通信电子线路：第1章 绪论

1、通信电子线路1第1章 绪论1.1无线通信系统的组成1.2无线电频率划分和电波传播21.1无线通信系统的组成几个基本概念无线通信是指利用电磁波在空间的传播进行信息传输的一种通信方法。通信过程中信息具体体现为信号的形式。信号实际上是某些物理量，如电流、电压、电场或磁场随时间的变化，简单的说信号是指某物理量的时间函数。3无线通信的历史1895年马可尼(Guglielmo Marconi)发明了世界上第一台无线接收机，实现了几百米距离的利用电磁波进行的通信。马可尼于1901年实现了跨越大西洋的无线通信。1907年福雷斯特(Lee De Forest)发明了电子三极管，使得弱信号的放大成为可能，而由电子

2、管构成的电子振荡器可以大大扩展无线通信的工作频率，电子管还能实现调制、检波、变频等无线通信的基本功能。它使无线通信逐渐趋于成熟。阿姆斯特朗(Edwin Howard Armstrong) 发明了再生式接收机、超外差式接收机和超再生式接收机。1948年肖克莱(W.shockley)等人发明了晶体三极管。1961年发明了集成电路，它们使通信电路耗电小、体积小且重量轻，目前已经可以把无线收发信机的主要电路做到一块芯片上。4无线通信种类：无线电广播无线电电视广播短波通信微波通信卫星通信及移动通信等导航和雷达亦和无线电通信密切相关51.1.1通信系统的组成图1-1 通信系统的基本组成信息源指需传送的原始

3、信息，例如语音、图像、数据、文字，一般是非电量。输入变换器将非电量转变成电信号，输入变换器可以是话筒、摄像机、键盘或者扫描仪。输入变换器输出的信号称基带(baseband)信号。基带信号是直接从信息源转换而得的信号，其占有的频带从直流或很低的频率起一直到某一较高的频率。因而它是一种宽带信号。宽带信号是指信号的上限频率和下限频率之比比1大很多的信号。6信道为信号传输的媒介，通信信道分为有线信道和无线信道两大类，有线信道指电线、电缆、光纤等。无线信道可以是大气层、宇宙空间、地下、水中等。噪声和干扰是指除有用信号以外的不希望接收的无用信号，噪声一般指来自电路内部的无用信号，干扰指来自电路外部的无用信

4、号。图1-1中把系统中各部分的噪声和干扰集中等效到信道处，实际的噪声和干扰可出现在除信道外的其余部分。图1-1 通信系统的基本组成7窄带信号是指信号的上、下限频率之比接近1的信号，因而信号的能量集中在中心频率处，这样可以有效的将信号用电磁波辐射出去。为了有效地将信号能量辐射到空间，必须要求天线的尺寸和信号的波长相比拟(一般要求天线长度大于信号的1/4波长)，因而天线的发送信号必须是窄带的。已调信号的中心频率越高，天线尺寸越小。8调制实际上是用基带信号改变某频率的正弦波参数，使其携带信息。原始的正弦波称为载波，载波有三种参数可以被基带信号改变，它们是幅度、频率和相位，分别对应于调幅、调频和调相三

5、种调制方法。载波由发送设备中的振荡器产生。9调制的目的便于天线辐射。实现频分复用，使信号互相不干扰，把不同的话音信号调制在不同的载波频率上，使它们占用不同的射频频带，在接收端可以通过选频网络来选择需要接收的信号。射频(Radio Frequency)是指便于辐射的频率，即通常所说的高频。有效地利用频带。在基带信号为数字信号时，采用多进制的调制方法可以提高每赫兹带宽的信息传送速率。合理选用调制方式和调制指数还可以增强系统的抗干扰性能。10信号经信道传输后其强度将大大减小，尤其是经无线信道传输以后，因而接收设备的主要功能是放大信号。要求放大器本身附加的噪声尽可能小，无线接收设备的前级放大器应是低噪

6、声放大器。如果接收信号为已调信号，接收设备要将已调信号还原成基带信号，这一过程称为解调。解调后的基带信号由输出变换器变换为原始的非电信号后传给接收者，实现整个通信过程。11采用中频调制的目的是使调制特性在各不同的发射频率做到均匀一致，而且可有效抑制杂散辐射。图1-2 中频调制发射机框图121.1.2无线通信收发信机的框图图1-3 超外差式接收机原理框图超外差式接收机的频率选择性靠中频滤波器实现。缺点是引入组合频率干扰和组合副波道干扰。13收发信机有两种工作方式(a) TDD 工作方式(b) FDD 工作方式图1-4 收发信机的两种工作方式141.2无线电频率划分和电波传播表1-1 无线电波波段

7、划分表波段名称波长范围频段及其代号频率范围主要用途超长波108104米甚低频VLF3Hz30kHz导航频率标准长波104103米低频LF30300kHz导航，广播中波103102米中频MF0.33MHz广播，通信短波10010米高频HF330MHz短波通信，短波广播米波101米甚高频VHF30300MHz电视广播，调频广播移动通信分米波10010厘米超高频UHF0.33GHz电视，移动通信厘米波101厘米特高频SHF330GHz微波通信，移动通信毫米波101毫米极高频EHF30300GHz毫米波通信射电天文15从发射天线发射到空间的电磁波可通过天波和地波两种途径传到接收天线，地波是沿地球表面传

8、播的波，天波是电波被地面上空的电离层反射回来的波。地球表面是有较高电阻的导体，地波沿地表传播会有能量损耗，这种损耗随频率的升高而增大。长波和超长波的传播主要靠地波，地波具有传播稳定可靠的特点。电磁波到达电离层后一部分能量被吸收，另有一部分能量被反射回来，其反射部分的比例和电波频率、入射角等有关，短波通信主要靠天波。16在甚高频频段及更高频段，电波传播为视距传输(LOS，line-of-sight)图1-5 视距传输的二径模型17本章小结本章介绍了无线通信系统的组成、无线电频率划分和电波传播。(1) 通信系统主要包括发送设备和接收设备，发送设备的主要功能是调制和信号放大，无线通信中必须对基带信号进行调制。接收设备的主要功能是放大有用信号、减小噪声。双向通信的收发信机通常有时分双工和频分双工两种工作方式。无线通信电路包括调制和解调电路、已调波放大电路、混频电路、振荡电路和频率合成、以及各种类型的选频、滤波和匹配网络。(2) 根据无线通信系统工作频率将无线电波划分为若干波段，不同波段的电磁波传播方式和特点各不相同，用途也不同。有天波、地