高频电子线路第五第一章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,高频电子线路第五第一章,（优选）高频电子线路第五版第一章,2,*,注：现代电子设备多为交叉运用。,电的传递路径方式与主要分析研究方法,高频电路广播、电视、通讯等频率较高,电参数集中的高频（射频）应用。,显著特点：工作频率界于低频电路和微波,电路之间，内“路”外“场”。,微波电路通信、雷达、导航与电子对抗等,频率高于高频电路、集总参数应用,低频电路仪器、仪表、自动化控制、医疗,电子、线等频率较低的一般性应用。,特点：能量直接在线路上 传递。,电磁场,完全非,“,电路”传输，能量以“场”的形式传递和接收,频率由低到高,强电,电力电子技术，发供电设备，电力拖动，大功率电器等。,特点：能量以线路（电缆）形式传递，频率,50Hz,（某些国家,60Hz,）,弱电,数字电路自动化控制、计算机、数据通讯等,模拟电路,课程说明,理论体系,1.1 通信系统的组成,通信的主要任务是传递信息，即将经过处理的信息从一个地方传递到另一个地方。,Prev,Next,Regardless of the particular application,all communication systems involve three main subsystems:the transmitter,the channel,and the receiver.,基于“高频电子技术”实现通信的共同特点：利用高频（射频）无线电波来传递信息。因此，设备中产生和接收、检测高频信号的基本功能电路大都是相同的。,已调信号,通信系统基本组成框图,发 送,设 备,信 道,信 宿,基带信号,已调信号,基带信号,信 源,输 入,变换器,接 收,设 备,输 出,变换器,发送端,接收端,噪声源,Prev,Next,发送端各模块功能,信源（information source）：需要传送的原始信号，一般为 非电物理量。,输入变换器(input converter)：将非电信号转换为电信号，其输出称为“基带信号”(baseband signal)。,发送设备(transmitter)：将基带信号变成适合于信道传输的“频带信号”(frequency band signal)。,电信号，且直接表示了原始信息。,基带信号实质：,Prev,Next,信道及其分类,信道（channel）：即传输媒介。,无线信道,有线信道,海水(seawater),地球表面(surface of Earth),自由空间(free air),同轴电缆(coaxial cable),波导(waveguide),光纤(fiber or fibre),Prev,Next,Channels may be classified into two categories:,wire channnels and wireless channnels,接收端各模块功能,接收设备(receiver)：完成发送设备功能的反变换解调，其输出为基带信号。,输出变换器(output converter)：将接收设备输出的基带信号变换成原来形式的信号。,信宿(information sink)：原始信号的接收者。,Prev,Next,通信过程的叙述,原始非电信号经输入变换器变换成电信号后，送入发送设备，将其变换成适合于信道传输的信号，然后送入信道传输。接收设备则从众多信号（包括噪声）中选出有用信号并将其解调，还原出原基带信号，再经输出变换器恢复出原始非电信号。,原始信号,电信号,变换,信道,解调,原始信号,1.2 收/发设备的组成,高频,功放,主振,低频,功放,1.2.1 调幅,发射机组成框图,缓冲,调制,倍频,高频,放大,电 源,低频,放大,高 频 部 分,低频部分,倍频(double frequency)：降低主振器频率，以利于稳频。,主振(oscillator)：产生频率稳定的载波信号。,缓冲(buffer)：减弱后级对主振器的影响。,发射机框图中各模块功能,频率：20Hz 20kHz,波长：15km 15000km,可见，这样的天线是不可能制作的。,实现多路通信。因为基带信号为低频信号，相互之间不易区分，接收设备无法选择所需接收的信号。,调制的目的：,便于制作天线。由天线理论可知：要将天线电信号有效地发射出，天线的几何尺寸必须和电信号的波长处于同一数量级。如声音信号,低频电信号称为调制信号(modulating signal)。,未经调制的高频振荡信号称为载波信号。,(carrier signal),将低频基带信号装载到高频振荡信号上的过程称为调制(modulating)。,将低频信号从被调制过的高频振荡信号上卸取下来的过程称为解调(demodulating)。,经过调制的高频振荡信号称为已调波信号。,(modulating signal),调制的思想,载波 调制信号 已调波信号,飞机 人 载人飞机,相关概念,调制后的效果,实现了信道复用。由于不同的发射台采用不同频率的高频振荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相分开了。,天线的尺寸大大降低。由于调制后传送的是携带有低频电信号的高频振荡信号。,“调制”的专业术语,对于正弦波振荡信号，其主要参数是,A,，,f,，,，因而出现了振幅调制，频率调制和相位调制。,调制：用原始低频信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始电信号的变化规律而变化。,因此，设备中产生和接收、检测高频信号的基本功能电路大都是相同的。,微波电路通信、雷达、导航与电子对抗等,这样做的目的是可提高接收机的选择性和灵敏度。,由于调制后传送的是携带有低频电信号的高频振荡信号。,（a）地面波;（b）天波;（c）空间波,TEA5711/T电路原理框图,无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；,发射机框图中各模块功能,任务：讨论以集总参数为限的上述高频电子电路的基本组成、工作原理、性能特点、基本工程分析方法。,Channels may be classified into two categories:,根据服务范围发射功率数十至数百千瓦不等。,这样做的目的是可提高接收机的选择性和灵敏度。,特点：能量直接在线路上 传递。,对于正弦波振荡信号，其主要参数是A，f，因而出现了振幅调制，频率调制和相位调制。,UHF 波段 470566MHz 1324 频道,天线的尺寸大大降低。,调制：用原始低频信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始电信号的变化规律而变化。,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,1.2.2 直接放大式接收,机组成框图,1.2 收/发设备的组成,输入,回路,高频,放大,低频,放大,解调器,1.2.2 超外差接收,机组成框图,(,superheterodyne receiver,),1.2 收/发设备的组成,AGC,输入,回路,本地,振荡器,混频器,中频,放大,解调器,高频,放大,低频,放大,一般来说，中波广播（5351605kHz）的服务半径一般不超过数百公里。,2 直接放大式接收机组成框图,由于不同的发射台采用不同频率的高频振荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相分开了。,UHF 波段 470566MHz 1324 频道,电磁场 完全非“电路”传输，能量以“场”的形式传递和接收,原始非电信号经输入变换器变换成电信号后，送入发送设备，将其变换成适合于信道传输的信号，然后送入信道传输。,波导(waveguide),接收设备则从众多信号（包括噪声）中选出有用信号并将其解调，还原出原基带信号，再经输出变换器恢复出原始非电信号。,一个完整的通信设备组成框图,电路之间，内“路”外“场”。,特点：能量直接在线路上 传递。,飞机 人 载人飞机,由天线理论可知：要将天线电信号有效地发射出，天线的几何尺寸必须和电信号的波长处于同一数量级。,在此频率范围内，以电磁形式向空间辐射而形成无线电波。,高频电子线路的典型应用是无线通信系统；,超外差接收,机组成特点,超外差式与直接式接收机相比，增加了混频器(mixer)、本地振荡器(Local Oscillator-LO)和中频放大器(Intemidiate Frequency Amplifier-IFA)三种功能电路。,Mixer的作用是将接收到的不同频率的载波信号变换为固定频率的中频(Intemidiate Frequency-IF)信号。这样做的目的是可提高接收机的选择性和灵敏度。,另外，AGC,AFC,PLL是通信系统中必不可少的辅助部分，若无，甚至无法工作。,一个完整的通信设备组成框图,1 发射机部分,2 接收机部分,3共用设备,4天线,信源,信宿,无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。,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。,电波的传播方式,（a）地面波;（b）天波;（c）空间波,沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。绕射传播。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。,天波：利用天空的电离层折射和反射而传播的电波，也叫天空波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。,空间波又称为直射波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。超短波和微波通信就是利用直射波传播的。,1.3 无线电通信波段,波段名称,波长范围,频率范围,频段名称,用途,长波(LW),10km1km,30300kHz,低频(LF),远距离通信,中波(MW),1km100m,0.33MHz,中频(MF),AM广播,短波(SW),100m10m,330MHz,高频(HF),AM广播,超短波(VSW),10m1m,30300MHz,甚高频(VHF),FM广播 电视,微,波,分米波,(USW),10010cm,0.33GHz,超高频(UHF),电视 移动通信,厘米波(SSW),101cm,330GHz,特高频 SHF),微波/卫星通信,毫米波(ESW),101mm,30300GHz,极高频(EHF),射电天文,(m),(mm),(MHz),(GHz),如：99MHz,3 m,无线电,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线,射线,(Hz),f,10,0,10,2,10,4,10,6,10,8,10,10,10,12,10,14,10,16,10,18,10,20,10,22,10,24,卫星,地面微波,双绞线,同轴电缆,光纤,海事,无线电,调频,无线电,调幅,无线电,电视,移动,无线电,电信领域使用的电磁波的频谱,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,(Hz),f,10,4,10,5,10,6,10,7,10,8,10,9,10,10,10,11,10,12,10,13,10,14,10,15,10,16,无线电频率的上限一般为30,00GHz,。,我国规定的广播波段：,中 频（MF）中 波：5351605kHz-AM,甚高频（VHF）超短波：88108MHz-FM,射频（Radio Frequency-RF）：10kHz几百GHz。在此频率范围内，以电磁形式向空间辐射而形成无线电波。,无线电通信波段相关知识,所谓“高频”，广义上讲就是适于无线电传播的无线电频率，通常又称“射频”。,无线电通信波段相关知识,UHF 波段 470566MHz 1324 频道,UHF 波段 606958MHz 2568 频道,我国广播电视频道的划分：,四个波段，68个频道（台），频道间隔为8MHz。,VHF 波段 48.592MHz 15 频道,VHF 波段 167223MHz 612 频道,一般来说，中波广播（5351605kHz）的服务半径一般不超过数百公里。短波广播（419MHz内的部分频段）的服务半径大于1000km。,根据服务范围发射功率数十至数百千瓦不等。,ISM(Industrial Scientific and Medical)频段为公用频段许可频段。,无线电通信波段相关知识,在USA，FCC（Federal Communications Commission），规定在RF范围内，有三个免许可频段：,900MHz （902928MHz）,2.4GHz （2.42.4835GHz）,5.8GHz （5.7255.850GHz）,收音机的工作原理特别体现了无线通信技术方面的内容，几乎囊括了高频接收技术的大部分内容。,1.4 收音机电路实例,Prev,Next,R828AM/FM收音机电路原理图,TEA5711/T电路原理框图,该收音机电路由两片集成电路芯片与一些外围辅助电路组成。,TEA5711/T芯片：收音机的主要芯片，它将接收到的无线电高频信号进行放大、混频、中频放大、检波后送入CXA1622M芯片。,CXA1622M芯片：对解调出的音频信号进行功率放大，并送给扬声器。,该电路包括AGC和AFC电路。,1.5 本课程研究对象与任务,本课程将以无线通信系统为主要研究对象，即研究“高频信号的产生、发射、接收和处理”，包括：,（1）高频放大器 （2）高频功率放大器,（3）高频振荡器 （4）变频/混频器,（5）调制解调器 （6）反馈控制电路,任务：讨论以集总参数为限的上述高频电子电路的基本组成、工作原理、性能特点、基本工程分析方法。关注各功能电路的输入、输出频谱的变化关系，找出合理的实现方法。,1.6 本课程特点及学习本课程的目的,所讨论的电路主要是非线性电子线路，其显著特点是，涉及的基本概念多、电路形式多、分析方法更加复杂，求解也困难得多。,要求具有较宽的基础知识。,学习本课程的目的：为学习电视理论、通信设备维护、电子测量技术、现代通信原理等课程打下基础。为今后考研和从事高频技术研究工作打下基础。,重视实践环节。,小 结,高频电子线路的典型应用是无线通信系统；,无线通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；,无线电信号的发射与接收的关键是调制与解调；,高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题；,了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。,谢谢观看！,