【大学课件】高频电子技术第1章 绪论.ppt

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1、高频电子技术 第1章,绪 论,http:/ 绪论【大学课件】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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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K1和发射电路组成,室内机，由接收电路和发声电路组成,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

2、,室外机电路板,室内机电路板,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,在室外按K1，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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

3、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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L1和 电容C1组成的谐振电路 的谐振频率，约250MHz。,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？,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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L1即被印制成图1.8(c)所示

4、的形状。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1.1无线遥控门铃剖析,2、按钮电路,按下按钮K1，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 JZ1组成方波发生器电路,另外几个相互并联组成反相 器电路,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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？,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,u0 (t)低电平期间，e (t)是高频的无线电波，u0 (t)高 电平期间，

5、e (t)呈现为低电平。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,u0 (t)低电平期间，e (t)是高频的无线电波，u0 (t)高 电平期间，e (t)呈现为低电平。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

6、开口部分并联电容 C2。,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C1，使 发射无线电波的频率和接收 天线的谐振频率相等。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1

7、.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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

8、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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论

9、【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

10、,1.2.2 无线电波的传播特性,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1.2 无线电波传播特性与频段

11、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

12、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，1MHz的无线 电波，在海水中只能传播25cm，用这种频率的无 线电波进行水下通信显然是行不通的。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

13、。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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，560kHz是某个城市广播电台中波广播 所使用的频率，这

14、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/

15、 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

16、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

17、配。频率使用期满，需要继续使用，必须办理 续用手续。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3 无线电管理,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3 无线电管理,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,1.2 无线电波传播特性与频段的划分,1.2.3 无线电管理,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

18、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：,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

19、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

20、。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

21、叭，这样组成的通信系统就是广播系统。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

22、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”。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

23、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

24、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

25、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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：,（

26、3）无线收发芯片,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高

27、频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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

28、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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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。,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,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,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,第1章到此结束 谢谢！,http:/ 绪论【大学课件】高频电子技术第1章 绪论,