浙大陈抗生射频通信电路设计-无线通信系统概述

1、CISE 11120010第一章无线通信系统概述第1讲射频与微波通信电路2第一章怎么教怎么学？方法：老师指导下自学，网上交流讨论。围绕什么主题自学？1.甲乙两人用手机打电话，信息到底是怎样流动的。2.射频与微波通信电路这门课在实现这一信息流中起什么作用？3.通信的发展离不开对噪声与非线性两个问题的解决。4.这门课能学什么本领？3噪声与非线性的基本概念与术语 1、噪声是确定了通信系统可检测信号的最低门限 2、信号的质量用信噪比表示 3、电路噪声性能用噪声系数表示 4、非线性会使通信系统处理的信号失真。非线性决定了通信系统可处理信号的上限。 5、非线性使系统产生新的频率分量，引起增益压缩、交调干扰

2、等问题 6、如要进行频率变换，非线性是必不可少的。 4通信系统原理框图 发射机、传输信道、接收机是任何通信系统中三个最基本的部分。发射机将输入信号处理成为一种适合于传输信道特性的发射信号。传输信道是连接信源与目的地的电气媒介。通常所说的无线通信系统就是用无线电波作媒介的。接收机接收来自信道的输出信号，处理后传递给目的地的输出转换器。 信源输入信号发射机传输信道接收机终点发射信号接收信号输出信号噪声、干扰和失真5收发机框图 发射机的功能是将基带信号调制到载波上，并由天线向自由空间辐射。接收机的功能则相反，将天线接收到的加载在载波上的基带信号恢复出来。 6模拟通信与数字通信 正弦载波可表示为模拟通

3、信系统中，如果信号对式表示的电磁波的幅度Ac进行调制(信号由电磁波幅度A的变化承载)，这就是调幅通信。如果信号对波的频率或相位进行调制(信号由电磁波的频率或相位变化来承载)，这就是角度调制通信。在模拟通信系统中，载波的幅度、频率或相位是连续变化的。2( )cos()cos()ccccccc tAf tAt对于数字通信系统，如果基带信号是随时间连续变化的模拟量，发射机中的基带电路首先要将随时间连续变化的模拟信号变为随时间离散变化的二进制数字信号。模/数(A/D)转换器就是将模拟信号转变为数字信号的电路，一般包括采样、保持、量化和编码四个过程。而接收机中的基带电路最终又将二进制数字信号恢复为模拟信

4、号。数/模(D/A)转换器就是实现这一功能的电路。所以对于数字通信系统，输入到发射机的基带信号是由0与1构成的二进制数字序列，并用线性码给出二进制序列的电的表示。7on-off码和非归零 0(b)(a)1011100008数字调制器 数字调制器的作用在于对二进制信号源生存的符号0和1相应的可能取值来改变或键控正弦载波的振幅、相位或频率。二进制调制有三种不同的方式，即二进制幅移健控(BASK，Binary Amplitude Shift Keying)、二进制相移健控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)和二进制频移健控(BFSK，Binary Freqoency Sh

5、ift Keying)调制方式。二进制幅移健控(BASK)调制方式，载波的频率和相位不变，但载波振幅在用于代表符号0和1的两个可能值之间调节。二进制相移健控(BPSK)调制方式，载波的振幅和频率不变，但载波相位在用于代表符号0和1的两个可能值(如 和 )之间调节。二进制频移健控(BFSK)调制方式，载波的振幅和相位不变，但载波频率在用于代表符号0和1的两个可能值之间调节 01809四相移键控(QPSK )调制方式 基带信号 用非归零码表示。 ( )BBst基带信号承载的信息包含在正弦载波的相位当中。特别地，正弦载波的相位选取四个均匀分隔值中的一个，如， ， ， , 。 4/34/54/74/四

6、个等间隔相位值中的每一个都与唯一的一对比特相对应，这对比特亦称为双比特。例如，可以选择前述的相位值 , , , ,表示双比特集合：10，00，01，11。 调制器输出的信号 2221040modcos()( )()cEf titTstT其它4/34/54/74/10四相移键控(QPSK )调制方式2221040modcos()( )()cEf titTstT其它11四相移键控(QPSK )调制方式右边第1项表示的信号 2221040modcos()( )()cEf titTstT其它2221221244mod( )coscossinsinccEEstif tif tTT22124coscosc

7、Eif tT定义了二进制调制波与正弦载波 的乘积，它在每个符号持续时间T内具有单位能量。而且还可看到22/coscE Tf t21 4211422 3/,cos( )/,EiEiEi即这个二进制波具有 的幅度 2/E12四相移键控(QPSK )调制方式右边第2项表示的信号 2221040modcos()( )()cEf titTstT其它2221221244mod( )coscossinsinccEEstif tif tTT定义了二进制调制波与正弦载波 的乘积，它在每个符号持续时间T内具有单位能量。而且还可看到即这个二进制波具有 的幅度 2/E22124sinsincEif tT22/sinc

8、E Tf t21 2212423 4/,sin( )/,EiEiEi13四相移键控(QPSK )调制方式2221040modcos()( )()cEf titTstT其它2221221244mod( )coscossinsinccEEstif tif tTT式(1)与(2)表示的两个载波相位上相差90度，相互正交，且对每个符号持续时间它们都具有单位能量，因此可以认为这两个载波构成了一个基函数的正交对。对于序数i每个可能的值，式(1)与(2)都标识了对应的双比特21 2212423 4/,sin( )/,EiEiEi21 4211422 3/,cos( )/,EiEiEi14四相移键控(QPSK

9、 )调制方式 15QPSK调制器电路框图 QPSK信号非归零电平偏码器-90相移二进制数据流SQ(t)SI(t) BBSt modSt振荡器IQ22/cos()cTf t22/sin()cTf t串-并转换器同相信道16 QPSK解调器电路框图17噪声噪声源驱动的一个含噪声的二端口网络 含噪声的二端口网络可分解为外部噪声源与无噪声的二端口网络的组合，所有的噪声都表现为对无噪声网络的输入。即使输入信号中无噪声，输出中信号中也有噪声。噪声大于信号，很难检测到信号。(a)Rv(t)k信号质量可用信噪比表示 无用的噪声功率电平有用的信号功率电平NSnoniAPFPG总的噪声输出功率输入端噪声源引起的噪声输出功率放大器的噪声性能可用 噪声系数F表示18非线性幅度非线性产生的新频率分量 19非线性衡量交调失真的程度可用二阶交调交截点（IP2）、三阶交调交截点（IP3）表示 20非线性输出信号幅度不能随输入信号幅度以相同的比例增加 1dB压缩点，可以用输入功率（ ）表示 1,dB inP21射频与微波通信电路设计层次系统级系统级设计要有系统方面知识与经验，不是本课程的重点，本课程的重点是模拟电路各功能模块的设计。22射频与微波通信电路设计层次功能模块级