第一章绪论-高频电子线路教材课件

,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,高频电子线路,合肥工业大学,吴永忠,主要内容,高频电子线路课程中的基础知识,无线电发射和接收系统的基本原理,课程的特点、学习任务和方法知识,第一章 导论,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,一、基本概念,二、核心概念,三、研究对象,四、研究范畴,五、研究意义,六、无线电通信系统采用高频技术的原因,七、通信系统的基本概念,一、基本概念,高 频,：高频是一个相对的概念，广义高频,又称射频（,Radio Frequency,，,RF),，是指适合无线电发射和传播的频率，频率范围非常宽广,侠义高频,：侠义高频指的是无线电波频段划分表中的,短波,频段，频率范围,3-30,MHz,高频电路,：高频电波信号的产生、放大和接收的电子线路,信 道,：传输信号的通道,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,二、高频电子技术中的核心概念,调制,：采用高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的低频信号装载到高频振荡信号上的过程，称为调制。调制后的信号，由天线发射出去。,解调,：在高频系统的接收端，把低频信号从高频振荡信号上卸取下来的过程，称为解调。,载波信号,：未经调制的高频振荡信号。,调制信号,：携带信息的低频电信号。,已调波信号、频带信号,：经过调制并携带有低频信息的高频振荡信号。,基带信号,：未经调制的低频信号。,注：低频信号可以是十几,kHz,以下的音频信号，也可以是几,MHz,的视频信号。,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,三、,研究对象,通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频,功能电路,的功能、原理和基本组成。,四、研究范畴,频率范围：本课程所讨论的频率范围是几百,KHz,几百,MHz,工作任务：能够完成的信号传输和信号变换的基本电路,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,五、研究意义,高频电子线路是现代通信设备中的重要组成部分,1887,年，德国科学家赫兹证明了无线电波的存在；,1895,年，意大利马可尼完成了,30,米的无线电通信试验；,1920,年，,美国第一个商业广播电台开始播音；,1930,年，英国实现了电视图像和声音同时发播；,1980,年，无线电话；,1990,年，,GPS,；,当今，移动通信、无线局域网、无线通信、射频标签等渗透到生活的方方面面，成为不可或缺的工具。,是电子信息、通信等电子类专业的一门技术基础课程,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,六、无线通信采用高频技术的原因,便于缩短天线的尺寸，有效发射信号,对于无线通信系统，由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一量级。由原始的非电量信息转换而成的原始电信号一般都是频率较低的信号，波长较长。例如，音频信号一般都在,20kHz,以下，对应波长,15km,，要制造出这样的天线是不现实的。解决的方法就是调制。,便于实现多路通信，避免频谱重叠,即使可以制造出大尺寸的天线，由于各个发射台发射的均为同一频段的低频信号，在信道中相互重叠、干扰，因此接收设备无法从中选出所要接收的有用信号。低频信号调制后，即可实现多路通信，避免重叠、干扰等问题。,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,七、通信系统,通信系统的定义,实现信息的传输所需的设备总和称为通信系统。,通信系统的组成,一个通信系统应由输入变换器、发送设备、传输信道、接收设备和输出变换器五个基本部分组成。下图是通信系统的组成方框图。,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,通信系统的分类,按所用信道可分为：有线通信系统和无线通信系统。,按通信方式可分为：双工、半双工和单工方式。,按传输的基带信号可分为：模拟通信系统和数字通信系统。,第一节 高频电子线路课程中的基础知识,第二节 无线电发送设备的 组成与基本原理,一、无线电发送设备的原理,基本任务,无线电发送是以自由空间为传输信道，把需要传送的信息（声音、文字或图象）变换成无线电波传送到远方的接收点。,信息传输的基本要求,:,希望传送距离远,要能实现多路传输，且各路信号传输时，应互不干扰,基带信号直接发送存在两个缺点,很难实现多路通信,。,要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困难的。,解决的方法就是调制,基带信号的特点,不同的原始信息占有不同的频带宽度。,基带信号占有的频带属于低频范围。,载波调制传送方式,调制的定义,载波调制是用需传送的信息（基带信号）去控制高频载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的信息成线性关系变化。,调制的方式,模拟调制：,振幅调制,(AM),、,频率调制,(FM),、,相位调制,(PM),数字调制,：振幅键控,(ASK),、,频率键控,(FSK),、,相位键控,(PSK),二、无线电发送设备的组成,(,以调幅广播为例,),系统组成,缓冲器,高 频,放大器,AM,调制器,高频功率,放 大 器,高 频,振荡器,低频,放大 器,前置,放大 器,声电,变换器,u,i,(,t,)=,U,im,cos(,c,t,+,),u,(,t,)=,U,m,cos,t,u,(,t,)=,U,c,m,(1+,m,a,cos,t,),cos,(,c,t,+,),高频电路,低频电路,传输线与天线电路,信息传输的过程,主振器产生的高频振荡信号经缓冲或倍频,并通过高频电压放大后作为高频载波电压送给振幅调制器。,声音信号由声电变换器转换为电信号,(,基带信号,),，经过放大后送给低频放大器。,调制器将送来的高频载波信号和基带信号进行调制,产生调幅波,通过高频功率放大、经天线以电磁波形式辐射出去。,第三节 无线电接收设备的组成与基本原理,基本概念,：无线电接收过程正好和发送过程相反，它的基本任务是将通过天空传来的电磁波接收下来，并从中取出需要接收的信息信号。,功能：,选频；干扰抑制；信号放大；解调,解调,：解调是调制的逆过程。即从已调波中恢复出原基带信号的过程。和模拟调制相对应，也分为三种：检波、鉴频和鉴相。,一、无线电接收设备的原理,选 频,电 路,检波器,最简单的接收机方框图,特点：,电路简单,接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用,。,天线电路,高频电路,低频电路,二、直接检波式接收机,特点：,灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率的接收。,在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂。,高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的放大倍数比低端要低,天线电路,三、直接放大式接收机,选频,电路,检波器,高频,放大器,低频电,压放大器,低频功,率放大器,直接放大式接收机,高频电路,低频电路,四、超外差接收机,(,以调幅广播为例,),混,频,中频,放大,检,波,低频电,压放大,低频功,率放大,本机,振荡,高频小信号放大,原理与组成框图,f,c,f,I,=,f,c,-,f,L,f,L,超外差式用混频、本机振荡器、中频放大器代替了直接放大式的高频放大器。,混频器的作用,主要特点,超外差接收机由于有固定频率的中频放大器，它不仅可以实现较高的放大倍数，而且选择性也很容易得到满足。,可以同时兼顾高灵敏度与高选择性。,电路比较复杂，且存在一定的干扰。,混频（变频）的原因,直接放大式接收机中，要求高频放大器带宽较宽（如中波调幅广播,535Hz1605kHz），,而放大器难以做到在整个带宽内放大效果均理想；中频放大器的中心频率,f,I,不变，故整个接受范围内，效果均比较理想。,当放大倍数要求高时，需要多级放大器，但直接放大式接收机中多级串联会影响带宽。,例：收音机,AM：,f,I,=455kHz,，,FM：,f,I,=10.7MH,电视机图象：,f,I,=58.75MHz,第四节 无线信道及传播方式,无线信道,:,自由空间、地球表面、海水,传播方式,：,不同信道有不同的传输方式，相同的媒介对于不同频率的信号，传输方式也不同。,例如,：在自由空间媒介里，不同频率的电磁波却有着不同的传播方式,一、电磁波频段的划分,二、,无线电波的频段划分,特点：传播性能稳定可靠，但由于地面不是理想的导体有能量的损耗。主要用于长距离通信、导航和广播。,三、无线电波主要传播方式,电波沿着地球弯曲表面传播，示意图如图所示,绕射传播（地波）,地波（绕射）传播,天波（反射和折射）传播,直线（视距）传播,电波在无线信道中传播,的主要方式可分为三种：,适合频率,f,：,1.5MHz,以下,(,为,200m,以上,),的中长波,。,特点：,电离层的特性受多种因素的影响，因此通信的稳定性较差，但传播距离远。主要用于广播、船舶通信、和飞行通信。,利用电离层的折射和反射来实现传播，示意图如图所示。,电离层,折射和反射传播（天波）,适合频率,f,：,1.5MHz30MHz,（,10m200m),的短波,电,波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示,。,特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距传播）增高天线可以提高直线传播的距离。,直线传播（空间波）,适合频率,f,：,30MHz,以上,(,波长,为,10m,以下,),的超短波,。,通信卫星,决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的频率（波长）；,长波信号以地波传播为主；,中波和短波信号可以用地波和天波两种方式传播，而中波以地波为主，短波以天波为主；,频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直射传播。,四、总结,第五节 课程的特点、学习任务和学习方法,一、特点：非线性、等效近似分析法,二、任务,高频小信号放大器,高频功率放大器,：丙类；低功放：甲乙类,振荡器：,LC,、,Clapp,、,Siler,、晶体振荡器,调制器,：调幅、调频、调相,解调器,：检波、鉴频、鉴相,变频电路,：二极管、三极管、场效应管、模拟乘法器,反馈控制电路,：自动振幅、频率、相位控制,三、学习方法,把握系统概念、树立总体设计观；,把好三个关：,课前预习,；课上,认真听讲，,尽可能记笔记；课后,及时复习,、,按时独立,完成规定作业。,本课程参考资料,阳昌汉 主编,.,高频电子线路学习指导,.,高等教育出版社,2006.,阳昌汉 主编,.,高频电子线路学习与解题指导,.,哈尔滨工程大学出版社,高吉祥 主编,.,高频电子线路,.,电子工业出版社,2003.,于洪珍 编著,.,通信电子电路,.,清华大学出版社,2005.,顾宝良 编著,.,通信电子线路,.,电子工业出版社,2002.,