性电路，也有非线性电路。这些根本单元电路的组成、原理及有关技术问题，就是本书的研究对象。,2024/11/20,19,在无线通信系统中通常需要某些反响控制电路，这些反响控制电,1.1.2 无线通信系统的类型,(1)工作频段或传输手段：,中波通信,短波通信,超短波通信,微波通信,卫星通信,2024/11/20,20,1.1.2 无线通信系统的类型2023/6/1320,(2)通信方式,(全)双工。双工通信是一种可以同时收发的通信方式,半双工。半双工通信是一种既可以发也可以收但不能同时收发的通信方式；,单工方式。所谓单工通信，指的是只能发或只能收的方式；,(3)调制方式,调幅、,调频、,调相、,混合调制等。,2024/11/20,21,(2)通信方式2023/6/1321,(4)消息类型 模拟通信 数字通信,(5)业务类型：话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。,2024/11/20,22,(4)消息类型 模拟通信 数字通信2,三种信号：基带信号、载波信号、已调信号,1.时间特性,一个无线电信号，可以将它表示为电压或电流的时间函数，通常用时域波形或数学表达式来描绘。对于较简单的信号(如正弦波、周期性方波等)，用这种方法表示很方便。,无线电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性。信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性(如时间常数)与之相适应。,1.2 信号、频谱与调制,2024/11/20,23,三种信号：基带信号、载波信号、已调信号1.2 信号、频,2.频谱特性,对于较复杂的信号,(如话音信号、图像信号等)，用频谱分析法表示较为方便。这是因为任何形式的信号都可以分解为许多不同频率、不同幅度的正弦信号之和，如图1-4所示。图中实线为一重复频率为,F,的方波脉冲信号，点划线为该脉冲信号的直流分量，短虚线为其基波分量，长虚线为其直流分量、基波分量和三次谐波分量之和。谐波次数越高，幅度越小，影响就越小。,2024/11/20,24,2.频谱特性2023/6/1324,2024/11/20,25,2023/6/1325,图,1-4 信号分解,2024/11/20,26,图 1-4 信号分解 2023/6/1326,图,1-5 频谱图,2024/11/20,27,图 1-5 频谱图2023/6/1327,对于周期性信号，可以表示为许多离散的频率分量(各分量间成谐频关系)；,对于非周期性信号，可以用傅里叶变换的方法分解为连续谱，信号为连续谱的积分。,频谱特性包含幅频特性和相频特性两部分，它们分别反映信号中各个频率分量的振幅和相位的分布情况。,2024/11/20,28,对于周期性信号，可以表示为许多离散的频率分量(各分量间成,举例：,2024/11/20,29,举例：2023/6/1329,2024/11/20,30,2023/6/1330,任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看，带宽就是信号能量主要部分(一般为90%以上)所占据的频率范围或频带宽度。不同的信号，其带宽不同，比方，话音的频率范围大致为100 Hz6 kHz，其主要能量集中在300 Hz3.4 kHz。射频频率越高，可利用的频带宽度就越宽，不仅可以包容许多互不干扰的信道，从而实现频分复用或频分多址，而且也可以传播某些宽频带的消息信号(如图像信号)，这是无线通信采用高频的原因之一。,2024/11/20,31,任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看，带宽就是信号,3.频率特性,任何信号都具有一定的频率或波长。我们这里所讲的频率特性就是无线电信号的频率或波长。电磁波辐射的波谱很宽，如图,1-6 所示。,2024/11/20,32,3.频率特性2023/6/1332,图 1-6 电磁波波谱,2024/11/20,33,图 1-6 电磁波波谱2023/6/1333,无线电波只是一种波长比较长的电磁波，占据的频率范围很广。在自由空间中