高频电子线路1.ppt

1、高频电子线路,采用的教材,通信电子线路 刘泉主编 武汉理工大学出版社 2005年1月第二版 高频电子线路（第四版） 张肃文主编 高等教育出版社,参考书,电子线路（非线性部分） 谢家奎 编 高等教育出版社 高频电路原理与分析 曾兴雯等 编 西安电子科技大学出版社 Wireless Communication Principles and Practice. Theodore S. Rappapot. Prentice Hall Inc. 1996.,信息传输是人类社会活动的重要内容。没有通信，就没有人类社会。 从古代的烽火到近代的旗语，都是人们寻求快速远距离通信的手段。 1837年莫尔斯发明了电

2、报，创造了莫尔斯码，开创了通信的新纪元。 1864年英国物理学家麦克斯韦发表的“电磁场的动力理论”为无线电发展奠定了坚实的理论基础。 1876年贝尔发明了电话，将语音信号转换为电能传送沿导线传送。,第1章 绪 论,1.1 无线电通信的发展简史,1887年，德国的赫兹通过实验证明了麦克斯韦的学说。 1895年意大利的马克尼与俄罗斯的波波夫实现了无线电通信，1901年又首次完成了横渡大西洋的通信 1904年，弗莱明发明电子二极管，标志着进入无 线电电子学时代 。 1907年，美国德福雷斯特发明了电子三极管，是电子技术发展史上第一个重要里程碑。 1948年，美国肖克莱等人发明了晶体三极管,是电子技术

3、发展史上第二个重要里程碑。,第1章 绪 论,1.1 无线电通信的发展简史,1958年美国制成了第一块集成电路。 1967年研制成大规模集成（LSI）电路。 1978年研制成超大 规模集成（VLSI）电路，从此电技术进入了微电子技术时代。 20世纪60年代，中、大规模乃至超大规模集成电路的不断涌现，是电子技术发展史上第三个重要里程碑。,第1章 绪 论,1.1 无线电通信的发展简史,20世纪初首先解决了无线电报通信问题。接着又解决了用无线电波传送语言和音乐的问题，从而开展了无线电话通信和无线电广播。以后传输图象的问题也解决了，出现了无线电传真和电视。 20世 纪30年代中期到第二次世界大战期间，为

4、了防空的需要，无线电定位技术迅速发展和雷达的出现，带动了其他科学的兴起，如无线电天文学、无线电气象学等。 20世纪50年代以来，宇航技术的发展又促 进了无线电技术向更高的阶段发展。,第1章 绪 论,1.1 无线电通信的发展简史,无线电技术的发展是从利用电磁波传输信息的无线电通信扩展到计算机科学、宇航技术、自动控制以及其他各学科领域的。,第1章 绪 论,1.1 无线电通信的发展简史,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 fores

5、t 发明电子三极管 W. Shockley 发明晶体三极管 集成电路、数字电路的出现,从发明无线电开始，传输信息就是无线电技术的首要任务。最基本的信息就是语言和文字。 音频在空气中传播速度很慢，且衰减很快，不能远距离传播。因而只能借助电来传播。,第1章 绪 论,1.2 无线电通信的基本原理,由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长相当。 原始的非电量信息经转换的原始电信号一般是低频信号，波长很长。 如音频频率为20Hz-20kHz，对应波长为15-15000km,要制造如此巨大的天线是不现实的。即使有这样巨大的天线，由于各发射台均为同一频段的低频信号，在信道中

6、会互相重叠、干扰。,第1章 绪 论,1.2 无线电通信的基本原理,因此，必须采用几百kHz以上的高频振荡信号作为载体，将低频信号与高频信号调制，然后经天线发射出去。接收端再对信号进行解调。调制以后，由于传送的是高频振荡信号，天线的尺寸就可大大下降。同时不同的发射台采用不同的高频振荡信号作为载波，频谱上就互相区分开了。,第1章 绪 论,1.2 无线电通信的基本原理,现代通信系统,第1章 绪 论,1.2 无线电通信的基本原理,现代通信系统,1信息源,信息源是指需要传送的原始信息,2输入换能器,将发信者提供的非电量消息(如声音、景物等)变换为电信号,3发送设备,发送设备主要有两大任务：一是调制，二是

7、放大。,4信道,信道是连接发、收两端的信号通道，又称传输媒介。,5接收设备,任务是从已调信号中恢复出发送端相一致的基带信号,6输出换能器,将输出的基带信号变换成原来形式的消息,无线通信系统的基本组成,按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下一些类型: （1） 按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和卫星通信等。 所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。 射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适合无线电发射和传播的频率。 无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。 （2） 按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单工方式。 （

8、3） 按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以及混合调制等。,无线通信系统的类型,（4） 按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通信, 也可以分为话音通信、 图像通信、 数据通信和多媒体通信等。 各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂程度都有很大不同。 但是组成设备的基本电路及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。,传播特性指的是无线电信号的传播方式、 传播距离、 传播特点等。 无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。 电磁波从发射天线辐射出去后, 不仅电波的能量会扩散, 接收机只能收到其中极小的一部分, 而且在传播过程中, 电波的能量会被地面、 建筑物

9、或高空的电离层吸收或反射, 或者在大气层中产生折射或散射等现象, 从而造成到达接收机时的强度大大衰减。 根据无线电波在传播过程所发生的现象, 电波的传播方式主要有直射（视距）传播、 绕射（地波）传播、 折射和反射（天波）传播及散射传播等。 决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。 ,传播特性,电磁波波谱,为了讨论问题的方便，将不同频率的电磁波人为 地划分若干频段或波段，列表如下:,第1章 绪 论,1.3 通信的传输媒质,1.3 通信的传输媒质,信道是信号的传输媒质, 可分为有线和无线信道. 有线信道: 明线 对称电缆 双绞线 同轴电缆 光纤 无线信道: 如海水，地球表面，自由空间等

10、,有线通信信道,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。 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。,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。,1.5MHz以下的电磁波主要沿地表传播 , 称为地面波,地波（分为地面波和空间波）,2. 空间波 是在发射天线与接收天

11、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。,30MHz以上的电磁波主要沿空间直线传播，称为空间波,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300Khz30Mhz 。,1.530MHz的电磁波，主要靠天空中电离层的折射和反射传播，称为天波,电离层,第1章 绪 论,1.4 高频电子线路的主要内容,高频电子线路课程的绝大部分电路都属于非线性电路，一般都用非线性电路的分析方法来分析。,高频电子线路的主要内容,信号的产生 高频振荡电路（正弦波振荡器） 信号的放大 高频小信号放大电路 高频功率放大电路 信号的变换 幅度调制与解调电路 角度调制与解调电路 倍频电路 混频电路,高频电子线路的主要内容,高频小信号放大电路 高频功率放大电路 高频振荡电路（正弦波振荡器） 幅度调制与解调电路 角度调制与解调电路 倍频电路 混频电路,本课程的特点,1、电子信息与通信专业学