大三上-通信电路原理

《通信电路原理》2009年9月~

2010年1月：办公地点：新主楼F1124：8233857312020年11月《通信电路原理》--09年笫1章

绪

论通信系统的基本概念通信系统的组成与分类通信系统的基本特性通信系统的信道通信系统中的信号通信系统中的发送与接收设备信号传输的基本问题信号通过线性系统信号通过非线性系统干扰通信电路的基本形式22020年11月《通信电路原理》--09年分类：按通信调制方式来分：数字通信与模拟通信；按信道中传输的信号来分：基带信号通信与载波信号通信；按传输信道来分：有线通信、无线通信、光通信；按信号传输的方向来分：单工、双工、半双工。1.1.1

通信系统的分类与组成32020年11月《通信电路原理》--09年通信系统基本组成方框图42020年11月《通信电路原理》--09年局域网有线电视网广播网地面站局寻呼台同步低轨公用通信网机计算机电视机计算机电视机收音机寻呼机计算机(765KM)(35860KM)(全球星系统）无线接入点AP笔记本计算机(WLAN)（模拟向数字转换）52020年11月《通信电路原理》--09年通信系统实例：无线连接的家庭信息网络3

cups

flour

1

cup

gratedh

l通信便携电脑儿童监护台式电脑无线头盔带无线接口的电脑天线PSTN/xDSL冰箱数据板手持式控制器电缆/电缆调制解调器声控玩具Talking

Teddy62020年11月《通信电路原理》--09年移动通信系统中（

）包含的关键（电子）技术能量的有效利用；数字系统设计技术；模拟集成电路（RFIC）设计技术；半导体器件及工艺技术；智能天线；显示器件及其控制技术；数字信号处理；封装；电子材料。最重要的因素：成本。72020年11月《通信电路原理》--09年无线（通信）系统（接收部分）模拟与射频电路ADFSMRTOSARQKeypad,DisplayControlCodersFFTFiltersAccelerators(bit

level)模拟数字DSPLogic逻辑电路通信算法协议处理RF-Front：本课程学习内容微处理器(ARM)82020年11月《通信电路原理》--09年可以形成的电子产以射频集成电路为品（

产品）低频100-500

kHz近距离及中等距离读写门禁系统、动物识别价格相对便宜 库存控制、停车管理速度慢中间频率10-15

MHz近距离及中等距离读写价格可以做到便宜速度适中门禁系统各种智能卡低性能、低成本的产品射频标签高频850-950

MHz2.4-5.8

GHz远距离读写速度高直线价格相对贵道路及铁路状况检测高速 系统92020年11月《通信电路原理》--09年可以形成的电子产以射频集成电路为品（中间产品）电子设备的无线互联2.4GHz

工作频率小于10

米的工作距离小于20dBm

的可选择数据加密措施移动、固定个人电脑、便携电脑个人数字助理(PDA)调制解调器、数字相机外设共享中性能中成本产品个人无线局域网络采用无线方式共享资源有线互联链路的共享102020年11月《通信电路原理》--09年可以形成的电子产以射频集成电路为品（高档产品）高性能高价格产品可移无线网：WLAN覆盖 或者庭院的静态高速网络，支持高速计算机网络的无线接入动式无线个人通信支持any-time,any-where

的个人语音和低速数据通信计算移动可移动式计算支持many-time,many-where

的高速信息获取通信无线数据广播数字 、高质量音频的无线传递战场的无线网络覆盖军事通信、数字化 装备112020年11月《通信电路原理》--09年1.1.2

通信系统的基本特性一、传输距离传输距离是指信号从发送端传输到达接收端并能被可靠接收的最大距离。传输距离与什么因素有关？与通信方式有关（有无中继）。无中继的无线通信：发送端的信号功率；信号通过信道的损耗；信号通过信道时混入各种形式的干扰和噪声；的接收灵敏度；……122020年11月《通信电路原理》--09年通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。与已调信号所占有的频带宽度密切相关：国际规定

信号的频带是300～3400Hz；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；调频广播（88MHz~108MHz），最小频带宽度是200KHz；我国采用的电视信号的频带是0～8MHz。复用技术：频分、时分、码分、空分等例：载波

的频分复用FDM1.1.2

通信系统的基本特性（续一）二、通信容量132020年11月《通信电路原理》--09年三、信号失真度信号失真度是指接收设备输出信号不同(失真）于发送端基带信号的程度。产生信号失真的原因：信道特性不理想；对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。1.1.2

通信系统的基本特性（续二）142020年11月《通信电路原理》--09年信号通过信道时，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。提高通信系统采用具有强能力的技术：能力的体制；采用高质量的调制和解调电路。任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信。1.1.2

通信系统的基本特性（续三）四、

能力152020年11月《通信电路原理》--09年1.1.3

通信系统的信道一、衰减特性：信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号能量被衰减的程度。二、工作频率范围：不同的信

有不同的工作频率范围。（参考表1.1.1）。三、频率特性：信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内，当不同频率的信号通过时，由信道引起幅度衰减和附加相移。它们通常是不同的。四、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。五、干扰特性：不同的信道将受到不同的外来干扰。162020年11月《通信电路原理》--09年移动通信中信道的特殊问题选择性

（频域）和延时扩展（时域）：多径 ：到达接收点的信号，除直射波外还有多个反射波和散射波。产生选择性

和延时扩展。选择性 ：使用不同频率的信号将产生不同的衰减特性，故产生失真。延时扩展：延时扩展对高速数据传输影响很大，产生码间干扰（ISI）。频移：在高速移动情况下接收，还要考虑频率的影响。在城市环境中，移动情况下的无线传输信道的传输特性是十分恶劣的。172020年11月《通信电路原理》--09年1.1.4

通信系统中的信号基带信号：信号频带：在通信系统中被传输的信号，一般情况下都不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号所占有的频带宽度。举例：对

来说，它强调可懂度，而不要求音色等。国际规定 信号的频带是300～3400Hz；我国采用的电视信号的频带是0～8MHz等。定义：称这种直接表示原始信息的电信号为基带信号。直接传送基带信号称为基带信号传输。电缆可传输

基带信号。

电缆可传输电视基带信号。182020年11月《通信电路原理》--09年1.1.4

通信系统中的信号（续1）192020年11月《通信电路原理》--09年载波信号：调制技术：当所使用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；举例：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载波信号传输。1.1.4

通信系统中的信号（续2）举例：调幅波：VAM(t)[A0

f

(t)]cos0t设调制信号是单频正弦信号：

f

(t)

Vm

cost则得到标准调幅波SAM。mA

是调幅度。VAM

(t)

[

A0

Vm

cost]cos0t

A0

(1

mA

cost)

cos0t把载波抑制掉，可得到抑制载波调幅波SCAM：A0

cos0t

Vm

cos

t信号（-1v~1v），则是幅度键控调幅波VSCAM

(t)设调制信号是ASK。202020年11月《通信电路原理》--09年1.1.4

通信系统中的信号（续3）单频正弦调制信号调制高频载波信号产生SAM已调信号：1.1.5

通信系统中的发送与接收设备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波形1调幅发射机方框原理图波形2

波形3222020年11月《通信电路原理》--09年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制本地振荡器波形5超外差原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成

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。波形4

波形6

波形7232020年11月《通信电路原理》--09年发送与接收设备小结由于是采用无线传输，所以在发射机端有调制过程，在接收机端有解调制过程。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。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）。自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候，能得到相差不多的信号。242020年11月《通信电路原理》--09年超外差

的优点：容易得到足够大而且比较稳定的放大量；具有较高的选择性和较好的频率特性；易于调整。缺点：电路比较复杂；除了有用信号外，还存在位于镜象频率处的无用信号的干扰。（有一次变频和二次变频方案）零中频

原理：将有用信号直接变换到基带，即选择中频频率为零（直接下变频方案）。采用正交解调技术。优点：没有镜象频率干扰；电路便于集成。缺点：有用信号和本机振荡信号之间的耦合（泄漏）。发送与接收设备小结（续一）252020年11月《通信电路原理》--09年1.2

信号传输的基本问题信号通过线性系统：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：H

(

j)

H

()

A262020年11月《通信电路原理》--09年相位频率特性为线性函数例如：4K

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，这种失真称为线性失真。1.2.2

信号通过非线性系统在通信电路中，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。因此，研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。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例：设非线性输出输入特性和输入信号分别是：(t)

a

a

v

(t)

a

v2

(t)o

0

1

i

2

i(t)

V1m

cos1t

V2m

cos2t则输出信号有：直流分量；基波分量和谐波分量；组合频率分量。1

21

2,

,

2

,21

2

1.2

信号传输的基本问题（续一）272020年11月《通信电路原理》--09年1.2.3

干扰信号在传输过程中，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因素。热噪声：

电子的无规则热运动与晶格碰撞，产生热噪声。存在于所有的电子器件和传输信道中。电路工作时产生的干扰：

利用器件的非线性，产生需要的频率分量，但是同时也会产生不需要的频率分量，若滤除不干净就会形成干扰。1.2

信号传输的基本问题（续二）282020年11月《通信