Chapter 1 通信电子线路绪论0226

1、Chapter 1 绪论1.1 通信电子线路概述1.2 无线电信号的传输原理1.3 本课程特点1.1 通信电子线路概述介绍信息传输和处理的基本电路、基本原理和基本分析方法。要求掌握发射机和接收机的基本组成、工作原理以及电路设计。掌握谐振回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制解调等电路、锁相环电路的分析方法。无线电通信发展简史原始手段有线通信无线通信烽火、旗语电报 （1837 Morse）电话 （1876 Bell）电磁波的存在 Maxwell 理论Hertz 实践三个里程碑： Lee de forest 发明电子三极管 W. Shockley 发明晶体三极管 集成电路的发明

2、与发展1.2 无线电信号传输原理一 传输信号的基本方法二 通信系统简介三 信号及其频谱一 传输信号的基本方法1 语言和文字 最原始、最基本的传输手段2 光通信 （远距离通信，迅速准确）3 电通信 （无线通信，有线通信） Maxwell 在理论上发现电磁场理论 Hertz 在实践上证明电磁场的存在 Morse 有线电报 Bell 有线电话通信系统原理框图信号源发送设备传输信道接收设备收信装置二 通信系统简介1. 信号源在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号，需要将各种形式的信息转变成电信号。常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件2. 发送设备A.发送设备的作用： 将基带信号变换成适合信道

3、的传输特性的信号。B.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。C.发送设备的工作过程和基本原理无线电发射机方框图 调制概念将音频信号“装载”到高频振荡中的方法有好几种，如调频、调幅、调相等。电视中图象是调幅，伴音是调频。广播电台中常用的方法是调幅与调频。 3. 接收设备A. 接收设备的作用： 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。 B. 接收设备的要求： 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。C. 无线电信号的接收最简单的接收机原理框图超外差式接收机方框图消息信号

4、源放大器调制器高频振荡器谐振放大器或倍频器已调波放大器发射天线接收天线高频放大器本地振荡器混频器中频放大器解调器放大器视频显示器扬声器等等无线电发射机和接收机原理框图选择电路 4.收信装置收信装置是指接收设备输出的电信号变换成原来形式的信号的装置。例如： 还原声音的喇叭 恢复图象的显象管5.传输信道信号从发送到接收中间要经过传输信道，又称传输媒质。不同的传输信道有不同的传输特性。如电缆、光缆、无线电波等。根据传输媒质的不同，可以分为两大类： 有线通信：双绞线电缆、同轴电缆、光缆 无线通信：自由空间A.有线通信信道双绞线 适用于短距离（小于100m）、1Mb/s数据率的通信环境。2. 同轴电缆

5、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 特点：衰减小（小于1db/km）、工作频率高、信息容量大B.无线通信信道无线通信的传输媒质是自由空间。电磁波从发射天线辐射出去之后，经过自由空间到达接收天线的传播途径可分为两大类：地波和天波。 a、 地波（分为地面波和空间波） 地面波 就是沿地面传播的无线电波。适用于长波和超长波。 空间波 是在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波, 发射天线和接收天线较高，接收点的电磁波由直接波和地面反射波合成。适用于超短波。b、天波经过地面100km至500km的电离层反射传送到接收点的电磁波。适用于短波。电离层反射

6、的特点： 频率越高，吸收能量越小，但频率过高电波会穿透电离层。故频率只限于中短波段300Khz30Mhz 。c、散射通信利用对流层对电波的散射进行通讯，它适用于超短波以及微波波段的通信，通信距离很远。 d. 无线电波段的划分 波段名称 波长范围 频率范围 频段名称超长波 10,000100,000m 303kHz 甚低频VLF长 波 1,00010,000m 30030kHz 低频LF中 波 2001,000m 1500300kHz 中频MF中短波 50200m 6,0001,500kHz 中高频IF短 波 1050m 306MHz 高频HF米 波 110cm 30030MHz 甚高频VHF分

7、米波 10100cm 3,000300MHz 特高频UHF厘米波(微波) 110cm 303GHz 超高频SHF毫米波 110mm 30030GHz 极高频EHF亚毫米波 1mm以下 300GHz以上 超极高频太赫兹三 信号及其频谱 根据傅立叶变换的基本原理，任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。如果把信号看成一个函数，这就为我们研究信号提供了一种新的方法。通过研究信号的频谱我们可以突出在信号传输中存在的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布等。 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“频谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。为了更直观地了解信号的频率

8、组成分和特点，我们通常采用作图的方法来表示频谱。用频率f作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标，通常称之为频谱图。一般数字信号的频谱图 可见，数字信号的频谱是不连续的。 振幅f脉冲信号的分解四、通信系统进阶 1、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，其原理框图如下图所示： 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，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，数字调制通常分为振幅键控调制、频率键控和相位键

9、控三种基本方式。振幅键控（Amplitude-shift keying） (ASK) 载波振幅受基带控制相位键控（phase-shift keying） (PSK) 载波相位受基带信号控制，当基带信号p(t) = 1时，载波起始相位为0，当p(t) = 0时载波起始相位为频率键控：（Frequency-shift keying） (FSK) 载波频率受基带信号控制，当p(t) = 1时，载波频率为f1；当p(t) = 1时，载波频率为f2 数字通信的主要优点： (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，从而提高了信息传输的可靠性。 (2) 数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。 (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。 (4) 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，所以数字通信的发展前景广阔。1.3 研究对象与课程特点1、电子信息与通信专业学生必须掌握的一 门专业基础课程。2、它是电路理论、信号与线性系统、模拟 电子电路等课程的后继课程。3、在学习这门课程时要注意它与模拟电路 理论的不同分析方法和实验测试的不同 点。 （1）通过