第1章通信基本电路绪论

1.1通信系统组成框图信号源发送设备传输信道接收设备收信装置移动用户（MSS)基站（MBS)信号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。常见的信号源有：话筒摄像机各种传感器件发送设备发送设备的作用：将基带信号变换成适合信道的传输特性的信号。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。

接收设备接收设备的作用：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。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。收信装置电信号还原成原来的信息。常见的有：扬声器（喇叭）耳机显象管

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……传输信道简介：有线通信信道传输信道无线通信信道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。有线通信信道3、光纤电缆特点：衰减小（小于1db/km）、工作频率高、信息容量大无线通信信道无线通信的传输媒质是自由空间（电磁波）。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。无线电波指在高频电流作用下，导线周围的电场和磁场交替变化向四周传播能量的电磁波。λ——波长；ƒ——频率；c——传播速度（3×108m/s），它们之间的关系为：

无线电波的传播方式：长波短波微波微波一地波（分为地面波和空间波）1.地面波就是沿地面传播的无线电波。适用于长波和超长波。2.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。二天波经过地面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300Khz－30Mhz。长波容易被电离层吸收；

短波容易被电离层反射；

微波容易穿过电离层。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。中国实用通信广播卫星

中国试验通信卫星“东方红2号”

表9.1.1无线电波的波段划分

通信系统模型进一步细分信源信源编码器纠错编码器调制器信道干扰源解调器信道译码器信源译码器信宿等效离散信道等效离散信源等效信宿信道编码器信道译码器产生消息的源，消息可以是文字，语言，图像。可以离散，可以连续。随机发生。研究的主要问题是消息的统计特性和产生信息的速率对信源输出进行变换，重在有效性对信源编码输出变换，提高抗干扰性将信道编码输出变成适合信道传输的方式信号从发端传到收端的介质信道的中心问题是研究信道的统计特性和传信能力，即信道容量系统各部分引入的干扰，包括衰落，多径，码间干扰，非线性失真，加性噪声。这种干扰源的统计特性是划分信道的重要因素，并且是决定其传输能力的决定因素。译码器：编码器的逆变换中心问题是研究各种可实现的解调和译码方法信息的接收者无线电波如何将声音，图像传送到远方？1.2调制的通信系统我们要传递的信号不是等幅高频振荡电流，而是一些低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千赫兹，图象信号频率也不过上万赫兹）能否把它们直接发送出去？注意：当天线高度与信号的波长可比拟时，天线才能有效地接收该信号类比：(电磁波发射——汽车运货)“货物”——要传送的声音、图象等讯号“装上货物”的过程——调制信号过程声音（图像）信号的传输（1）首先把声音变成电信号；（2）然后把这种低频电信号装载到高频信号上(即调制)，通过与高频信号波长相当的天线把信号有效的辐射出去。调制信号：用低频信号控制高频信号的参数

（幅度，相位和频率）通信中的一个基本概念就是调制

产生高频或射频信号：这个高频信号称为载波，用来作为传输信息的运载工具。调制的原因（1）从切实可行的天线出发（2）区别不同的音频信号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某一频率（载波）附近。例如：中波广播用调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段（535－1605KHz）某一频率附近。调制（模拟）一般有调幅、调频、调相。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。

调幅波的形成甲乙丙甲：声音信号；乙：高频载波信号；丙：高频调幅信号汽车的防盗器1.3无线发送接收系统遥控玩具消息信号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放大器视频显示器扬声器等等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选择电路无线电发送接收系统无线电广播发射系统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f基带信号模电知识本课程知识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f超外差接收系统1.4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，数字调制通常分为与振幅键控调制，频率键控和相位键控三种基本方式。数字通信的主要优点：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。数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。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。数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化。1.5现代通信系统

70年代以前，通信系统主要是模拟体制，接收机如前介绍的超外差接收机，70-80年代无线电通信实现了模拟数字的大转变，从系统控制（选台调谐、音量控制，均衡控制等）到信源编码、信道编码，以及硬件实现技术都无一例外地实现了数字化。现代超外差接收机可用下图来表示，它是一个模拟与数字的混合系统。现代通信系统(软件无线电)

进入90年代后，通信界开始了一场新的无线电革命，即从数字化走向了软件化，软件无线电技术（softwareRadio）应运而生。支持这场革命的是多种技术的综合，包括多频段天线和RF变换宽带A/D/A转换，完成IF、基带、比特流处理功能的通用可编程处理器等。软件无线电最初目的是满足军用通信中不同频段，不同信道调制方式和数据方式的各类电台之间的联网需要，因为它可以很容易地解决各种接口标准之间的兼容问题，使得它的优越性很快得到商用通信的青睐，并且在个人移动通信领域发展迅速。软件无线电是特指具有用软件实现各种功能特点的无线电台（如移动通信中的移动电话机、基站电台、军用电台等），它主要由低成本、高性能的DSP芯片组成。规范的软件无线电典型结构如下图所示。

软件无线电的特点：1.具有完全的可编程性通过安装不同的软件来实现不同的电路功能，包括工作模式，系统功能，扩展业务等。2.软件无线电基于DSP技术系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、调制解调，信道编译码，接口协议与信令处理，加解密、抗干扰处理，以及网络监控管理。3.

其有很强的灵活性及可扩充性

可以任意转换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号。4.具有集中性

由于软件无线电结构具有相对集中和统一的硬件平台，所以多个信道可以享有共同的射频前端与宽带A/D/A转换器，从而可以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。

由于大规模集成电路的数字无线电和软件无线电收发信机，其内部的基本功能，基本原理，工作流程和电路结构与传统的超外式无线电收发信机并无太大差异，经典高频电子线路的分析方法与设计思想仍可作为现代无线电新技术的理论基础。而且，由于目前器件水平的限制，软件无线电技术还基本只能在通信系统的基带处理部分得到较好发挥，还必须采用与传统电路结合的方式进行系统研制。要超越器件水平的限制，进行深入的理论研究，提出新的解决方案和好的算法，也需要借助于一些经典的通信电路理论。数