《通信电子线路》课件1绪论

1、 第1章 绪论 1.1 电子线路的分类 1.2 通信系统的概念及组成 1.3 非线性器件的基本特点1.4 本课程的特点、与其它课程的关系思考题与习题 1.1 电子线路的分类模拟电路：信号在时域特性上是连续取值的电路，如语音，图像等。数字电路：信号在时域特性上不是连续取值的电路，如电报、数据、遥控指令等。模拟电路：按照信号相对于器件伏安特性的工作范围分： 线性电子线路和非线性电子电路。 线性：当信号工作在元器件伏安特性微小范围或线性范 围。 非线性：信号很强，工作在伏安特性非线性范围的电路。按照工作频率分：高频电路和低频电路。 1.2 通信系统的概念及组成信息（如语音、文字、图像、指令等）的传输

2、系统称为通信系统本课的研究对象是围绕信息的传输和处理展开信源接收机发射机传输信道终端信源 在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号,为此就需要将各种形式的信息转变成电信号。常见的原始信息有： 语音、音乐、图像、数据等发射机 将基带信号（从信源得到的信号）变换成适合信道传输特性的信道信号。对基带信号进行变换的原因： 由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。调幅：使载波幅度随低频信号变化，频率与相位不变。调频：使载波频率随低频信号变化，振幅不变。调相：载波幅度不变，载波的瞬时相位按信号规律变化，实 际上瞬时频率也会变化，所以从波形上无法区别调频

3、与调相。传输信道 传输信道又称传输媒质，是传输信道的媒质。不同的传输信道有不同的传输特性。如：电缆、光缆、无线电波传输信道可分为有线传输信道：双绞线、同轴电缆、光纤电缆无线传输信道：无线通信以自由空间为传输媒质，有地波与天波两种。有线传输信道1、双绞线 适用于短距离（小于100m）、1Mb/s数据率的通信环境。2、同轴电缆 适用于距离在几百米、带宽小于10Mhz、码流率小于20Mbps的通信环境。3、光纤电缆 光纤是非常细的玻璃丝（直径在100um以下）其衰减很小（1DB/1KM），若干光纤组成一个光缆。 特点是衰减小（小于1db/km）、工作频率高、信息容量大。0.2 沿地球弯曲表面传播，适

4、用于波长 =200m以上的中、长波。 由于大地表面是导体，当电磁波在其表面传播时，一部分能量将被损耗掉，且频率越高，趋肤效应越强，损耗越大。故频率更高的电磁波不易沿地面传播，而主要靠电离层。图0.2.5 地面波的发射与接收（地面波动画）（1）地面波：0.2无线传输信道 利用电离层的折射与反射，使电磁波到达电离层后，一部分能量被吸收，一部分被反射、折射到地面。当频率升高时，电磁波被电离层吸收的能量增加，当频率升高超过一定值时，电磁波将会穿过电离层，不再返回地面。所以天波适用于10m-200m的短波。 图0.2.6 天波的发射与接收（天波动画）（2）天波：0.2（3）空间波：图0.2.7 空间波的

5、发射与接收（空间波动画） 频率更高的电磁波（ 10m）,不再适用电离层传播，而是沿空间直线传播，即利用直射和反射实现电磁波的传播。但只限于视频距离范围内。通常，50米高的天线通信距离约50公里。0.2 接收机的作用： 接收传送过来的信号，并进行处理，以恢复发送端的基带信号。对接收机的要求： 由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。终端终端的作用： 接收机输出的基带信号变换成原来形式的信号的装置。 还原声音的喇叭，耳机；恢复图象的显象管无线电通信系统组成（以AM调制为例）话筒扬声器天线开关低频前级放大低频功率放大主振缓冲倍频高频放大调制放大高频放大混频本地振荡中

6、频放大检波低频放大功率放大发射机组成调幅发射机组成图 0-1-3调幅广播发射机的组成调幅广播发射机的组成各部分作用：(1)振荡器产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。(2)高频放大器多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。(3)调制信号放大器多级放大器，前几级为小信号放大器，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。 (4)振幅调制器实现调幅功能，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。接收机组成调幅接收机 图 0-1-4调幅广播接收机的组成调幅广播接收机的组成(1) 高频放大器为小信号谐振放大器，作用：

7、选台。利用可调谐的谐振系统选出有用信号，抑制其他频率的干扰信号。 放大。放大选出的有用信号。 (2) 混频器两路输入为： 由高放级：已调信号 fc 。 由本机振荡器：本振信号 fL。作用：载波变频将已调信号的载波由 fc (高频)变换为 fI (中频)， fI = |fc - fL |而调制波形不变。 (3)本机振荡 产生频率为 fL =|fc + fI |(或 fL = fc - fI )的高频等幅振荡信号。fL 可调，并能跟踪 fc。(4)中频放大器为多级固定调谐的小信号放大器，作用：放大中频信号。 (5)检波器解调，从中频调幅波还原所传送的调制信号。(6)低频放大器小信号放大器 功率放大

8、器，作用：放大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。可见，有用信号在不同频率上进行放大超外差接收机 。 特点：解调电路前包括混频器、本机振荡、中频放大器等。 优点： 增益高，选择性好。直接高放接收机：解调前仅包括高放，无混频器、本机振荡、中频放大器等，增益低，选择性差。 7其他通信系统 调频无线通信系统，发射机和接收机都包括上述各模块，区别主要在于调制器和解调器上。实现调制的模块频率调制器；实现解调的模块频率检波器或鉴频器。 数字通信系统，调制信号为数字信号，相应的调制为数字调制。 软件无线电，用软件的方法实现通信系统中一部分电路的功能，改变程序便可变更调制方式。 8小结(1)非线性电子线路讨

9、论的范围除小信号放大器以外的其他功能电路振荡器、功放、调制器、解调器、混频器、倍频器。 (2)本课程讨论的内容三类电路 功率放大电路在输入信号作用下，可将直流电源提供的部分功率转换为按输入信号规律变化的输出信号功率，并使输出信号的功率大于输入信号的功率。 振荡电路可在不加输入信号的情况下，稳定地产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信号。 波形变换和频率变换电路能在输入信号作用下产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：调制电路、解调电路、混频电路和倍频电路。本课程主要学习 类电路。为什么要调制？无线电广播的参数为：频率：波长：则天线长度为：有效辐射信号的条件天线尺寸 天线尺寸与被辐射信号的波长

10、相比拟时，信号才能被天线有效的辐射出去。对于音频范围20Hz20kHz来说，这样的天线不可能实现。信号选择 如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。 1.3 非线性器件的基本特点非线性电子线路中，上述三类功能的实现利用了器件的非线性特性，为此，有必要首先了解非线性器件的基本特点(参数、控制变量、不能用叠加定理)。 一、非线性器件特性的参数 主要有三个参数： 直流参数适用于直流分析 交流参数适用于频率变换电路的分析 平均参数适用于功率放大和振荡电路的分析0.2iv图 0-2-1例：非线性电阻： 直流电导定义： 意义：表明直流电流与直流电压间的依存关系。特点：其值是 VQ

11、(或 IQ) 的非线性函数。应用：直流分析。 交流电导定义：意义：伏安特性曲线上任一点的斜率，或该点上增量电流与增量电压的比值。特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数。应用：交流分析。 平均电导图 0-2-2在大信号作用下的电流波形定义：当器件两端加余弦电压 v = Vmcos t 时，因特性的非线性，流过器件的电流必为非余弦，将其按傅里叶级数展开：则平均电导即为基波电流振幅与外加电压振幅之比： 意义：反映基波电流与外加电压间的依存关系。特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数。 应用：功放和振荡电路分析。0.2二、非线性器件特性的控制变量控制变量不同，非线性器件的特性也不同，故分析时

12、须注明它的控制变量。1控制量不同，特性不同iv图 0-2-1例 1：二极管电压为控制量电流对电压呈指数关系变化；电流为控制量电压对电流呈对数关系变化。2特性为非单调时多值和负值0.2例 2 ：隧道二极管图 0-2-3伏安特性曲线(1)控制变量电压：电流为单值电流：电压为多值 压控非线性器件(2)直流电导 g0 0，在曲线上任一点均为正。 (3)交流电导 g(a, b) 0，即在 a、b 段为负电导。 器件特性的描述与控制变量有关，并可能出现负参数，尤其特性非单调变化时非线性与线性器件的重要区别。0.2三、不满足叠加定理 若 i = f(v)，v = v1 + v2则 i = f(v1 + v2

13、)但 i f(v1)+ f(v2)例 i = av2 v = v1 + v2 注意，i 中除体现两电压分别作用外，还包含两电压乘积项产生的响应电流。若 v1 = V1mcos 1t， v2 = V2mcos 2t ，则 i 中除出现 1，2 两分量外，还出现两电压乘积项产生的角频率为 1 2 的新频率分量。出现新的频率成分 非线性电路可以实现频率加、减等更多电路功能。 一、课程特点：1.合理的近似：工程特性2.基本原理及基本电路结构及其内在联系。3.理论联系实际，重视实验。二、与其它课程的关系：1.它是电路基础、信号与系统、低频电子线路和数字电路等课程的后继课程。2.它是通信原理、雷达原理和遥控遥测原理等课程的前修课程。 1.4 本课程的特点、与其它课程的关