高频电子线路绪论

高频电子线路

High-FrequencyElectronicCircuits太原理工大学信息工程学院信息与通讯工程系1课程根本情况课程称号：高频电子线路/非线性电子线路学时：64(56+8)先修课程：电路根底信号与系统

模拟电子电路〔低频电子线路〕后修课程：通讯原理微波技术21绪论1.1无线电通讯开展简史 1.2无线电信号传输原理 1.2.1传输信号的根本方法 1.2.2无线电信号的产生与发射 1.2.3无线电信号的接纳 1.3通讯的传输媒质31.1无线电通讯开展简史1837年莫尔斯发明电报，发明莫尔斯电码，开创通讯的新纪元 1876年贝尔发明，可以直接将言语信号变为电信号沿导线传送 1887年德国物理学家赫兹以杰出的实验技巧证明了电磁波是客观存在的 1864年英国物理学家麦克斯韦从实际上证明了电磁波的存在，为后来的无线电发明和开展奠定了坚实的实际根底 41895年马可尼初次在几百米的间隔实现电磁波通讯，1901年初次完成横渡大西洋的通讯。1904年，弗莱明发明电子二极管，进入无线电电子学时代。 1907年李·德·福雷斯特发明了电子三极管，用它可组成多种重要功能的电子线路。 1948年肖克莱等人发明了晶体三极管，它在许多方面已取代了电子管的传统位置。 20世纪60年代开场出现将“管〞、“路〞结合起来的集成电路。 1.1无线电通讯开展简史5通讯的普通含义是从发送者到接纳者之间信息的传送。用电信号传输信息的系统称通讯系统，也称电信系统通讯系统由输入、输出变换器，发送、接纳设备和信道等组成1.2.1传输信号的根本方法61.2.1传输信号的根本方法图1.2.3通讯系统框图通讯系统是指“电通讯〞，包括挪动通讯、电报、、广播、电视、雷达、遥测、遥控等。信号源接纳设备发送设备传输信道收信安装7在实践的通讯电子线路中传输的是各种电信号，为此就需求将各种方式的信息转变成电信号常见的输入变换器有：话筒摄像机其他各种传感器件输入变换器8发送设备的作用：将基带信号变换成适宜信道的传输特性的信号对基带信号进展变换的缘由：基带信号往往并不适宜信道的直接传输发送设备9为什么要调制？无线电波只是一种波长比较长的电磁波,占据的频率范围很广。自在空间中,波长与频率关系:c=λf式中:c为光速,f和λ分别为无线电波的频率和波长从真实可行的天线出发区别不同的音频信号可实现的回路带宽10电磁波波谱11实际和实际证明，只需当电信号的频率很高，以致它的波长与天线的尺寸相近时，电信号才干有效辐射传输普通基带信号频率很低，采用调制就可以把低频基带信号调制在高频载波信号上，从而易于实现电信号的有效传输调制的根本原理12用基带信号去改动高频载波信号的某一参量，就可以实现调制。用基带信号去改动高频载波信号的振幅，那么称为振幅调制，简称调幅，用符号AM表示。用基带信号去改动高频载波信号的频率，那么称为频率调制，简称调频，用符号FM表示。用基带信号去改动高频载波信号的相位，那么称为相位调制，简称调相，用符号PM表示。调制方式13接纳设备的作用：接纳传送过来的信号，并进展处置，以恢复发送端的基带信号。对接纳设备的要求：由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接纳设备要尽量减少这种失真。接纳设备14收信安装接纳设备输出的电信号变换成原来方式的信号的安装。如：复原声音的喇叭恢复图象的显象管收信安装151.2.2无线电信号的产生与发射图1.2.6正弦调幅波形将低频信号“装载〞在高频载波上，以利于天线发射和接纳。16倍频高频放大调制话筒声音发射天线图1.2.8调幅发射机方框图音频放大高频振荡缓冲1.2.2无线电信号的产生与发射171.2.3无线电信号的接纳图1.2.11超外差式接纳机方框图181.3通讯的传输媒质图1.2.3通讯系统框图接纳设备发送设备传输媒质有线电视网广播网电视机收音机局域网计算机1计算机2根据传输媒质的不同，分为有线通讯与无线通讯。191.3通讯的传输媒质有线通讯传输媒质有：双线对电缆同轴电缆光纤〔光缆〕无线通讯的传输媒质是自在空间。201、双绞线适用于短间隔〔小于100m〕、1Mb/s数据率通讯环境2、同轴电缆适用于间隔在几百米、带宽小于10Mhz、码流率小于20Mbps的通讯环境有线通讯信道3、光纤衰减小〔小于1db/km〕、任务频率高、信息容量大21图1.3.1电磁波传播的几种方式无线通讯的传输媒质是自在空间。1.3通讯的传输媒质2223音频射频微波高频电子线路的任务频段1.3通讯的传输媒质24课程主要内容处置高频信号的功能电路高频信号的产生电路〔振荡器〕放大电路〔高频小信号放大器和高频功放〕变换电路〔倍频、混频〕调制和解调电路反响控制电路〔自动增益控制、自动频率控制、自动相位控制〕25第1章绪论第2章选频网络第3章高频小信号放大器第4章非线性电路、时变参量电路和变频器第5章高频功率放大器第6章正弦波振荡器第7章振幅调制与解调 第8章角度调制与解调课程章节26课程特点功能电路都是非线性电路，用工程近似分析法、频域分析法功能电路多，留意各电路的共性及功能之间的内在联络课程实际性强27数字通讯系统 传输数字信号的通讯系统即数字通讯系统，原理框图如图 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纳端，接纳机复原出数字基带信号，经信道解码和信源解码复原出模拟基带信号。用数字基带信号对高频正弦载波进展的调制称数字调制。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根本方式28数字通讯系统振幅键控：(ASK:Amplitude-shiftkeying)载波振幅受基带控制相位键控：(PSK:phase-shiftkeying)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：(FSK:Frequency-shiftkeying)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f229数字通讯系统数字通讯的主要优点： (1)有较强的抗干扰才干，经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过失及时发现和纠正，从而提高了信息传输的可靠性。(2)数字信号便于严密处置，易于实现严密通讯。(3)数字信号便于计算机进展处置，使通讯系统更加通用和灵敏。(4)数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化数字通讯的缺陷： 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，不断增大通讯容量，提高频率利用率，所以数字通讯的开展前景宽广。30现代通讯系统 70年代以前，通讯系统主要是模拟体制，接纳机如前引见的超外差接纳机，70—80年代无线电通讯实现了模拟→数字的大转变，从系统控制〔选台调谐、音量控制，平衡控制等〕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。现代超外差接纳机可用以下图来表示，它是一个模拟与数字的混合系统。31现代通讯系统进入90年代后，通讯界开场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、比特流处置功能的通用可编程处置器等。软件无线电最初目的是满足军用通讯中不同频段，不同信道调制方式和数据方式的各类电台之间的联网需求，由于它可以很容易地处理各种接口规范之间的兼容问题，使得它的优越性很快得到商用通讯的青睐，并且在个人挪动通讯领域开展迅速。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〔如挪动通讯中的挪动机、基站电台、军用电台等〕，它主要由低本钱、高性能的DSP芯片组成。规范的软件无线电典型构造如以下图所示。32现代通讯系统33现代通讯系统软件无线电的标志：无线通讯功能是由软件定义并完成的，这种完全的可编程才干包括可编程的射频波段、信道接入方式、信道调制方式与纠错算法等，软件无线电区别于软件控制的数字无线电。在尽能够接近天线的地方运用A/D/A转换器，由于信号的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软件无线电系统中的A/D/A转换器已相当接近天线，从而可对高频信号进展数字化处置，这也是它与常用的数字通讯系统的根本区别所在。34现代通讯系统软件无线电的特点： 具有完全的可编程性：经过安装不同的软件来实现不同的电路功能，包括任务方式，系统功能，扩展业务等。 软件无线电基于DSP技术：系统所需求的信号处置任务有变频、滤波、调制解调，信道编译码，接口协议与信令处置，加解密、抗干扰处置，以及网络监控管理。 其有很强的灵敏性及可扩展性：可以恣意转换信道接入方式，改动调制方式或接纳不同系统的信号。 具有集中性：由于软件无线电构造具有相对集中和一致的硬件平台，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置性能。35现代通讯系统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，其内部的根本功能，根本原理，任务流程和电路构造与传统的超外式无线电收发信机并无