通信引论及收音机

1、通信引论通信引论包含有源器件的电路统称为包含有源器件的电路统称为电子线路电子线路。按照按照工作频率工作频率:低频、高频和微波低频、高频和微波。低频低频通常指频率低于通常指频率低于300kHz的范围，语音的电信号、生物电的范围，语音的电信号、生物电信号、地震电信号、机械振动的电信号等都属于这个范围。信号、地震电信号、机械振动的电信号等都属于这个范围。所有所有在这个频率范围的电信号的产生、放大、变换、处理都属于低频在这个频率范围的电信号的产生、放大、变换、处理都属于低频电子线路的范畴。电子线路的范畴。高频高频通常指频率在通常指频率在300kHz300MHz的范围，广播、电视、短的范围，广播、电视、

2、短波通信、移动通信等无线电设备都工作在这个频率范围之内。波通信、移动通信等无线电设备都工作在这个频率范围之内。微波微波泛指频率高于泛指频率高于300MHz以上的范围，卫星电视、微波中继以上的范围，卫星电视、微波中继通信、雷达、导航等设备都工作在这个频率范围。通信、雷达、导航等设备都工作在这个频率范围。 一、电子线路的分类一、电子线路的分类“高频高频”指的是射频（指的是射频（Radio Frequency ,RF）,其频率范围非常宽。只要电其频率范围非常宽。只要电路尺寸比工作波长小的多，仍可用集中参数来分析实现，都可以认为属于路尺寸比工作波长小的多，仍可用集中参数来分析实现，都可以认为属于“高频

3、高频”范围，现阶段范围，现阶段“高频高频”的上限为的上限为3GHz按照按照信号信号:模拟电子线路和数字电子线路模拟电子线路和数字电子线路。所有完成模拟信号产生、放大、变换、处理和传输的电子线路统所有完成模拟信号产生、放大、变换、处理和传输的电子线路统称为模拟电子线路。称为模拟电子线路。所有完成数字信号产生、放大、变换、处理及传输的电子线路统所有完成数字信号产生、放大、变换、处理及传输的电子线路统称为数字电子线路。称为数字电子线路。集成度集成度:分立元件电路和集成电路分立元件电路和集成电路。集成电路与分立电路相比，集成电路具有体积小、性能稳定、集成电路与分立电路相比，集成电路具有体积小、性能稳定

4、、可靠性高、维修使用方便等优点。但是，由于频率响应和功率容量的可靠性高、维修使用方便等优点。但是，由于频率响应和功率容量的限制，目前高频、大功率电子线路还是以分立为主。限制，目前高频、大功率电子线路还是以分立为主。元件性质元件性质:线性电子线路线性电子线路、非线性电子线路非线性电子线路线性电路是用线性代数方程、线性微分方程或线性差分方程来描述线性电路是用线性代数方程、线性微分方程或线性差分方程来描述的。的。线性电子线路具有线性特性，也就是它具有叠加性和均匀性线性电子线路具有线性特性，也就是它具有叠加性和均匀性，适用，适用叠加定理。叠加定理。非线性电路是用非线性代数方程、非线性微分方程、非线性差

5、分方非线性电路是用非线性代数方程、非线性微分方程、非线性差分方程来描述的。非线性电子线路与线性电子线路不同程来描述的。非线性电子线路与线性电子线路不同。 通信的目的是传递信息（信号），一切能够完成通信的目的是传递信息（信号），一切能够完成信息传信息传送送功能的系统都可以认为是通信系统。功能的系统都可以认为是通信系统。 如：电报、传真，如：电报、传真， -双向通信系统双向通信系统 电话（无线或有线）电话（无线或有线）-双向通信系统双向通信系统 导航、雷达导航、雷达 -单向通信系统单向通信系统 广播（无线或有线）广播（无线或有线）-单向通信系统单向通信系统 电视（无线或有线）电视（无线或有线）-单

6、向通信系统单向通信系统二、二、 信号基本概念信号基本概念 在高频电路中在高频电路中, 我们要处理的无线电信号主要有三种我们要处理的无线电信号主要有三种: 基带基带（消息）信号（消息）信号、 高频载波信号高频载波信号和和已调波信号已调波信号。 所谓基带信号所谓基带信号, 就是没有进行调制之前的原始信号就是没有进行调制之前的原始信号, 也称调制信号。也称调制信号。 在现代通信系统中大多以电（或光）信号的形式出现，在现代通信系统中大多以电（或光）信号的形式出现，因此通常称为因此通常称为电信电信。传输电信号的媒介可以是有线（有线通。传输电信号的媒介可以是有线（有线通信）的也可以是无线（信）的也可以是无

7、线（无线通信无线通信）的）的 。 t2 2、波形表达方式、波形表达方式O信号及其频谱信号及其频谱1.1.数学表达式法数学表达式法)cos()(tUtum 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，所谓之和，因此，所谓“频谱频谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况分布的情况。频谱图。频谱图。(1) 语音信号的频谱图语音信号的频谱图 可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在可以看到语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在1000Hz左右，能量主要分布在左右，能量主要分布在300

8、Hz3400Hz之间。之间。电压f/Hz3003400 带宽带宽:从频谱特性上看信号能量主要部分从频谱特性上看信号能量主要部分(一般为一般为90%以上以上)所所占据的频带。占据的频带。 3 3、频域表示法、频域表示法 f1 表示脉冲重复频率，也就表示脉冲重复频率，也就是基波频率。是基波频率。f3、 f5 、f7分别分别表示三、五、七次谐波，在表示三、五、七次谐波，在 f 轴的轴的O点，表示直流分量，点，表示直流分量，这条谱线的长度表示脉冲直这条谱线的长度表示脉冲直流分量（即平衡值）的大小。流分量（即平衡值）的大小。高次谐波的谱线可以分布到高次谐波的谱线可以分布到很高的频率，但其幅度已相很高的频

9、率，但其幅度已相当小。当小。 i f f9 0 f7 f5 f3 f1 (2) 脉冲信号的频谱脉冲信号的频谱 i t 一 次 谐 波i1 I0 (a) i t 三 次 谐 波i1 (b) i t 七 次 谐 波i7 i t 五 次 谐 波i1 (c) (d) 脉冲信号的分解脉冲信号的分解1. 通信系统框图通信系统框图三、三、通信系统通信系统基本概念基本概念输入输入变换器变换器发送发送设备设备接收接收设备设备输出输出变换器变换器信道信道图图 单向通信系统框图单向通信系统框图信信源源信信息息接接收收 信源：信源：信息的来源。如：声音信息、图像信息、温度信息等。信息的来源。如：声音信息、图像信息、温

10、度信息等。信源通常是一些自然现象中的物理量。信源通常是一些自然现象中的物理量。 输入变换器：输入变换器：将信源信息变换成相应的电信号，这种电信号将信源信息变换成相应的电信号，这种电信号通常通常 称为称为“基带信号基带信号”。不同的信源要转换成电信号，需要不同。不同的信源要转换成电信号，需要不同 的变换器。如：的变换器。如： 声音信息声音信息 话筒话筒 电信号电信号 图像信息图像信息 摄像机摄像机 电信号电信号 温度信息温度信息 温度传感器温度传感器 电信号电信号 发送设备：发送设备：将基带信号变换为适合在不同信道传输的信号并将基带信号变换为适合在不同信道传输的信号并发送出去。它完成对基带信号的

11、处理，通常包括对基带信号发送出去。它完成对基带信号的处理，通常包括对基带信号放大、放大、滤波、振荡、调制、滤波、振荡、调制、 输出输出等。等。 不同的信道需要不同的发送设备，如：有线信道、无线信道、不同的信道需要不同的发送设备，如：有线信道、无线信道、光纤信道等信道的发送设备各不相同。光纤信道等信道的发送设备各不相同。 接收设备：接收设备：它将信道传送来的信号还原出原发送端的基带信它将信道传送来的信号还原出原发送端的基带信号。通常包括号。通常包括输入电路、混频、解调、放大输入电路、混频、解调、放大等。等。 不同的信道需要不同的接收设备。如：有线电话接收设备、不同的信道需要不同的接收设备。如：有

12、线电话接收设备、无线电话接收设备、电报接收设备、广播接受设备、电视接受设无线电话接收设备、电报接收设备、广播接受设备、电视接受设备、光通信接受设备等，其接受设备各不相同。备、光通信接受设备等，其接受设备各不相同。 输出变换器：输出变换器：将接收设备输出的信号变换为人们所容易识别将接收设备输出的信号变换为人们所容易识别的信息，如：图像、文字、声音、图形等。这里的信息形式可以的信息，如：图像、文字、声音、图形等。这里的信息形式可以与原来的基带信息形式不同，如：与原来的基带信息形式不同，如： 温度温度 温度曲线温度曲线 文字文字 声音声音 声音声音 文字文字 信道：信道：信号传输的途径信号传输的途径

13、,是发送设备和接受设备之间的传输的是发送设备和接受设备之间的传输的媒介。信道的种类很多，大体可分为：媒介。信道的种类很多，大体可分为： 有线信道：电话电缆（架空明线、同轴线）等；有线信道：电话电缆（架空明线、同轴线）等； 无线信道：自由空间、电离层；无线信道：自由空间、电离层； 光纤信道：光纤光缆。光纤信道：光纤光缆。 有线信道：有线信道： 架空的明线架空的明线-带宽带宽150kHz,保密性差保密性差,费用高。费用高。 同轴电缆同轴电缆-带宽可到米、分米波段，保密性带宽可到米、分米波段，保密性 稍好，费用高。稍好，费用高。 无线信道：无线信道：无线信道是整个自由空间，主要是利用自由空间无线信道

14、是整个自由空间，主要是利用自由空间的电磁特性来传播电磁波信号的。它的频段很宽，随着电子器的电磁特性来传播电磁波信号的。它的频段很宽，随着电子器件和通信技术的不断发展，可用频段不断展宽。件和通信技术的不断发展，可用频段不断展宽。2. 信道的特点信道的特点 信道：信道：信号传输的途径信号传输的途径,是发送设备和接受设备之间的传是发送设备和接受设备之间的传输的媒介。信道的种类很多，大体可分为：输的媒介。信道的种类很多，大体可分为： 有线信道：电话电缆（架空明线、同轴线）等；有线信道：电话电缆（架空明线、同轴线）等； 无线信道：自由空间、电离层；无线信道：自由空间、电离层； 光纤信道：光纤光缆。光纤信

15、道：光纤光缆。光纤信道：光纤信道：主要特点是频带宽，保密性好，费用低。本课程不主要特点是频带宽，保密性好，费用低。本课程不讨论光信道。讨论光信道。 表表 无线电波波段无线电波波段(频段频段)划分表划分表波段名称波段名称 波长范围波长范围 频率范围频率范围 频段名称频段名称 主要用途主要用途超长波超长波 10,000-100,000m 330kHz 甚低频甚低频VLF 长长 波波 1,00010,000m 30300kHz 低频低频LF中中 波波 1001,000m 3003000kHz 中频中频MF短短 波波 10100m 330MHz 高频高频HF米米 波波 110m 30300MHz 甚高

16、频甚高频VHF分米波分米波 10100cm 3,003000MHz 特高频特高频UHF厘米波厘米波(微波微波)110cm 330GHz 超高频超高频SHF毫米波毫米波 110mm 30300GHz 极高频极高频EHF亚毫米波亚毫米波1mm以下以下 300GHz以上以上 超极高频超极高频 不同频率的电磁波有着不同的传输特性，因此，必不同频率的电磁波有着不同的传输特性，因此，必须根据不同的实际用途来选用不同的波段。一般各波段须根据不同的实际用途来选用不同的波段。一般各波段的主要用途如下所述：的主要用途如下所述：超长波长波中波短波米波分米波厘米波 不同频率的电磁波有着不同传输方式，根据电磁波不同频率

17、的电磁波有着不同传输方式，根据电磁波的传输方式大致可分为三类：的传输方式大致可分为三类：地面波、天波、空间波地面波、天波、空间波，如图。如图。电磁波波段电磁波波段主要用途主要用途超长波超长波 长距离通信，导航，频率标准；长距离通信，导航，频率标准；长长 波波 导航导航,长距离通信；长距离通信；中中 波波 广播，船舶通信，飞行通信；广播，船舶通信，飞行通信；短短 波波 广播，各种通信；广播，各种通信；米米 波波 短距离通信短距离通信,电视电视,雷达雷达,导航；导航；分米波分米波 短距离通信，雷达，散射通信；短距离通信，雷达，散射通信；厘米波（微波）厘米波（微波）短距离通信，雷达，卫星通信；短距离

18、通信，雷达，卫星通信；毫米波毫米波 正在开发；正在开发；亚毫米波亚毫米波1mm以下以下正在开发。正在开发。电离层地面地面地面地面波：地面波：频率越高频率越高,地面吸收地面吸收 越多，损耗越大；越多，损耗越大；超长波、长波、中波；超长波、长波、中波；设备昂贵，天线长；设备昂贵，天线长；导航，频率标准。导航，频率标准。天波：天波：主要靠电离层主要靠电离层 反射和折射；反射和折射；主要对短波波段；主要对短波波段；设备简单设备简单(频率适中频率适中)传送距离远；传送距离远；接受不稳定，电离层接受不稳定，电离层 随昼夜，季节，气候随昼夜，季节，气候 而变化。而变化。空间波：空间波：超短波波段以下超短波波

19、段以下由于地面的弧面由于地面的弧面 仅能视距传播，仅能视距传播， 天线高传播远；天线高传播远；接受稳定接受稳定传送距离近传送距离近电视电视,雷达雷达,移动移动图图0-2 0-2 无线电磁波传播的方式无线电磁波传播的方式250400km100150km6080km 基带信号传输基带信号传输 定义：定义：将将基带信号直接发送至信道，称为基带信号传输。基带信号直接发送至信道，称为基带信号传输。 基带信号传输通常使用有线信道。基带信号传输通常使用有线信道。 如：如：电话电缆可传输声电话电缆可传输声音基带信号，视频电缆可传输图像基带信号。音基带信号，视频电缆可传输图像基带信号。 基带信号传输一个信道（如

20、一条线路）只能传送一路基带基带信号传输一个信道（如一条线路）只能传送一路基带信号，因此信道浪费太大，一般只在用户端使用。如：用户电信号，因此信道浪费太大，一般只在用户端使用。如：用户电话线。话线。3. 3. 无线电发射系统原理无线电发射系统原理 （1 1）信号传输）信号传输 载波信号传输载波信号传输 定义：定义：将一个要传送的基带信号加载于一个高频信号之上将一个要传送的基带信号加载于一个高频信号之上(即即调制调制)，然后将这个携带有基带信号的高频电磁波信号发送至信道，然后将这个携带有基带信号的高频电磁波信号发送至信道，这种传送方式称为载波信号传输。这种传送方式称为载波信号传输。 载波信号传送可

21、以使用无线信道，也可以使用有线信道。如：载波信号传送可以使用无线信道，也可以使用有线信道。如：载波电话系统、闭路电视系统等通常使用有线信道。广播系统、开载波电话系统、闭路电视系统等通常使用有线信道。广播系统、开路电视系统、通讯系统等通常使用无线信道，即无线电系统。路电视系统、通讯系统等通常使用无线信道，即无线电系统。 对无线通信系统，由天线理论和电磁波的研究表明，用于无线发送的天线对无线通信系统，由天线理论和电磁波的研究表明，用于无线发送的天线的长度的长度L至少应为电磁信号波长至少应为电磁信号波长的四分之一，即的四分之一，即 L 41如语言信号基本频率范围为：如语言信号基本频率范围为：3003

22、000Hz，则天线长度至少应为则天线长度至少应为 L= 显然，要制作这么长的天线是难以实现的。显然，要制作这么长的天线是难以实现的。 kmkmfc25025)3000300(481034基带信号一般不能进行无线传输。原因：基带信号一般不能进行无线传输。原因： 天线尺寸太大（为了天线易于实现）天线尺寸太大（为了天线易于实现） 不能实现选台（为了区分不同的电台）不能实现选台（为了区分不同的电台） 因为，不同基带信号的频率范围可能相互重叠，在同一个信道中，接收因为，不同基带信号的频率范围可能相互重叠，在同一个信道中，接收机将无法区分各个信号。所以，无线通信系统通常采用机将无法区分各个信号。所以，无线

23、通信系统通常采用载波信号传输。载波信号传输。 采用采用载波信号传输可以实现载波信号传输可以实现信道复用信道复用，即，在一个信道中可以同时传输多路，即，在一个信道中可以同时传输多路载波信号，只要各信号的载波频率不相同就可了。载波信号，只要各信号的载波频率不相同就可了。 不同载波频率的载波信号在同一个信道中传输，称为不同载波频率的载波信号在同一个信道中传输，称为频分复用频分复用（FDMAFDMA）。）。 射频（高频）射频（高频）频率越高，可利用的频带宽度就越宽，从而可以容纳的信频率越高，可利用的频带宽度就越宽，从而可以容纳的信号就越多，这也是无线电通信采用高频的原因之一。号就越多，这也是无线电通信

24、采用高频的原因之一。若调制到若调制到100MHz，天线长度为，天线长度为0.75m,容易实现。容易实现。基带信号（调制信号）基带信号（调制信号）高频信号（载波）高频信号（载波）调幅已调波调幅已调波设：载波信号电压为设：载波信号电压为 用调制信号分别调制高频信号的振幅（用调制信号分别调制高频信号的振幅（A）、）、频率（频率（ ）、）、相位（相位（ t）就可以实现：就可以实现： 振幅调制（调幅）振幅调制（调幅）- AM- AM 频率调制（调频）频率调制（调频）- FM- FM 相位调制（调相）相位调制（调相）- PM- PM)cos()(tAtvcCcc以调幅信号为例，看一下载波传输的信号波形。以

25、调幅信号为例，看一下载波传输的信号波形。缓冲级倍频器放大级调制器高频功放振荡器低频功放低频放大声音声音这里我们以调幅为例，简单介绍一下调幅发射机的原理。这里我们以调幅为例，简单介绍一下调幅发射机的原理。图图3 3 调幅式无线电发射机框图调幅式无线电发射机框图（2 2） 无线电发射机框图无线电发射机框图释文释文释文释文释文释文释文释文 振荡器：振荡器：产生高频载波信号，它决定了发射台的载波频率（中产生高频载波信号，它决定了发射台的载波频率（中心频率）。一般对发射台载波频率的稳定度要求较高，所以，多用心频率）。一般对发射台载波频率的稳定度要求较高，所以，多用石英晶体振荡器。石英晶体振荡器。 缓冲器

26、：缓冲器：隔离负载对主振荡器的影响，提高频率稳定度。隔离负载对主振荡器的影响，提高频率稳定度。 倍频器：倍频器：由于石英晶体的频率不太高，所以一般用倍频的方法由于石英晶体的频率不太高，所以一般用倍频的方法来获得发射机需要的载波频率。来获得发射机需要的载波频率。 放大级：放大级：一般倍频器的输出信号较弱，不足以推动调制器，所一般倍频器的输出信号较弱，不足以推动调制器，所以，通常在调制器前加有放大级，增加载波信号的幅值和功率。以，通常在调制器前加有放大级，增加载波信号的幅值和功率。 低频电压放大：低频电压放大：放大话筒输出的微弱信号（低噪声放大器）。放大话筒输出的微弱信号（低噪声放大器）。 低频功

27、放：低频功放：推动调制器需要一定功率，故用低频功放。推动调制器需要一定功率，故用低频功放。 调制器：调制器：完成基带信号（调制信号）对高频载波信号的调制，完成基带信号（调制信号）对高频载波信号的调制，产生已调波。产生已调波。 高频功放：高频功放：为了满足电台覆盖范围的需要，发射机必须发射出为了满足电台覆盖范围的需要，发射机必须发射出一定的高频功率，故高频功率放大器。但是，国家对不同级别的电一定的高频功率，故高频功率放大器。但是，国家对不同级别的电台的辐射功率有相应的规定，不能任意增大。台的辐射功率有相应的规定，不能任意增大。4. 4. 无线电接收系统原理无线电接收系统原理 （1) 1) 无线电

28、信号的接收无线电信号的接收 由无线电发射系统发射到自由空间的载有基带信息的已调波无由无线电发射系统发射到自由空间的载有基带信息的已调波无线电磁信号，由无线电接收机的天线选择接收，经放大、信号处理线电磁信号，由无线电接收机的天线选择接收，经放大、信号处理后，由解调电路（称为解调器）解调出原基带信号，解调器的作用后，由解调电路（称为解调器）解调出原基带信号，解调器的作用与原发射端调制器的作用正好相反。解调出的原基带信号，再经低与原发射端调制器的作用正好相反。解调出的原基带信号，再经低频放大后，送到信息接收设备。频放大后，送到信息接收设备。 输入回路：输入回路：自由空间的电磁信号很多，由输入回路来选

29、择需要自由空间的电磁信号很多，由输入回路来选择需要的已调波信号。如：收音机的调台旋钮、电视机的频道开关，就是的已调波信号。如：收音机的调台旋钮、电视机的频道开关，就是通过改变输入回路的参数来选择需要的电台信号。通过改变输入回路的参数来选择需要的电台信号。 (2) (2) 无线电接收机框图无线电接收机框图 这里我们以调幅为例，简单介绍一下调幅接收机的原理。这里我们以调幅为例，简单介绍一下调幅接收机的原理。 图图4 4是超外差式无线电调幅接收机框图。下面我们介绍它的是超外差式无线电调幅接收机框图。下面我们介绍它的各个方框的作用。各个方框的作用。高频放大混频器中频放大解调器低频放大输入回路自动增益控

30、制本地振荡器SfIfLf同步图图4 4 无线电接收机框图无线电接收机框图释文释文释文释文释文释文释文释文 本地振荡器：本地振荡器：它的振荡频率与输入回的路谐振频率同步改变。它的振荡频率与输入回的路谐振频率同步改变。这里之所以叫做这里之所以叫做“本地振荡器本地振荡器”，是与发射端的高频载波振荡器相，是与发射端的高频载波振荡器相对而言的，有时也叫做对而言的，有时也叫做“本机振荡器本机振荡器”。 混频器：混频器：混频器将接收到的调幅已调波信号（载波频率混频器将接收到的调幅已调波信号（载波频率 ）和本机振荡器输出的高频等幅信号（频率为和本机振荡器输出的高频等幅信号（频率为 ）进行频率变换，产）进行频率

31、变换，产生一个新的固定频率的中频调幅信号，该中频调幅信号的幅度变化生一个新的固定频率的中频调幅信号，该中频调幅信号的幅度变化规律和接收到的高频调幅信号的幅度变化规律完全一样。并且，中规律和接收到的高频调幅信号的幅度变化规律完全一样。并且，中频频率（频频率（ ）一般远远低于接收信号的载波频率，即一般远远低于接收信号的载波频率，即 这里之所以用混频器将接收的调幅信号变换到载波频率为这里之所以用混频器将接收的调幅信号变换到载波频率为 的固定频率的中频调幅信号，是因为要设计出灵敏度很高、选择性的固定频率的中频调幅信号，是因为要设计出灵敏度很高、选择性很好的、中心频率可变的高频放大器是非常困难的。为解决

32、这个问很好的、中心频率可变的高频放大器是非常困难的。为解决这个问题，目前普遍采用超外差电路。题，目前普遍采用超外差电路。fffILSfIfsfLfI 高频放大：高频放大：天线回路（输入回路）输出的信号是非常微弱的信天线回路（输入回路）输出的信号是非常微弱的信号，为了提高信号的信噪比和混频效果，在较高级的接收设备中通号，为了提高信号的信噪比和混频效果，在较高级的接收设备中通常加一级高频放大，普通的收音机一般没有高频放大。常加一级高频放大，普通的收音机一般没有高频放大。 解调（检波）：解调（检波）：对中频调幅信号进行解调，输出发射端原基对中频调幅信号进行解调，输出发射端原基带信号（调制信号）。带信

33、号（调制信号）。 低频放大：低频放大：对检波器输出的原调制信号进行电压和功率放大，对检波器输出的原调制信号进行电压和功率放大，以推动信息接收设备（如：扬声器）。以推动信息接收设备（如：扬声器）。 中频放大器：中频放大器：由天线接收到的高频调幅信号大约为由天线接收到的高频调幅信号大约为 mV mV 级甚至级甚至是是 VV 级，而解调器正常工作所需的电压约在级，而解调器正常工作所需的电压约在0.5V0.5V1V1V，所以，中所以，中频放大器必须具有很高的增益。频放大器必须具有很高的增益。 自动增益控制：自动增益控制：由于无线电磁信号在信道传输过程中会受由于无线电磁信号在信道传输过程中会受到各种各样

34、的影响，使得接收的信号忽强忽弱，该控制可减小到各种各样的影响，使得接收的信号忽强忽弱，该控制可减小这种影响。这种影响。四、四、 数字通信系统数字通信系统 传输数字信号的通信系统称为数字通信系统，其原理框图如下传输数字信号的通信系统称为数字通信系统，其原理框图如下图所示：图所示： 信源编码 信道编码 信 道 接收机 发射机 信道解码 信源解码 输出模拟信号输出模拟信号输入模拟信号输入模拟信号 模拟信号经信源编码和信道编码变成数字基带信号，模拟信号经信源编码和信道编码变成数字基带信号，发射机将基带信号调制到高频载波上经信道传输到接收端，发射机将基带信号调制到高频载波上经信道传输到接收端，接收机还原

35、出数字基带信号，经信道解码和信源解码还原接收机还原出数字基带信号，经信道解码和信源解码还原出模拟基带信号。用数字基带信号对高频正弦载波进行的出模拟基带信号。用数字基带信号对高频正弦载波进行的调制称数字调制。根据基带信号控制载波的参数不同，数调制称数字调制。根据基带信号控制载波的参数不同，数字调制通常分为与字调制通常分为与振幅键控调制振幅键控调制，频率键控调制频率键控调制和和相位键相位键控调制控调制三种基本方式。三种基本方式。 振幅键控：振幅键控：（Amplitude-shift keyingAmplitude-shift keying） (ASK) (ASK) 载波振幅受载波振幅受基带控制。基

36、带控制。 t (a) 载波 t (c) ASK t (b) 基带 1 0 1 1 0 0 0 1 t (d) PSK t (e) FSK f1 f2 f1 f2 频率键控：频率键控：（Frequency-Frequency-shift keyingshift keying） (FSK)(FSK)载波频率载波频率受基带信号控制，当受基带信号控制，当p p( (t t) = 1) = 1时，时，载波频率为载波频率为f f1 1；当；当p p( (t t) = 0) = 0时，时，载波频率为载波频率为f f2 2。 三种调制其波形如右图所示：三种调制其波形如右图所示： 相位键控：相位键控：（phas

37、e-shift keyingphase-shift keying） (PSK) (PSK) 载波相位受基带载波相位受基带信号控制，当基带信号信号控制，当基带信号p p( (t t) = 1) = 1时，载波起始相位为时，载波起始相位为0 0，当，当p p( (t t) = ) = 0 0时载波起始相位为时载波起始相位为 。 数字通信的主要优点：数字通信的主要优点： (1)(1)有较强的抗干扰能力，通过再生中继技术可以消除噪声的积有较强的抗干扰能力，通过再生中继技术可以消除噪声的积累，并能对信号传输中因干扰而产生的差错及时发现和纠正，从而累，并能对信号传输中因干扰而产生的差错及时发现和纠正，从而

38、提高了信息传输的可靠性。提高了信息传输的可靠性。 (2)(2)数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。 (3)(3)数字信号便于计算机进行处理，使通信系统更加通用和灵活。数字信号便于计算机进行处理，使通信系统更加通用和灵活。(4) (4) 数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化 数字通信的缺点：数字通信的缺点： 数字信号占据频带较宽，频带利用率低，但目前采用了一些新数字信号占据频带较宽，频带利用率低，但目前采用了一些新的数字调制技术，不断增大通信容量，提高频率利用率，所以数字的数字调制技术，不断增大通信容量，提高

39、频率利用率，所以数字通信的发展前景广阔，如：多进制键控（通信的发展前景广阔，如：多进制键控（MASKMASK、MFSKMFSK、MPSKMPSK）、）、最最小漂移（小漂移（MSKMSK）、）、正交部分相应键控（正交部分相应键控（QPRKQPRK）及幅相键控（及幅相键控（APKAPK）等。等。 模拟与数字的混合系统：模拟与数字的混合系统： 7070年代以前，通信系统主要是模拟体制，接收机如前介绍的超年代以前，通信系统主要是模拟体制，接收机如前介绍的超外差接收机，外差接收机，70807080年代无线电通信实现了模拟年代无线电通信实现了模拟数字的大转变，数字的大转变，从系统控制（选台调谐、音量控制，

40、均衡控制等）到信源编码、信从系统控制（选台调谐、音量控制，均衡控制等）到信源编码、信道编码，以及硬件实现技术都无一例外地实现了数字化。现代超外道编码，以及硬件实现技术都无一例外地实现了数字化。现代超外差接收机可用下图来表示，它是一个模拟与数字的混合系统。差接收机可用下图来表示，它是一个模拟与数字的混合系统。五、五、 现代通信系统现代通信系统IF放大解调DSPDACADC混频本振（数字频率合成可控振荡源）宽带RF放大器 软件无线电：软件无线电： 进入进入9090年代后，通信界开始了一场新的无线电革命，年代后，通信界开始了一场新的无线电革命，即从数字化走向了软件化，即从数字化走向了软件化，软件无线

41、电技术（软件无线电技术（software software RadioRadio）应运而生。支持这场革命的是多种技术的综合，应运而生。支持这场革命的是多种技术的综合，包括包括多频段天线和多频段天线和 RFRF变换宽带变换宽带A/D/AA/D/A转换，完成转换，完成IFIF、基带、基带、比特流处理功能的通用可编程处理器比特流处理功能的通用可编程处理器等。软件无线电最初等。软件无线电最初目的是满足军用通信中不同频段，不同信道调制方式和数目的是满足军用通信中不同频段，不同信道调制方式和数据方式的各类电台之间的联网需要，因为它可以很容易地据方式的各类电台之间的联网需要，因为它可以很容易地解决各种接口标

42、准之间的兼容问题，使得它的优越性很快解决各种接口标准之间的兼容问题，使得它的优越性很快得到商用通信的青睐，并且在个人移动通信领域发展迅速。得到商用通信的青睐，并且在个人移动通信领域发展迅速。软件无线电是特指具有用软件实现各种功能特点的无线电软件无线电是特指具有用软件实现各种功能特点的无线电台台（如移动通信中的移动电话机、基站电台、军用电台（如移动通信中的移动电话机、基站电台、军用电台等），它主要由低成本、高性能的等），它主要由低成本、高性能的DSPDSP芯片组成。规范的芯片组成。规范的软件无线电典型结构如下图所示。软件无线电典型结构如下图所示。可编程处理器宽带 A/DD/ARF 转换窄带 A/

43、DD/A可选的信号源编码NR/T 软件实时、准实时高集成度硬件电话视频传真数据移动终端脱机软件可编程处理器在线软件N-R/T 软件业务开发工作站可编程处理器宽带 A/DD/ARF 转换PSTN定时系统模块式、开放硬件结构天线接口 软件无线电的标志：软件无线电的标志： 1.1.无线通信功能是由软件定义并完成的，这种完全的可无线通信功能是由软件定义并完成的，这种完全的可编程能力包括可编程的射频波段、信道接入方式、信道调制编程能力包括可编程的射频波段、信道接入方式、信道调制方式与纠错算法等，软件无线电区别于软件控制的数字无线方式与纠错算法等，软件无线电区别于软件控制的数字无线电。电。 2.2.在尽可

44、能靠近天线的地方使用在尽可能靠近天线的地方使用A/D/AA/D/A转换器，因为信号转换器，因为信号的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软件无线电系的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软件无线电系统中的统中的A/D/AA/D/A转换器已相当靠近天线，从而可对高频信号进行转换器已相当靠近天线，从而可对高频信号进行数字化处理，这也是它与常用的数字通信系统的根本区别所数字化处理，这也是它与常用的数字通信系统的根本区别所在。在。 3.3.其有很强的灵活性及可扩充性其有很强的灵活性及可扩充性 可以任意转换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的可以任意转换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统

45、的信号信号 。 4.4.具有集中性具有集中性 由于软件无线电结构具有相对集中和统一的硬件平台，所以多由于软件无线电结构具有相对集中和统一的硬件平台，所以多个信道可以享有共同的射频前端与宽带个信道可以享有共同的射频前端与宽带A/D/AA/D/A转换器，从而可以获转换器，从而可以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。取每一信道的相对廉价的信号处理性能。 软件无线电的特点：软件无线电的特点： 1.1.具有完全的可编程性具有完全的可编程性通过安装不同的软件来实现不同的电路功能，包括工作模式，系统通过安装不同的软件来实现不同的电路功能，包括工作模式，系统功能，扩展业务等。功能，扩展业务等。 2.2.软件

46、无线电基于软件无线电基于DSPDSP技术技术系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、调制解调，信道编译码，系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、调制解调，信道编译码，接口协议与信令处理，加解密、抗干扰处理，以及网络监控管理。接口协议与信令处理，加解密、抗干扰处理，以及网络监控管理。思考题思考题 1 无线通信为什么要用高频载波调制传输？无线通信为什么要用高频载波调制传输？“高频高频”信号指的是什么？信号指的是什么？ 2 画出无线模拟发送画出无线模拟发送/接收系统框图，并说出各部分接收系统框图，并说出各部分作用。作用。 3 中波广播波段的波长范围为中波广播波段的波长范围为187至至560米，为避米，

47、为避免邻台干扰，两个相邻电台的载频至少要相差免邻台干扰，两个相邻电台的载频至少要相差10kHz。问在此波段中最多能容纳多少电台同时广。问在此波段中最多能容纳多少电台同时广播？播？ 短波广播的波长范围是短波广播的波长范围是16.7至至136.5米，问最多米，问最多能容纳多少电台？能容纳多少电台？读图练习：六管超外差式晶体管收音机读图练习：六管超外差式晶体管收音机T1T2T3T4T5T6R1R2R3R4R5RWR6R7R8R9R10R11R12R13R14R15R16R176VD线路图输入电路高放变频中放检波低放功放T1T2T3DT4T5T6方框图六管超外差式晶体管收音机波形图输入电路高放变频中放检波低放功放T1T2T3DT4T5T6方框图波形图调幅收音机载波频率f0载波频率465KHz音频具有直流分量音频信号六管超外差式晶体管收音机去耦滤波原理T1T2T3T4T5T6R1R2R3R4R5RWR6R7R8R9R10R11R12R13R14R15R16R176VD线路图电源的RC-型滤波器（去耦滤波）原理+-6V向功放级供电向前级供电R17六管超外差式晶体管收音机直流通道直流通道R7R8R9T3-6VR4R5R6T2-6VRWR1R2R3T1-6VR11R12R1