高频电子技术

1、第1章高频电子技术概论 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 2 高频电子技术课程高频电子技术课程是结合无线电通信方式是结合无线电通信方式 讨论无线电接收和发送设备中各单元高频电子讨论无线电接收和发送设备中各单元高频电子 线路的组成、工作原理及工程分析计算。线路的组成、工作原理及工程分析计算。 高频电子线路是针对传输、处理频率高于高频电子线路是针对传输、处理频率高于 3MHz信号的电路，又称信号的电路，又称射频（射频（RF）电路）电路。主。主 要应用于无线电通信系统。要应用于无线电通信系统。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 3 1.1无线电通信发展史无线电通信发展史 q电磁学的发展以

2、及电子技术的发展推动着无线电电磁学的发展以及电子技术的发展推动着无线电 通信的发展：通信的发展： 古代的烽火古代的烽火 近代的旗语近代的旗语 19世纪电世纪电 磁学理论磁学理论 电报电报（1837莫尔斯莫尔斯） 电话电话（1876贝尔贝尔） 电磁波的电磁波的 存在存在 1864麦克斯韦麦克斯韦 电磁场方程电磁场方程 1887赫兹证明赫兹证明 无线电无线电 通信通信 电磁波电磁波 传送信息传送信息 马可尼马可尼 （意意） 1895年首次百米距离通信年首次百米距离通信 1901年首次横渡大西洋通信年首次横渡大西洋通信 无线电通信无线电通信 实用阶段实用阶段 发送设备发送设备：火花发射机火花发射机、

3、电弧发生器等电弧发生器等 接收设备接收设备：粉末检波器粉末检波器 无无线线电电 电电报报通通信信 无无线线电电电电话话通通信信 无无线线电电广广播播 无无线线电电 传传真真、电电视视 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 4 无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学、无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学、 宇航技术、自动控制以及各学科领域。宇航技术、自动控制以及各学科领域。 可以说，到目前，上至天文，下到地理，大到宇可以说，到目前，上至天文，下到地理，大到宇 宙空间，小至基本粒子等的科学研究，从工农业生产宙空间，小至基本粒子等的科学研究，从工农业生产 到社会家庭生活，均离不开无线电通

4、信技术。到社会家庭生活，均离不开无线电通信技术。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 5 1.2 无线电通信系统的组成无线电通信系统的组成 v 概念概念 电信系统：传送电信系统：传送光或电信号光或电信号的系统的系统 无线通信系统：以无线通信系统：以无线介质无线介质传送传送光或电信号光或电信号的系统。的系统。 v 无线通信系统的组成无线通信系统的组成 (6部分部分) 信源信源(终端终端)+发送设备发送设备（发信机）（发信机）+ 信道信道 + 天线、天线开关天线、天线开关 +接收设备接收设备（收信机）（收信机）+信宿信宿(终端终端) 。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 6 图图11 无

5、线通信系统的基本组成无线通信系统的基本组成 信源 天线 信道 发送设备 接收设备 信宿 音频 放大器 调制器激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器 天线开关 高频放大混频器 中频放大 与滤波 解调器 音频 放大器 话 筒 本地 振荡器 扬 声 器 变频器 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 7 q 信源：发出传送的信息（声音、文字、图像等）的终端设备，信源：发出传送的信息（声音、文字、图像等）的终端设备， 如话筒。如话筒。 q 发送设备：发送设备： 调制调制 放大放大电压、功率放大。电压、功率放大。 q 信道（传输媒介）：信道（传输媒介）： 有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。有线

6、信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。 无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。 不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传 输特性也是不同的。输特性也是不同的。 基带信号基带信号 （调制信号调制信号） 高频振荡信号高频振荡信号 （载波信号载波信号） 已调信号已调信号 调制调制 调幅调幅（AM） 调频调频（FM） 调相调相（PM） 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 8 无线电波的波段划分以及相应的传播方式和用途。无线电波的波段划分以及相应的传播方式和用途。 1章高频电子技术概论章高

7、频电子技术概论 9 例：例：1、GSM数字蜂窝系统（单频、双频手机）数字蜂窝系统（单频、双频手机） 2、我国无线电广播系统、我国无线电广播系统 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 10 无线电波的无线电波的频率特性频率特性 信号的频率指标（信号的频率指标（30K300G）。）。 无线电波只是一种波长比较长的电磁波无线电波只是一种波长比较长的电磁波, 占据的频率占据的频率 范围很广。范围很广。 在自由空间中在自由空间中, 波长与频率存在以下关系波长与频率存在以下关系: c = f c=3 108m/s 从频率角度看，无线电波也可以认为是一种频率相从频率角度看，无线电波也可以认为是一种频率相

8、对较低的电磁波。对较低的电磁波。 无线电波 105 红外线 1010可见光 紫外线 1015 X射线 1020 宇宙射线 1025 f/Hz /m 310 3 310 2 (3.87.8)10 7 310 7 310 12 310 17 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 11 无线电波传播特性无线电波传播特性 ： 无线电信号的传播方式、无线电信号的传播方式、 传播距离、传播距离、 传播特点等，由无传播特点等，由无 线电信号的频率决定。线电信号的频率决定。 电波的传播方式主要有：如下页图。电波的传播方式主要有：如下页图。 直射（视距）直射（视距）(a): 电视、调频广播，移动通信，中继与卫

9、星电视、调频广播，移动通信，中继与卫星 等；等；超短波超短波 绕射（地波）绕射（地波）(b): 波长长，地面吸收少，绕射能力强；广波长长，地面吸收少，绕射能力强；广 播、通信；播、通信；中长波中长波；条件：；条件： 物体物体 折射和反射（天波）折射和反射（天波）(c):借助借助60600km的电离层；广播、的电离层；广播、 通信；通信；短波短波；条件：；条件：物体物体 散射传播散射传播(d):借助借助1012km的对流层，适合的对流层，适合4006000MHz 信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 12 (a) 射

10、线 (b) (c) 电离层 (d) 对流层 无线电波的主要传播方式无线电波的主要传播方式 （a） 直射传播直射传播; （b） 地波传播地波传播; （c） 天波传播天波传播; （d） 散射传播散射传播 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 13 q 接收设备：一般采用超外差的形式。接收设备：一般采用超外差的形式。主要特点就是由频率固主要特点就是由频率固 定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。 当信号频当信号频 率改变时率改变时, 只要相应地改变本地振荡信号频率即可。只要相应地改变本地振荡信号频率即可。 接收设备主要完成选频、放大和解调（已调波调

11、制波）。接收设备主要完成选频、放大和解调（已调波调制波）。 q 信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器 等。等。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 14 1.3无线电发射设备和接收设备的组成无线电发射设备和接收设备的组成 以无线电调幅广播发射和接收设备为例说明：以无线电调幅广播发射和接收设备为例说明： 无线电调幅广播发射机框图无线电调幅广播发射机框图 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 15 （1）振荡器：振荡器：产生产生 fosc 的高频振荡信号，几十的高频振荡信号，几十 kHz 以上。以上。 （2）高频放大器：高频

12、放大器：一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号， 使频率倍增至使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。，并提供足够大的载波功率。 （3）调制信号放大器：调制信号放大器：多级放大器组成，前几级为小信号放大器，多级放大器组成，前几级为小信号放大器， 用于放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制用于放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制 信号。信号。 （4）振幅调制器：振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号 变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。变换为所需的调幅波信号，并加到天

13、线上。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 16 超外差式调幅广播接收机框图超外差式调幅广播接收机框图 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 17 （1）高频放大器：高频放大器：由一级或多级小信号谐振放大器组成，放大天由一级或多级小信号谐振放大器组成，放大天 线上感生的有用信号；并利用放大器中的谐振系统抑制天线上感线上感生的有用信号；并利用放大器中的谐振系统抑制天线上感 生的其它频率的干扰信号。可调谐。生的其它频率的干扰信号。可调谐。 （2）混频器：混频器：两个输入信号。频率为两个输入信号。频率为 fc 的高频已调信号，本机振的高频已调信号，本机振 荡器产生的频率为荡器产生的频率为 fL

14、 的本振信号。将频率为的本振信号。将频率为 fc 的高频已调信号的高频已调信号 不失真的变换为载波频率为不失真的变换为载波频率为 fI 的中频已调信号的中频已调信号：， 我国中频为：我国中频为： （3）本机振荡：本机振荡：用来产生频率为用来产生频率为 （或）（或） 的高频振荡信号，的高频振荡信号， fL 是可调的，并能跟踪是可调的，并能跟踪 fc。 （4）中频放大器：中频放大器：由多级固定调谐的小信号放大器组成，放大中由多级固定调谐的小信号放大器组成，放大中 频信号。频信号。 （5）检波器：检波器：实现解调功能，将中频调辐波变换为反映传送信息实现解调功能，将中频调辐波变换为反映传送信息 的调制

15、信号。的调制信号。 （6）低频放大器：低频放大器：由小信号放大器和功率放大器组成，放大调制由小信号放大器和功率放大器组成，放大调制 信号，向扬声器提供所需的推动功率。信号，向扬声器提供所需的推动功率。 ILc fff I 465kHzf LCI fff LCI fff 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 18 1.4本课程的研究对象、内容以及特点本课程的研究对象、内容以及特点 q 研究对象：无线电发射设备和接收设备的组成、工作原理和工研究对象：无线电发射设备和接收设备的组成、工作原理和工 程分析计算。程分析计算。 q 内容：发射和接收设备各内容：发射和接收设备各单元电路单元电路的工作原理、

16、性能特点、典的工作原理、性能特点、典 型电路、工程分析方法、测试及调试方法等。型电路、工程分析方法、测试及调试方法等。 单元电路：单元电路：高频小信号放大电路、正弦波振荡器、高频功率放高频小信号放大电路、正弦波振荡器、高频功率放 大电路、调制解调电路、混频电路、反馈控制电路、频率合成大电路、调制解调电路、混频电路、反馈控制电路、频率合成 器等。器等。 q 特点：特点： 高频电子线路大部分是高频电子线路大部分是非线性电路非线性电路，如振荡电路、调制解，如振荡电路、调制解 调电路等，一般都用调电路等，一般都用非线性分析方法非线性分析方法，这与低频模拟电子，这与低频模拟电子 线路中可近似用线性分析方

17、法不同，但是对应线路中可近似用线性分析方法不同，但是对应高频小信号高频小信号 放大器放大器，由于输入信号足够小，而又要求不失真放大，故，由于输入信号足够小，而又要求不失真放大，故 可用可用线性分析方法线性分析方法。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 19 q 学习注意点：学习注意点： 在熟悉典型的单元电路的基础上，要抓住各种电路之间的在熟悉典型的单元电路的基础上，要抓住各种电路之间的 共性，洞悉各种功能之间的内在联系。共性，洞悉各种功能之间的内在联系。 重视实践环节，理论联系实际，加强课后的思考和练习。重视实践环节，理论联系实际，加强课后的思考和练习。 q 学时问题：学时问题： 理论学时

18、理论学时44，实验学时，实验学时10。 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 20 1.5本课程选用的教材和参考书本课程选用的教材和参考书 本课程使用教材：本课程使用教材： 高频电子技术基础与应用高频电子技术基础与应用李金明主编李金明主编 机械工业出版社机械工业出版社 本课程推荐参考书：本课程推荐参考书： 高频电子线路高频电子线路高吉祥主编高吉祥主编 电子工业出版社电子工业出版社 高频电子技术高频电子技术刘守义主编刘守义主编 电子工业出版社电子工业出版社 高频电路原理与分析高频电路原理与分析曾兴雯等编曾兴雯等编 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 1章高频电子技术概论章高频电子技术概论 21 思考题与习题思考题与习题 1、 无线通信为什么要用高频信号？无线通信为什么要用高频信号？“高频高频”信号指信号指 的是什么？的是什么？ 2 、什么是调制？有哪几种调制方式？、什么是调制？有哪几种调制方式？ ？ 1、因为：低频信号能量较低，辐射力弱；发射低频信、因为：低频信号能量较低，辐射力弱；