通信电子线路ch1 绪论

1、1.11.1 通信系统的基本概念基本概念 1.1.11.1.1 通信系统的组成组成 1.1.21.1.2 通信系统的基本特性基本特性 1.1.31.1.3 通信系统的信道信道 1.1.41.1.4 通信系统中的信号信号 1.1.51.1.5 通信系统中的发送与接收设备发送与接收设备1.21.2 信号传输的基本问题基本问题 1.2.11.2.1 信号通过线性系统线性系统 1.2.21.2.2 信号通过非线性系统非线性系统 1.2.31.2.3 干扰干扰1.31.3 通信电路的基本形式基本形式第第1 1章章 绪绪 论论1.按照传输媒质即信道分类 有线通信、无线通信。 2.按照工作频段分类 长波、中

2、波、短波、超短波及微波通信等。3.按照通信方式分类 全双工、半双工和单工通信。4.按照调制方式分类 调幅、调频、调相以及混合调制等。5.按照信号类型分类 模拟通信、数字通信。6.按照通信业务分类 话音、电报、传真、数据、图像及多媒体通信等。 1.1.1 通信系统分类1.1.2 通信系统的组成传输交换及处理信息的系统（包括传输信道）。传输交换及处理信息的系统（包括传输信道）。输 入变换器发 送 设 备信 道接 收设 备输 出变换器信息源噪声源受信者发送端发送端消息消息信号信号接收端接收端信号信号消息消息1.1.3 通信系统的基本特性1. 传输距离传输距离 传输距离是指信号从发送端到达接收端并能被

3、可靠接收的最大距离。 发送端的信号功率 信号通过信道的损耗 信号通过信道混入各种形式的干扰和噪声 接收机的接收灵敏度2. 通信容量通信容量 通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。已调信号所占有的频带宽度t国际规定电话信号的频带是3003400Hz;t中波调幅广播（535KHz-1605KHz），广播电台每个已调信号占有的频带宽度是 9KHz;t我国采用的电视图象信号的频带是 08MHz 信道多址复用的方式 频分复用、时分复用、码分复用、空分复用和极化复用等。3. 信号失真度信号失真度 信号失真度指的是接收设备输出信号不同(失真）于发送端基带信号的程度。n信道特性不理想。n对信号进行处

4、理的电路（发送与接收设备）特性不理想。4. 抗干扰能力抗干扰能力 信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，使接收机输出信号的质量下降。n提高通信系统的抗干扰能力n选用高质量的调制和解调电路。 1.1.4 通信系统的信道1.1.衰减特性衰减特性 指信号经信道传输时，信号能量被衰减的程度。2.2.工作频率范围工作频率范围 不同的信道具有不同的工作频率范围。3.3.频率特性频率特性 指在信道的工作频率范围内，当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减和附加相移是不同的。4.4.时变与时不变特性时变与时不变特性 在某些信道中，信道的传输特性是随时间变化的。例如：无线信道。5.5.干扰特性干扰特

5、性移动通信中信道的特殊问题移动信道 （1）移动通信信道的主要特点传播的开放性接收环境的复杂性通信用户的随机移动性 （2）移动通信信道中的电磁波传播 直射波反射波绕射波 （3）接收信号中的三类损耗路径传播损耗慢衰落损耗快衰落损耗 （4）四种主要效应 阴影效应远近效应多径效应多普勒效应 2. 三类主要快衰落空间选择性衰落频率选择性衰落时间选择性衰落3. 三类选择性衰落产生的条件 （1）第一类多径干扰 是由于快速移动用户附近的物体的反射而形成的干扰信号。 （2）第二类多径干扰 用户信号由于远处的高大建筑物或山丘的 反射而形成的干扰信号。 （3）第三类多径干扰 是由于接收信号受基站附近建筑物和其它 物

6、体的反射而引起的干扰。 移动情况下，无线信道的传输特性是十分恶移动情况下，无线信道的传输特性是十分恶劣的。劣的。1.1.5 通信系统中的信号t1. 基带信号传输基带信号传输t 信号频带信号频带：即信号带宽，：即信号带宽，信号能量或功率主要集中 的频率范围。t 基带信号：基带信号：直接表示原始消息的电信号。直接表示原始消息的电信号。t 基带传输基带传输： 不经过调制而将基带信号送到信道中进行传不经过调制而将基带信号送到信道中进行传输。输。 例，例，电话电缆可传输电话基带信号，视频电缆可传输电话电缆可传输电话基带信号，视频电缆可传输电视基带信号。电视基带信号。 2 2. 载波载波信号传输信号传输

7、当信道的频率特性不适于基带信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作频率范围内。例如，为了实现中波广播可以利用调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率附近。这种传送基带信号的方法称为这种传送基带信号的方法称为载载波信号传输波信号传输， 也叫也叫频带传输频带传输。t载波载波：高频正（余）弦波、脉冲波或光波等。t调制：调制：发送端发送端用基带信号去控制高频载波的某一个参数，使载波携带要传送的消息，这一过程称为调制。t解调解调：接收端把载波所携带的消息取出来，得到原来的调制信号即基带信号，这一过程称为解调。t调幅调幅：用调制（基带）信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变

8、化。举例：举例：调幅调幅信号信号调制信号：调制信号：tUtucos)(载波信号：载波信号：tUtuccccos)(调幅波：调幅波：ttUkUtucccAMcos)cos()(ttmUcccos)cos1 (1ccUUkm:ck式中，式中，称为调幅度称为调幅度比例常数比例常数c1.1.6 通信系统中的发送与接收设备缓冲级缓冲级倍频器倍频器放大放大级级调制器调制器功率功率放大器放大器振荡器振荡器低频低频功放功放低频低频放大放大调幅调幅发射机方框发射机方框原理原理图图波形波形1波形波形3波形波形2超外差接收机方框原理图高频高频放大放大混频器混频器中频中频放大放大解调器解调器低频低频放大放大输入输入回

9、路回路自动自动增益增益控制控制本地本地振荡器振荡器波形波形4波形波形6波形波形5波形波形7 1) 发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。 2) 接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够高的选择性（区分不同已调信号的能力）。 3) 超外差接收原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高稳定的中频放大器容易实现。中波调幅广播中频是 465KHz。电视图象信号的中频是 38MHz。发送与接收设备小结发送与接收设备小结(续) 4)自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候，接收机能得到

10、相差不多的信号。 5）超外差接收机的统调与跟踪 将多个回路的可变电容器动片装在一个转轴上，利用一个旋钮进行调整，这就叫统一调整或统一调谐，简称统调。其中，输入回路与高放回路的统调称为同频统调；本振回路与信号回路（包括输入回路和高放回路）为保持一个固定中频而进行的统调称为跟踪。发送与接收设备小结(续) 6)由于是采用无线调制传输，所以在发射机端有调制过程，在接收机端有解调制过程。1.2 信号传输的基本问题n 在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作

11、于线性状态下的反馈控制电路等。路以及工作于线性状态下的反馈控制电路等。理想线性系统的幅度频率特性，理想线性系统的幅度频率特性，相位频率特性为线性函数。相位频率特性为线性函数。n若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真，但不会产生新的频率分量，这种失真称为线形失真，但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。性失真。 1.2.1 信号通过线性系统信号通过线性系统kjH | )(|1.2.2 信号通过非线性系统n 在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。电路种类与形式很多，应用很广泛。因此，研

12、究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中是很重要的。n 信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量。信号通过非线性系统举例 例：设非线性输出输入特性是例：设非线性输出输入特性是)()()(2210tvatvaatviiotVtVtvmmi2211coscos)( 直流分量；直流分量； 基波分量和谐波分量：基波分量和谐波分量： 组合频率分量：组合频率分量：:中有)( 则tvo21, 212 ,2,211.2.3 干扰n 信号在传输过程中，不可避免地会受到各种无用信号在传输过程中，不可避免地会受到各种无用信号的干扰，这些干扰是限制通信系统性能的主要信号的干扰，这些干扰是限制通信系

13、统性能的主要因素。因素。n 外部干扰和内部干扰外部干扰和内部干扰n 自然干扰和人为干扰自然干扰和人为干扰n 脉冲型、脉冲型、 正弦型和起伏型等正弦型和起伏型等1.3 通信电路的基本形式及它们之间的联系抽样数据电路抽样数据电路模拟电路模拟电路数字电路数字电路抽样电路抽样电路编码器编码器滤波器滤波器解码器解码器模拟信号输入模拟信号输入模拟信号输出模拟信号输出抽样信号抽样信号数字信号数字信号n 模拟电路：模拟电路：t 输入输出皆是模拟信号，处理的也是模拟信号。输入输出皆是模拟信号，处理的也是模拟信号。t 电路特性可用代数方程或微分方程表示，求解用拉电路特性可用代数方程或微分方程表示，求解用拉氏变换。氏变换。n 抽样数据电路：抽样数据电路：t 输入输出皆是离散的时间序列信号。输入输出皆是离散的时间序列信号。t 电路特性可用差分方程表示，求解用电路特性可用差分方程表示，求解用 Z Z 变换。变换。n 数字电路：数字电路：t 数字电路处理的是数字信号。数字电路处理的是数字信号。t 模拟信号经时钟信号抽样，得抽样信号。模拟信号经时钟信号抽样，得抽样信号。t 抽样信号经量化、编码就得数字信号。抽样信号经量化、编码就得数字信号。n 软件无线电软件无线电 以一个通用、标准以一个通用、标准