高频电子线路第五版第一章-PPT.pptx

高频电子线路第五版第一章*注注:现代电子设备多为交叉运用。现代电子设备多为交叉运用。电得传递路径方式与电得传递路径方式与主要分析研究方法主要分析研究方法高高频频电电路路广广播播、电电视视、通通讯讯等等频频率率较较高高,电参数集中得高频电参数集中得高频(射频射频)应用。应用。显著特点显著特点:工作频率界于低频电路和微波工作频率界于低频电路和微波 电路之间电路之间,内内“路路”外外“场场”。微波电路微波电路通信、雷达、导航与电子对抗等通信、雷达、导航与电子对抗等 频率高于高频电路、集总参数应用频率高于高频电路、集总参数应用低频电路低频电路仪器、仪表、自动化控制、医疗仪器、仪表、自动化控制、医疗 电子、电话线等频率较低得一般性应用。电子、电话线等频率较低得一般性应用。特点特点:能量直接在线路上能量直接在线路上 传递。传递。电电磁磁场场 完完全全非非“电电路路”传传输输,能能量量以以“场场”得得形形式式传传递递和和接收接收频率由低到高频率由低到高强电强电电力电子技术电力电子技术,发供电设备发供电设备,电力拖动电力拖动,大功率电器等。大功率电器等。特点特点:能量以线路能量以线路(电缆电缆)形式传递形式传递,频率频率50Hz(某些国家某些国家60Hz)弱弱电电数字电路数字电路自动化控制、计算机、数据通讯等自动化控制、计算机、数据通讯等模模拟拟电电路路课程说明课程说明理论体系理论体系1、1 通信系统得组成 通通信信得得主主要要任任务务就就是是传传递递信信息息,即即将将经经过过处处理理得信息从一个地方传递到另一个地方。得信息从一个地方传递到另一个地方。PrevNextRegardless of the particular application,all munication systems involve three main subsystems:the transmitter,the channel,and the receiver、基于基于“高频电子技术高频电子技术”实现通信得共同特点实现通信得共同特点:利用高频利用高频(射频射频)无线电波来传递信息。因此无线电波来传递信息。因此,设备中产生和接收、设备中产生和接收、检测高频信号得基本功能电路大都就是相同得。检测高频信号得基本功能电路大都就是相同得。已调信号已调信号通信系统基本组成框图通信系统基本组成框图 发发 送送设设 备备信信 道道信信 宿宿基基带带信信号号已调信号已调信号基基带带信信号号信信 源源输输 入入变换器变换器接接 收收设设 备备输输 出出变换器变换器发送端发送端接收端接收端噪噪声声源源PrevNext发送端各模块功能发送端各模块功能信源信源(information source):需要传送得原始信号需要传送得原始信号,一一般为般为 非电物理量。非电物理量。输入变换器输入变换器(input converter):将非电信号转换为电信将非电信号转换为电信号号,其输出称为其输出称为“基带信号基带信号”(baseband signal)。发送设备发送设备(transmitter):将基带信号变成适合于信道将基带信号变成适合于信道传输得传输得“频带信号频带信号”(frequency band signal)。电信号电信号,且直接表示了原始信息。且直接表示了原始信息。基带信号实质基带信号实质:PrevNext信道及其分类信道及其分类信道信道(channel):即传输媒介。即传输媒介。无线信道无线信道有线信道有线信道海水海水(seawater)地球表面地球表面(surface of Earth)自由空间自由空间(free air)同轴电缆同轴电缆(coaxial cable)波导波导(waveguide)光纤光纤(fiber or fibre)PrevNextChannels may be classified into two categories:wire channnels and wireless channnels接收端各模块功能接收端各模块功能接收设备接收设备(receiver):完成发送设备功能得反变换完成发送设备功能得反变换解调解调,其输出为基带信号。其输出为基带信号。输出变换器输出变换器(output converter):将接收设备输出得基将接收设备输出得基带信号变换成原来形式得信号。带信号变换成原来形式得信号。信宿信宿(information sink):原始信号得接收者。原始信号得接收者。PrevNext通信过程得叙述通信过程得叙述 原始非电信号经输入变换器变换成电信号后原始非电信号经输入变换器变换成电信号后,送入发送送入发送设备设备,将其变换成适合于信道传输得信号将其变换成适合于信道传输得信号,然后送入信然后送入信道传输。接收设备则从众多信号道传输。接收设备则从众多信号(包括噪声包括噪声)中选出有中选出有用信号并将其解调用信号并将其解调,还原出原基带信号还原出原基带信号,再经输出变换再经输出变换器恢复出原始非电信号。器恢复出原始非电信号。原始信号原始信号电信号电信号 变换变换 信道信道解调解调原始信号原始信号1 1、2 2 收收/发设备得组成发设备得组成 高频高频功放功放主振主振低频低频功放功放1 1、2 2、1 1 调幅调幅发射机组成框图发射机组成框图缓冲缓冲调制调制倍频倍频高频高频放大放大电电 源源低频低频放大放大高高 频频 部部 分分低低频频部部分分倍频倍频(double frequency):降低主振器频率降低主振器频率,以利以利于稳频。于稳频。主振主振(oscillator):产生频率稳定得载波信号。产生频率稳定得载波信号。缓冲缓冲(buffer):减弱后级对主振器得影响。减弱后级对主振器得影响。发射机框图中各模块功能发射机框图中各模块功能频率频率:20Hz 20kHz波长波长:15km 15000km可见可见,这样得天线就是不可能制作得。这样得天线就是不可能制作得。实现多路通信。因为基带信号为低频信号实现多路通信。因为基带信号为低频信号,相互之间相互之间不易区分不易区分,接收设备无法选择所需接收得信号。接收设备无法选择所需接收得信号。调制得目得调制得目得:便于制作天线。由天线理论可知：要将天线电信号便于制作天线。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。如声音信号处于同一数量级。如声音信号12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流低频电信号称为调制信号低频电信号称为调制信号(modulating signal)。未经调制得高频振荡信号称为载波信号。未经调制得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得过程称将低频基带信号装载到高频振荡信号上得过程称为调制为调制(modulating)。将低频信号从被调制过得高频振荡信号上卸取下将低频信号从被调制过得高频振荡信号上卸取下来得过程称为解调来得过程称为解调(demodulating)。经过调制得高频振荡信号称为已调波信号。经过调制得高频振荡信号称为已调波信号。(modulating signal)调制得思想调制得思想载波载波 调制信号调制信号 已调波信号已调波信号 飞机飞机 人人 载人飞机载人飞机相关概念调制后得效果调制后得效果实现了信道复用。由于不同得发射台采用不同频实现了信道复用。由于不同得发射台采用不同频率得高频振荡信号作为载波率得高频振荡信号作为载波,这样在频谱上就可以互这样在频谱上就可以互相分开了。相分开了。天线的尺寸大大降低。由于调制后传送的是携带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。有低频电信号的高频振荡信号。“调制调制”得专业术得专业术语语对于正弦波振荡信号对于正弦波振荡信号,其主要参数就是其主要参数就是A,f,因而出因而出现了振幅调制现了振幅调制,频率调制和相位调制。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。一参数，使之随原始电信号的变化规律而变化。1 1、2 2、2 2 直接放大式接收直接放大式接收机组成框图机组成框图1 1、2 2 收收/发设备得组成发设备得组成 输入输入回路回路高频高频放大放大低频低频放大放大解调器解调器1 1、2 2、2 2 超外差接收超外差接收机组成框图机组成框图(superheterodyne receiver)1 1、2 2 收收/发设备得组成发设备得组成 AGC输入输入回路回路本地本地振荡器振荡器混频器混频器中频中频放大放大解调器解调器高频高频放大放大低频低频放大放大超外差接收超外差接收机组成特点机组成特点超外差式与直接式接收机相比超外差式与直接式接收机相比,增加了混频器增加了混频器(mixer)、本地振荡器、本地振荡器(Local Oscillator-LO)和中和中频放大器频放大器(Intemidiate Frequency Amplifier-IFA)三种功能电路。三种功能电路。Mixer得作用就是将接收到得不同频率得载波信得作用就是将接收到得不同频率得载波信号变换为固定频率得中频号变换为固定频率得中频(Intemidiate Frequency-IF)信号。这样做得目得就是可提高信号。这样做得目得就是可提高接收机得选择性和灵敏度。接收机得选择性和灵敏度。另外另外,AGC,AFC,PLL就是通信系统中必不可少得就是通信系统中必不可少得辅助部分辅助部分,若无若无,甚至无法工作。甚至无法工作。一个完整得通信设备组成框图一个完整得通信设备组成框图 1 1 发射机部分发射机部分2 2 接收机部分接收机部分3共用设备共用设备4天线天线信信源源信信宿宿无无线线电电波波具具有有直直射射、绕绕射射、反反射射与与折折射射等等现现象象。决决定定传传播方式和传播特点得关键因素就是无线电信号得频率。播方式和传播特点得关键因素就是无线电信号得频率。电波得传播方式电波得传播方式(a)地面波地面波;(b)天波天波;(c)空间波空间波沿大地与空气得分界面传播得电波沿大地与空气得分界面传播得电波叫地表面波叫地表面波,简称地波。绕射传播。简称地波。绕射传播。超长波、长波、中波无线电信号超长波、长波、中波无线电信号,都都就是利用地波传播得。短波近距离就是利用地波传播得。短波近距离通信也利用地波传播。通信也利用地波传播。天波天波:利用天空得电离层折射和反利用天空得电离层折射和反射而传播得电波射而传播得电波,也叫天空波。电也叫天空波。电离层只对短波波段得电磁波产生反离层只对短波波段得电磁波产生反射作用射作用,因此天波传播主要用于短因此天波传播主要用于短波远距离通信。波远距离通信。空间波又称为直射波空间波又称为直射波,就是由发射就是由发射点从空间直线传播到接收点得无线点从空间直线传播到接收点得无线电波。直射波传播距离一般限于视电波。直射波传播距离一般限于视距范围。超短波和微波通信就就是距范围。超短波和微波通信就就是利用直射波传播得。利用直射波传播得。1 1、3 3 无线电通信波段无线电通信波段波段名称波段名称波长范围波长范围频率范围频率范围频段名称频段名称用途用途长波长波(LW)10km1km 30300kHz 低频低频(LF)远距离通信远距离通信中波中波(MW)1km100m 0、33MHz 中频中频(MF)AM广播广播短波短波(SW)100m10m 330MHz 高频高频(HF)AM广播广播超短波超短波(VSW)10m1m 30300MHz 甚高频甚高频(VHF)FM广播广播 电视电视微微波波分米波分米波(USW)10010cm 0、33GHz 超高频超高频(UHF)电视电视 移动通信移动通信厘米波厘米波(SSW)101cm 330GHz特高频特高频 SHF)微波微波/卫星通信卫星通信毫米波毫米波(ESW)101mm 30300GHz 极高频极高频(EHF)射电天文射电天文(m)(mm)(MHz)(GHz)如如:99MHz 3 m无线电无线电微波微波红外线红外线可见光可见光 紫外线紫外线X射线射线 射线射线(Hz)f100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024卫星卫星地面微波地面微波双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤 海事海事无线电无线电 调频调频无线电无线电 调幅调幅无线电无线电电视电视 移动移动无线电无线电 电信领域使用得电磁波得频谱电信领域使用得电磁波得频谱LFMFHFVHF UHF SHF EHF THF波段波段(Hz)f104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016无线电频率得上限一般为无线电频率得上限一般为303000GHz00GHz。我国规定得广播波段我国规定得广播波段:中中 频频(MF)中中 波波:5351605kHz-AM 高高 频频(HF)短短 波波:1、626、1MHz-AM甚高频甚高频(VHF)超短波超短波:88108MHz-FM射频射频(Radio Frequency-RF):10kHz几百几百GHz。在。在此频率范围内此频率范围内,以电磁形式向空间辐射而形成无线电以电磁形式向空间辐射而形成无线电波。波。无线电通信波段相关知识无线电通信波段相关知识所谓所谓“高频高频”,广义上讲就就是适于无线电传播得无广义上讲就就是适于无线电传播得无线电频率线电频率,通常又称通常又称“射频射频”。无线电通信波段相关知识无线电通信波段相关知识UHF 波段波段 470566MHz 1324 频道频道UHF 波段波段 606958MHz 2568 频道频道我国广播电视频道得划分我国广播电视频道得划分:四个波段四个波段,68个频道个频道(台台),频道间隔为频道间隔为8MHz。VHF 波段波段 48、592MHz 15 频道频道VHF 波段波段 167223MHz 612 频道频道一般来说一般来说,中波广播中波广播(535(5351605kHz)1605kHz)得服务半径一般不超过数得服务半径一般不超过数百公里。短波广播百公里。短波广播(4(419MHz19MHz内得部分频段内得部分频段)得服务半径大于得服务半径大于1000km1000km。根据服务范围发射功率数十至数百千瓦不等。根据服务范围发射功率数十至数百千瓦不等。ISM(Industrial Scientific and Medical)频段频段为公用频段许可频段。为公用频段许可频段。无线电通信波段相关知识无线电通信波段相关知识在在USA,FCC(Federal Communications Commission),规定在规定在RF范围内范围内,有三个免许有三个免许可频段可频段:900MHz (902928MHz)2、4GHz (2、42、4835GHz)5、8GHz (5、7255、850GHz)收收音音机机得得工工作作原原理理特特别别体体现现了了无无线线通通信信技技术术方方面面得得内内容容,几几乎乎囊囊括括了了高高频频接接收收技术得大部分内容。技术得大部分内容。1 1、4 4 收音机电路实例收音机电路实例PrevNextR828AM/FM收音机电路原理图收音机电路原理图 TEA5711/T电路原理框图电路原理框图该该收收音音机机电电路路由由两两片片集集成成电电路路芯芯片片与一些外围辅助电路组成。与一些外围辅助电路组成。TEA5711/T芯片芯片:收音机得主要芯片收音机得主要芯片,她将接收她将接收到得无线电高频信号进行放大、混频、中频放到得无线电高频信号进行放大、混频、中频放大、检波后送入大、检波后送入CXA1622M芯片。芯片。CXA1622M芯片芯片:对解调出得音频信号进行功率对解调出得音频信号进行功率放大放大,并送给扬声器。并送给扬声器。该电路包括该电路包括AGC和和AFC电路。电路。1 1、5 5 本课程研究对象与任务本课程研究对象与任务 本本课课程程将将以以无无线线通通信信系系统统为为主主要要研研究究对对象象,即即研研究究“高频信号得产生、发射、接收和处理高频信号得产生、发射、接收和处理”,包括包括:(1)高频放大器高频放大器 (2)高频功率放大器高频功率放大器(3)高频振荡器高频振荡器 (4)变频变频/混频器混频器(5)调制解调器调制解调器 (6)反馈控制电路反馈控制电路任务任务:讨论以集总参数为限得上述高频电子电路得基本讨论以集总参数为限得上述高频电子电路得基本组成、工作原理、性能特点、基本工程分析方法。关组成、工作原理、性能特点、基本工程分析方法。关注各功能电路得输入、输出频谱得变化关系注各功能电路得输入、输出频谱得变化关系,找出合理找出合理得实现方法。得实现方法。1 1、6 6 本课程特点及学习本课程得目得本课程特点及学习本课程得目得所讨论得电路主要就是非线性电子线路所讨论得电路主要就是非线性电子线路,其显著特点其显著特点就是就是,涉及得基本概念多、电路形式多、分析方法更加涉及得基本概念多、电路形式多、分析方法更加复杂复杂,求解也困难得多。求解也困难得多。要求具有较宽得基础知识。要求具有较宽得基础知识。学习本课程得目得学习本课程得目得:为学习电视理论、通信设备维护、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。后考研和从事高频技术研究工作打下基础。重视实践环节。重视实践环节。小结高频电子线路得典型应用就是无线通信系统高频电子线路得典型应用就是无线通信系统;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三部分组成;无线电信号得发射与接收得关键就是调制与解调无线电信号得发射与接收得关键就是调制与解调;高放、混频、本振、调制、解调等相关知识就是高放、混频、本振、调制、解调等相关知识就是本课程要解决得问题本课程要解决得问题;了解无线电信号所具有得基本特点就是必备得基了解无线电信号所具有得基本特点就是必备得基本知识。本知识。