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1、2019/4/4,copyrights yaoping,1,高频电子线路,主讲人：姚 屏 信息楼四楼402室,2019/4/4,copyrights yaoping,2,课程内容及要求： 介绍信息和传输处理的基本电路，基本原理和基本分析方法。 要求掌握高频发射机、接收机的组成，工作原理和电路设计。 介绍并分析了回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器以及调制、解调等。,Chapter 1 绪论,Chapter 1 绪论,2019/4/4,copyrights yaoping,3,1.2 无线电信号的传输原理,1.3 本课程特点,1.1 无线电发展简史,Chapter 1 绪论,2
2、019/4/4,copyrights yaoping,4,1.1 无线电通信发展简史,原始手段,有线通信,无线通信,烽火、旗语,电报 （1837 Morse） 电话 （1876 Bell）,电磁波的存在,Maxwell 理论,Hertz 实践,三个里程碑： Lee de forest 发明电子三极管 W. Shockley 发明晶体三极管 集成电路、数字电路的出现,返回,2019/4/4,copyrights yaoping,5,1.2.1 传输信号的基本方法 1.2.2 通信系统简介 1.2.3 无线电信号的产生与发射 1.2.4 无线电信号的接收 1.2.5 信号及其频谱,1.2 无线电信
3、号传输原理,2019/4/4,copyrights yaoping,6,1.2.1 传输信号的基本方法,Bell 有线电话,Morse 有线电报,Hertz 在实践上证明电磁场的存在,Maxwell 在理论上发现电磁场理论,3 电通信 （无线通信，有线通信）,2 光通信 （远距离通信，迅速准确）,1 语言和文字 （最原始、最基本的传输手段）,4 无线电,2019/4/4,copyrights yaoping,7,1.2.2 通信系统简介,信号源,发送设备,传输信道,收信装置,接收设备,通信系统原理框图,2019/4/4,copyrights yaoping,8,在实际的通信电子线路中传输的是各
4、种电信号。为此，需要将各种形式的信息转变成电信号。,信号源,常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件,2019/4/4,copyrights yaoping,9,发送设备两大主要任务： 调制：将基带信号转换成适合信道传输特性的频带信号； 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。,发送设备,2019/4/4,copyrights yaoping,10,信号从发送到接收中间所经过传输信道，如：电缆、光缆、无线电波等。 不同的传输信道有不同的传输特性，根据传输媒质的不同，可以分为两大类： 有线通信：双线对电缆、同轴电缆、光缆 无线通信：
5、自由空间、水,传输信道,（传输媒质）,2019/4/4,copyrights yaoping,11,双绞线： 适用于短距离（小于100m）、 1Mb/s数据率的通信环境。 同轴电缆：适用于距离在几百米、带宽小 于10MHz、码流率小于20Mbps 的通信环境。 光纤电缆：特点：衰减小（小于1db/km）、 工作频率高、信息容量大,有线通信信道,2019/4/4,copyrights yaoping,12,无线通信的传输媒质是自由空间和水。电磁波从发射天线辐射出去之后，经过自由空间到达接收天线。 根据传播途径可分为两大类： 地波、天波。,无线通信信道,2019/4/4,copyrights ya
6、oping,13,什么是电离层？,地面波：沿地面传播的无线电波。 适用于长波和超长波。 空间波：在发射天线与接收天线间直线传 播的无线电波, 发射天线和接收 天线较高，接收点的电磁波由直 接波和地面反射波合成。 适用于超短波。,无线通信信道,地波,经过地面100km至500km的电离层反射传送到接收点的电磁波。适用于短波。,天波：,2019/4/4,copyrights yaoping,14,利用对流层对电波的散射进行通讯，它适用于超短波以及微波波段的通信，通信距离很远。,散射通信,2019/4/4,copyrights yaoping,15,波段名称 波长范围 频率范围 频段名称 超长波 1
7、0,000100,000m 303kHz 甚低频 VLF 长 波 1,00010,000m 30030kHz 低频 LF 中 波 2001,000m 1500300kHz 中频 MF 中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高频 IF 短 波 1050m 306MHz 高频 HF 米 波 110m 30030MHz 甚高频 VHF 分米波 10100cm 3,000300MHz 特高频 SHF 厘米波(微波) 110cm 303GHz 超高频 UHF 毫米波 110mm 30030GHz 极高频 EHF 亚毫米波 1mm以下 300GHz以上 超极高频,无线电波波段的划分,2019
8、/4/4,copyrights yaoping,16,接收设备的作用： 接收传送过来的信号，并进行处理，以 恢复发送端的基带信号。,接收设备,接收设备的要求： 由于信号在传输和恢复的过程中存在着 干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。,2019/4/4,copyrights yaoping,17,收信装置是指接收设备输出的电信号变换成原来形式的信号的装置。,收信装置,例如： 还原声音的喇叭 恢复图象的显像管,2019/4/4,copyrights yaoping,18,1.2.3 无线电信号的产生与发射,天线和电磁波的研究表明：如果天线的长度L 可以和电信号的波长 相比拟（L/4），则把电信
9、号加到天线上，就可以电磁波的形式传输到很远的地方！,基本语言的频率范围：3003000Hz，相应的波长为： = c/f = 3108 /f = 106105m,2019/4/4,copyrights yaoping,19,由振荡电路输出一个高频 信号，将其加到适当高度 的天线上发射出去，这个 高频信号称为载波，用来 作为传输信息的运载工具。,解决的办法：,用需要传输的低频信号去 控制高频的载波信号，这 个过程称为调制。, 产生高频信号：, 调制高频信号：,2019/4/4,copyrights yaoping,20,无线电发射机方框图,2019/4/4,copyrights yaoping,2
10、1,无线电发射机,将音频信号“装载”到高频振荡中的方法有好几种，如调频、调幅、调相等。电视中图象是调幅，伴音是调频。广播电台中常用的方法是调幅与调频。,2019/4/4,copyrights yaoping,22,2019/4/4,copyrights yaoping,23,2019/4/4,copyrights yaoping,24,1.2.4 无线电信号的接收,最简单的接收机原理框图,2019/4/4,copyrights yaoping,25,超外差式接收机方框图,变频器,2019/4/4,copyrights yaoping,26,消息 信号源,放大器,调制器,高频 振荡器,谐振放大器
11、 或倍频器,已调波 放大器,发射 天线,接收 天线,高频 放大器,本地 振荡器,混频器,中频 放大器,解调器,放大器,视频显示器 扬声器等等,无线电发射机和接收机原理框图,选择 电路,2019/4/4,copyrights yaoping,27,常用的信号表示方法 1. 数学表达式法 如： 正弦波 u=Asint 阶跃函数 u=A(t),1.2.5 信号及其频谱,2019/4/4,copyrights yaoping,28,A,t,2.波形表达方式,例如：,2019/4/4,copyrights yaoping,29,3. 频域表示法,根据傅里叶变换的基本原理，任何一个函数都可以用傅里叶级数展
12、开。如果把信号看成一个函数，这就为我们研究信号提供了一种新的方法。通过研究信号的频谱，我们可以突出在信号传输中存在的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布等。,2019/4/4,copyrights yaoping,30,由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，因此，所谓“频谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。 为了更直观地了解信号的频率组成和特点，我们通常采用作图的方法来表示频谱，即频谱图。,2019/4/4,copyrights yaoping,31,300,3400,2019/4/4,copyrights yaoping,32,一般数字信号的频谱图,可见
13、，数字信号的频谱是不连续的。,2019/4/4,copyrights yaoping,33,脉冲信号的分解,2019/4/4,copyrights yaoping,34,脉冲信号的频谱,f1表示脉冲信号的基波频率。f3、 f5 、f7分别表示三、五、七次谐波，在f 轴的0点，表示直流分量，这条谱线的长度表示脉冲直流分量（即平衡值）的大小。高次谐波的谱线可以分布到很高的频率，但其幅度已相当小。,2019/4/4,copyrights yaoping,35,1、电子信息与通信专业学生必须掌握的一 门专业基础课程。 2、它是电路理论、信号与线性系统、低频 电子线路等课程的后继课程。 3、在学习这门课程时要注意它与低频电路 理论的不同分析方法和实验测试的不同 点。,1.3 本课程的特点,2019/4/4,copyrights yaoping,36,4、课程要求：,（1）通过学习掌握实际单元电路的分析方法。 包括放大、振荡、调谐、调制、变频电 路。,（2）整机电路的分析和计算。,（3）根据给出的指标完成部分电路的设计。,