通电-通信电路

通信电子电路通信工程系许萍

主楼1220,

电信类专业的一门专业基础课程是一门专业的标志性课程之一起着承前启后的作用占有重要的教学地位

课程定位

课程目标

掌握通信电路的基本概念、基本理论、基本技术和系统性能分析方法；

掌握基本的分析、设计思想和方法；

具备获取知识、分析问题、解决问题、动手实践、团结协作的能力；课程内容1.信号的放大：

高频小信号放大（第2章）高频功率放大（第3章）2.信号的产生：

振荡器（第4章）3.信号的变换：

调制器：调幅（第5章）、调频、调相（第6章）解调器：检波（第5章）、鉴频、鉴相（第6章）

变频器（第7章）1．通信系统、发送设备、接收设备的组成框图。

2．品质因数、谐振曲线、通频带、谐振电阻的关系和计算。3．L型匹配电路的设计及计算。4．丙类功放的三种工作状态、负载特性、放大特性、调制特性的变化图。5.功率放大器的馈电电路及其特点。6．振荡器的振荡条件及其表达式。7．振荡器能否正常工作的判断。8．三点式振荡器的组成法则及各种电路的优缺点。9．晶振电路的类型及晶体的作用。10．振荡器的交流等效电路、振荡频率和反馈系数的计算。11．非线性元件的幂级数分析。12．各种调幅电路（普通、双边带和单边带）的波形、表达式、带宽。13．检波电路的组成及各部分作用。14．二极管检波电路的效率、输入电阻、两种失真。15．混频器的作用及其主要干扰。16．大信号调幅电路的构成及其晶体管的工作状态；小信号模拟乘法器构成的调幅、检波及混频电路。17．调频、调相的实现方法及其特点。18．调频、调相信号及其频偏、相偏的波形，有效带宽。19．鉴频、鉴相的实现方法。20.锁相环路的组成。课程特点最相关的课程是《电路分析基础》、《模拟电子电

路》、《信号与系统》；是一门跨度比较大的专业基础课；学习时要注意各部分内容的物理意义。

课程学习

课堂教学：32学时实验教学：6学时注意：充分利用图书馆等相关资源，

认真做作业、认真做实验。固定答疑时间：周二，地点：主楼1220。其他时间随时约定

课程考核方式和教学要求

平时成绩（含实验、期中考试）：30%期末考试成绩：70%（必修：闭卷；选修：开卷）教学要求:请勿迟到早退，请勿在上课时随意进出课堂，请勿在上课时聊天，请勿随意缺课。课程参考教材《高频电子电路》，张肃文等，高等教育出版社。《非线性电子线路基础》，匡锦瑜等，北京师范大学出版社。通信电路、高频电路、非线性电路和射频电路之类。第1章绪论通信系统的概念无线电波的传播特性无线电波的频段划分调制的通信系统通信发展史一、通信系统的概念通信是指发信者和收信者之间的信息传递过程。传递信息的系统称为通信系统。信源：发出信息的源。用语言，图像，数字等符号来表示信息。这些代表信息的符号称为消息。输入变换器：将非电量信号转化为电信号(基带信号，可以是模拟也可以是数字信号)。如话筒，摄像机等。输出变换器：将电信号转换成原来形式的消息。如扬声器，显像管等。（1）消息

天气预报“明天是晴天”字幕“明天是晴天”——文字播音员说“明天是晴天”——语言——图形1、信息、消息和信号的定义与区别

是指信源所产生的信息的物理表现。例如：语音、文字、图形、图像等。消息必须转换成电信号（简称信号），才能在通信系统中传输。

是指消息的物理载体，是传输消息的手段。可分为模拟信号和数字信号。（2）信号是指消息中所包含的对受信者有意义的内容（或有效内容）。（3）信息不同表现形式（汉字、语言、图形等）的同一消息，载有相同的信息。2.模拟信号与数字信号模拟信号：信号参量的取值是连续的或无穷个取值；时间上不一定连续。数字信号：信号的某一参量是离散变化的；时间上不一定离散。考查取值是否连续，而不是看时间是否连续。

信道分类（依传输媒体分）无线信道：利用电磁波来传播信号。如广播电台、移动电话。有线信道：利用人造传输媒体来传输信号。如传统的固定电话。

明线有线信道

（1）传输电信号双绞线在两根导线内同时传输信号，信号的相位差180度。外界的电磁干扰给两条导线带来的影响将相互抵消。低成本，易于安装，应用广泛。但带宽（千兆）有限，信号传输距离短，1000米内。抗恶劣环境能力不强。网线：四对双绞线组成的非屏蔽双绞线。ADSL和以太网都用双绞线。有线信道

（1）传输电信号同轴电缆传输性能优于双绞线：缘于使用更粗的铜导体和更好的屏蔽层。更粗的铜导体可以提供更宽的频谱。屏蔽层使其误码率低。常见的有两种：阻抗分别为50欧和75欧。前者用于数字基带传输。后者用于模拟传输，也可以用于传输数字信号，如有线电视系统的信号线，一般是利用调制和频分复用技术将声音和视频信号在不同的信道上分别传送。表面涂层包层芯区有线信道

（2）传输光信号---光纤允许频带宽，传输容量大损耗小，中继距离长1Tb/s的速率意味着我们可以用一对只有头发丝粗细的光纤在1秒钟之内同时传送10万路电视节目，或同时通1200万路电话。一般光纤通信系统的中继距离为几十公里，有的达一百多公里。而电缆通信系统中，中继距离为几公里。体积小，重量轻1公斤高纯度的石英玻璃可以制成上万公里的光纤。抗干扰能力强，保密性好是由非金属材料石英制成的，是绝缘体。原材料来源丰富美国在军用飞机上用光纤代替电缆，在A7飞机上，重量减轻了12.25公斤，节省了约27万美元无线信道

（1）电磁波的发射和接收均要用天线

因天线尺寸的要求，通信频率都较高。频率使用规划和管理★

国际电信联盟（ITU）定期召开世界无线电通信大会WRC（TheWorldRadio-communicationConference），制定频率使用国际协议。

★我国：信息产业部无线电管理局。根据通信距离、频率和位置的不同：

地波传播（沿地球表面绕射。适合低频的中长波。传播距离不远，可靠性高。波长越短，减弱越快。）天波传播（利用电离层的折射和反射。适合短波。传播距离远，但不稳定。）视线传播（直射波，沿直线传播。适合微波。视距范围，强度衰减较慢。用卫星做为地面信号的转发器。）无线信道

二、无线电波的传播特点和频段划分四、调制的通信系统天线理论：天线的高度与信号的波长为同一数量级。发送设备：主要是将基带信号进行调制，转换为便于信道传输的信号。发射高频已调波，天线的长度缩短。移动交换中心电话交换中心移动通信基站铁塔并非完全是天线，铁塔的作用是增加天线的高度，而非天线长度。增加天线的覆盖半径。*调幅、调频、调相：正弦载波有三个参数：幅度、频率、相位。用基带信号控制载波的幅度称为调幅；用基带信号控制载波的频率称为调频；用基带信号控制载波的相位称为调相。*接收设备：从多种信号和干扰噪声中选出有用信号，经过解调还原出原基带信号。五、通信发展简史1.古代：公元前800年(周朝)，周幽王烽火戏诸侯。应用光通信的见证－最简单的二进制数字通信。2.近代：

1820年：安培发明电报通信，近代数字通信的开始。

1838年：莫尔斯将电报通信推向实用。

1876年：贝尔发明电话，模拟通信的开始。塞缪尔·莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse，1791-1872）贝尔（1847-1922）美国电话发明者

1876年3月10日，美国发明家贝尔发明世界上第一部电话，并获美国专利局批准的电话专利。这是2005年8月11日拍摄的美国新泽西州默里山贝尔实验室博物馆内的世界第一部电话。

麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的书，具有划时代的意义，是牛顿以后科学史上的又一座丰碑。

麦克斯韦(JamesClerkMaxwel1831～1879)英国物理学家

赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。

赫兹（1857-1894）德国物理学家

赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献，后人将频率的单位命名为赫兹。

无线电报（1894年）、无线电广播（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。

在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。

3.现代:

20世纪60年代以后：数字通信技术进入高级发展阶段。近20多年：数字通信迅猛发展；光纤通信也携手同行。两者都成为现代通行网的主要支柱。

1838莫尔斯有线电报1948晶体管香农IT通信统计理论建立1864麦克斯韦尔电磁辐射方程1950时分多路通信应用于电话1876贝尔电话1956越洋电话铺设1896马克尼无线电报1957第一颗人造卫星发射1906真空管1958第一颗通信卫星发射1918调幅广播超外差接收机1960发明激光1925三路明线载波电话多路通信1961发明集成电路1936调频广播1962第一颗同步通信卫星PCM进入实用1937脉冲编码调制1960彩电数字传输理论高速计算机1938电视广播1970LSI商用卫星程控交换光纤通讯1940二战刺激雷达和微波系统发展1980SLSI长波光纤通信ISDN3G

ClaudeE.SHANNON(仙农)

美国工程师和数学家1916--2001

通信的基本问题：在一点精确地或近似地恢复另一点的消息。

三项指标所对应的三项基本技术：

数据压缩数据纠错数据加密通信系统三项性能指标：

传输的有效性传输的可靠性传输的安全性1945年，仙农写了《密码学的数学理论》（AMathematicalTheoryofCryptography），1949年改名为《保密系统的通信理论》（CommunicationTheoryofSecrecySystem）公开发表。这篇文章建立了保密系统的数学理论，对密码学产生了很大的影响。1948年，仙农发表了《通信的数学理论》（AMatematicalTheoryofCommunication，BSTJ，1948）标志着信息论的产生,信息论是前两项技术的理论基础。

课程内容1.信号的放大：

高频小信号放大（第2章）高频功率放大（第3章）2.信号的产生：

振荡器（第4章）3.信号的变换：

调制器：调幅（第5章）、调频、调相（第6章）解调器：检波（第5章）、鉴频、鉴相（第6章）

变频器（第7章）2.1概述一、高频放大器和低频放大器的区别

低频放大器的工作频率低，工作频带较宽，例如20—20kHz，高低频相差1000倍，采用无调谐负载，如电阻、变压器等。

高频放大器的中心频率一般在几百千赫至几百兆赫，但相对频带很窄，一般用选频网络作负载回路。因此也称为谐振放大器。第2章小信号调谐放大器1.高频小信号放大电路（第2章）2.高频功率放大电路（第3章）

用于接收机，输入电压在微伏到毫伏，进行高频和中频电压放大。因为是小信号，可以用线性方法分析。

用于发射机，输入电压在几百毫伏到几伏，提供较大的输出功率和较高的效率。因为是大信号，不能用线性方法分析。二、高频放大器的分类谐振回路的特点谐振回路的组成谐振回路元件串联谐振回路并联谐振回路实例讲解2.2

LC谐振回路1899年，德国物理学家布劳恩（1850—1918）发明了新型无线电发射机和接收机，采用谐振电路，提供可调谐的工作方式。布劳恩和马可尼共同获得了1909年度诺贝尔奖物理学奖。一、谐振回路的特点谐振回路的主要特点是具有选频作用。二、谐振回路的组成谐振回路也称振荡回路，由电感线圈和电容器组成。按照电感线圈、电容器和信号源连接方式的不同，谐振回路可分为串联和并联两种形式。三、谐振回路元件1.电感

品质因数：线圈的感抗与其串联损耗电阻之比。对于一个线圈，在适当的工作频率范围内，可认为Q近于常数，无量纲。另外，Q的测量也比r容易。所以通常用Q来表示线圈的损耗性能。（实际的等效电路）Ql：几十到一、二百左右电感串并联形式的转换电感Q值的两种表示方法三、谐振回路元件2.电容

品质因数：线圈的容抗与其串联损耗电阻之比。电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定，损耗一般非常小，Qc在几千到几万，与电感线圈相比，电容器的损耗常忽略不计。（实际的等效电路）电容串并联形式的转换电容Q值的两种表示方法与电感类似。四、串联谐振回路1.回路阻抗电抗X特性2.回路