【通信电路与系统】期末复习提纲.doc

《通信电路与系统》期末复习提纲
课程复习宏观要点
（一）学好这门课的关键是首先能够建立正确、牢固的电路概念（物理概念）。要求对电路工作原理的理解、对分析公式的理解。
（二）务必建立“非线性电路”相关概念。非线性电路与以往所学的模拟电路课程中的线性电路分析方法截然不同，务必注意非线性系统分析方法的运用。
（三）要建立信号“频率变换”或“频谱搬移”的清晰概念。明确用硬件实现信号频率变换非得借助“非线性电路”不可。
（四）电路的“线性”与“非线性”存在着对立统一关系，如混频电路中介绍的“时变参量分析法”、锁相环路中的“线性分析”等就是这种关系的集中体现。
（五）不同的知识点应该做到融会贯通。
（六）应通过一定量的习题强化各种电路物理概念的正确灵活运用。正确牢固的物理概念是把复杂问题简单化的钥匙。

第一章 通信概论
1、明确常规通信系统的基本组成及各部分的基本作用
2、掌握模拟与数字通信的基本概念
3、了解通信的主要方式：基带/频带；TDM/FDM；单工/半双工/全双工等
4、了解信道性质：有线/无线；恒参/变参
5、熟悉比特速率与码元速率的关系：二进制与多进制码率的对应关系
（1）比特速率：信息速率，单位：bit/s
（2）M进制码元（符号）速率：不同进制符号的符号速率，单位：波特
（3）当0、1等概率时，二进制码率数值上等于比特率
（4）当M进制编码由二进制编码产生，二者的码速率关系：
6、熟悉信息和信息量的基本概念，会计算信源熵，明确信息输出最大熵的条件。
7、了解信道容量的基本概念。

第二章 谐振功率放大
1、LC并联谐振回路（各电路的基础）
【要求】
（1） 熟悉LC并联回路的阻抗频率特性（包括幅频与相频特性），掌握谐振与失谐的判断及各自属性，理解回路空载与有载的概念；
（2） 能熟练计算振荡频率，谐振电阻、品质因数Q、3dB通频带。重要的关系式为：
； ； ；；
其中：为空载谐振电阻，为有载谐振电阻，为回路外负载电阻；
为空载电感品质因数；为有载电感品质因数；
为回路通频带宽度；为回路谐振频率。
2、放大效率问题
（1）明确功率放大必须注重效率。
（2）掌握甲、乙、丙类放大器工作状态的定义；工作状态与放大效率的关系。
（3）了解丙类工作状态放大效率高的基本原因。
3、丙类放大器的几个特点
（1）熟悉偏置特点，输出电流波形特点（负偏/余弦脉冲，付氏级数分解）。
（2）理解电压波形放大不失真的条件（准线性放大的概念）。
（3）理解负载特点：LC回路为负载的选频谐振放大方式。
4、丙类功放特有的三种工作状态
（1）掌握临界、欠压、过压三种状态的定义（注意与甲、乙、丙分类的差别）
（2）了解影响三种状态之间转化的因素，电路特性，具体应用等。
5掌握电路参数的一般计算
（1） 输出功率 （2）电源功率 （3）效率
【例】丙类谐振功放处于临界工作状态，负载回路调谐于，谐振电阻，Vcc＝24V，功放管集电极电流为（A）。求：（1）功率放大器的输出功率；（2）集电极效率。
解：（1）
（2）
6、关于已调波放大
明确不失真、高效率地放大AM或FM波时，各应使用哪类放大方式？
7、了解耦合电路的功能、临界状态的最佳负载
理解谐振功率放大器耦合电路的作用（调谐选频+阻抗匹配）

第三章 振荡电路
1、正反馈振荡起振与平衡原理
（1）理解正反馈振荡的物理概念，振荡器的性质
（2）理解起振条件（振幅条件、相位条件）
（3）理解平衡条件（振幅条件、相位条件）
（4）理解软激励状态/硬激励状态（实际为丙类工作）
2、三点式振荡器及其电路组成原则
（1）理解三点式振荡器电路形成正反馈的机理，熟练掌握该电路的组成原则，会判断是否满足起振的正反馈相位条件。
【三点式振荡器的电路原则】
与射极相连的是同性电抗原件，与其他两极相连的均为异性电抗元件。
（2）掌握基本型三点式振荡电路，特别是考比兹电路的组成特点。
（3）熟练掌握和运用“高频交流等效电路”的画法原则。
（4）熟练观察振荡器组态（确定输出端与反馈端）；能根据给定的回路元件参数熟练估算三种组态下的三点式振荡器的振荡频率、反馈系数、主放大器电压增益，特别注意起振时应满足：。
3、频率稳定度改进1：三点式振荡器基本型（考比兹）→改进型（克拉拨/西勒）
（1）了解影响频稳度的主要电路因素、改进措施。
（2）理解掌握改进型电路（克拉拨/西勒电路）的电路组成特点。
（3）熟练掌握和运用“高频交流等效电路”的画法。
（4）熟练判断振荡器的组态；能根据给定的回路元件参数熟练计算三种组态下的三点式振荡器振荡频率、反馈系数、主放大器电压增益的参数值。
4、频率稳定度改进2：三点式LC改进型→晶体振荡器
（1）理解晶体的等效电路与基本频率特性
（2）掌握两种类型晶振的电路特点，理解晶体的两种等效作用：
【在串联型晶振中】晶体等效为振荡频率上的短路元件。
【在并联型晶振中】晶体等效为高Q值电感元件。
（3）两种类型的晶振电路（并联/串联型）的基本特点
（4）基音与泛音晶振涉及的概念，理解泛音晶振所采取的电路措施（LC回路的作用机理）

【例】变容二极管直接调频器原理电路如图，分析时忽略晶体管分布电容。
（1）画出高频等效电路；
（2）求振荡器的反馈系数；
（3）若的电容值在范围内变化，求该电路振荡频率范围；
（4）若使振荡器能满足自激的振幅度条件，主放大器电压增益至少为何值？

解：（1）交流等效电路为

【说明】：由等效电路可以看出，调频器中振荡器部分显然为共基组态的电容三点式振荡器。组态一旦判断正确，就可以准确定位放大器的输出端（c-b端）和反馈端（e-b端），也就可以顺利确定反馈系数。
（2）
（3） ；
时，，
时，，
（4）振荡器自激振幅度条件为，则主放大器电压增益。
5、思考问题
【1】某LC振荡器电路如下图。
（1）画其高频等效电路；（2）振荡频率？（3）起振时主放大器电压增益？
10pF
10pF
0.5μH
22μH
22μH
5pF
2.2pF
8.2pF
20pF
4.7kΩ
3kΩ
1kΩ
300Ω
0.033μF
0.033μF
+Vcc

第四章 幅度调制、解调和混频电路
[模拟AM部分]
1、调制/解调的概念
理解调制、其必要性、其实质；解调的必要性
2、幅度调制原理
（1）熟悉普通AM，DSB-AM，SSB-AM，VSB-AM的频谱结构
（2）掌握普通AM波和抑制载波的AM波的时域波形特点与数学表达，注意调制度应保证：0与实现前提、同步检波器的组成结构
（3）熟练掌握二极管包络检波器原理和电路分析方法，熟悉其电压传输系数Kd和输入电阻Ri的含义，并会熟练计算。
（4）掌握二极管包络检波器中的惰性失真、负峰切割失真产生的原因，及其克服条件
4、举例
【例1】二极管包络检波器如下图所示。输入电压为
（V）
试求：（1），若检波不出现惰性失真，电容C最大为何值；
（2）若，回路空载品质因数，初级与次级线圈匝数比，求回路的带宽；
（3）二极管正向导通电阻为100Ω时，负载电阻R上的电压uo表达式？
（4），负载电阻R上的电压uo近似值？

解：
（1）根据：，则有
（2）因为：
所以：
回路空载谐振电阻为
有载谐振电阻为
有载回路品质因数为
回路3dB带宽为：
（3）因为：
所以：导通角

（4）因（V）为等幅波，且由第（3）问求得，则负载电阻R上的电压的近似值为

【说明】大信号检波时，只要满足，与外输入波形无关。因此无论第（3）问的调幅波输入还是第（4）问的等幅波输入，不变；输出电压是低频或直流电压，且只比例于输入振幅包络电压值（比例系数为）。

[混频部分]
5、混频及其作用
理解混频（上、下混频）的作用、实质；混频与调幅的联系与区别
6、叠加型混频器的分析与计算
（1）掌握时变参量分析法（有关概念、参数和方法应熟练掌握）
（2）掌握幂级数分析法
（3）熟练计算叠加型混频器的变频跨导gc、中频电流iI(t)、中频电压uI (t)
7、混频中的干扰
（1）理解组合频率分量的概念
（2）掌握寄生通道干扰产生条件，中频与镜频干扰的性质及产生条件
（3）掌握干扰哨叫性质及产生条件
8、举例
【例2】在叠加型晶体三极管混频器中，晶体三极管转移伏安特性为
，且（），
中频角频率。
（1）试求混频器的变频跨导，集电极电流中的中频电流分量幅度
（2）当转移伏安特性为时，变频跨导改变吗？
解：
（1）

（2）当转移伏安特性为时，

，显然已改变。
【说明】转移伏安特性中的四次方项将影响变频跨导，注意到下列三角公式：

第五章 角度调制原理
1、角度调制原理
（1）熟知FM与PM的定义，FM与PM的联系与区别
FM波: PM波:
（2）掌握FM波时域表达与谱结构；调频指数、带宽与平均功率计算
2、FM电路原理
（1）理解变容二极管直接FM电路与晶体FM电路工作原理
（2）理解间接调频原理；了解单变容二极管间接调频电路工作原理
3、鉴相
（1）理解鉴相原理（同频比相）及其鉴相特性、鉴相灵敏度
（2）理解乘积型鉴相器结构和工作原理
4、鉴频
（1理解鉴频原理、鉴频特性与鉴频灵敏度
（2）熟悉斜率鉴频与相位鉴频原理
5、思考题
【1】调制电压（V）对载波（V）进行角度调制，若其最大频偏为(rad/s)，试求：
（1）已调波为调频波的数学表达式；（2）已调波为调相波的数学表达式。

第六章 锁相环路
1、锁相环路组成及其特点
（1）明确锁相环路的反馈控制量，各个组成环节作用
（2）熟知锁定时环路输入与输出之间无稳态频差，只有恒定稳态相差
（3）了解环路的性能特点：宽带频率跟踪、窄带BPF、低门限鉴频
（4）理解环路方程的物理意义
（5）理解环路对输入电压相位传递的低通作用
2、线性分析
（1）环路线性化条件
（2）闭环传递函数H(s)、误差传递函数He(s)定义
（3）环路对信号相位的传递特性（低通特性）
3、稳定性
熟知环路稳定性结论（一阶、二阶、高阶环）
4、非线性分析
（1）理解锁定状态，失锁状态，频率牵引的物理过程
（2）了解同步带与捕捉带的定义和测量方法
5、锁相环应用
理解锁相接收机、锁相鉴频、同步提取、锁相频率合成的基本原理
会分析计算锁相频率合成的频率合成关系与主要指标

第七章 模拟通信系统设计
1、模拟AM与FM系统信号带宽与抗噪声性能对比
通过FM和AM波带宽、抗噪声性能比较，理解带宽换信噪比的原理
2、接收机中的干扰与噪声
（1）了解噪声分类（元器件噪声、内部与外部噪声）
（2）理解额定功率与额定功率增益概念
（3）掌握噪声系数定义与计算
（4）掌握接收灵敏度的概念与计算
（5）理解噪声温度的概念
（6）了解AGC、AFC的基本原理
3、举例
【例1】已知无线接收机组成如下图所示。接收系统输入端阻抗匹配，输入阻抗为，接收机通带宽B=1MHz。玻耳兹曼常数 (J/K)、热力温度 (K)。
试求：（1）接收机总的噪声系数。
（2）输出端时，求接收机灵敏度(dBm)和最小可检测电平()。

解：（1）
（2）

接收灵敏度：

最小可检测电平：
【例2】 LC回路如右图所示电感品质因数Q0=50，L/C=400，信号源内阻Rs=1kΩ。试求该回路工作于谐振状态时的噪声系数F(dB)。
+
-

解：回路的谐振电阻为

因在无源电路中，L、C不产生热噪声，且回路谐振时电抗抵消，则从输出端向左看的等效输出电阻为

回路输出端开路电压为：
回路输入、输出额定信号功率分别为：及
回路谐振时的额定功率增益为：
噪声系数为：

第八章 模拟信号数字化
1、模拟信号的数字化过程：抽样、量化、编码
2、抽样定理（低通和带通抽样定律应用）
会判断信号类型（低通型还是带通型），掌握带通型信号的抽样定理计算
3、均匀量化
了解量化原理量化噪声，量化信噪比的定义，理解均匀量化的弊病
4、非均匀量化
理解压缩/扩张原理，熟知13折线A律编码规则
5、PCM原理
熟知抽样频率fs、量化间隔数Q、编码长度n、码速率Rs的关系
6、增量调制原理
了解工作原理，掌握不产生过载的阶梯波速率、码率的关系
7、思考问题
【1】对带宽80kHz～100kHz的基带模拟信号进行数字化并传输。
（1）若采用二进制PCM编码，要求量化信号噪声功率比大于40dB，求不失真的最低抽样频率及其二进制码速率。
（2）若二进制基带等效信道幅频特性的滚降系数时，求信道带宽。
（3）若抽样频率不变，求的调制信号码速率；假设中80kHz～100kHz的所有频率分量幅度相同，问哪个频率最容易在调制时产生过载？

第九章 数字基带传输系统
1、基带传输的概念和系统组成
2、基本码型和传输码的概念
掌握NRZ码、RZ码、差分码、Manchester码、AMI码、HDB3码的定义、了解各自谱结构的特点，以及产生方法
3、基带数字信号的功率谱
理解信号功率谱中的离散谱和连续谱特性，掌握谱零点带宽计算
4、无码间干扰传输系统
理解码间干扰概念，掌握二进制基带传输系统无码间干扰条件的计算
5、抗噪声最佳判决准则
了解最小错误概率准则，最大似然准则及其应用条件
6、思考问题
【1】现有10路话音基带信号（上限频率4kHz）需要传输。试求：
（1）采用FDM的单边带AM方式传输时，10路信号占用的最小带宽值？
（2）采用TDM的PCM方式传输时，每路信号的抽样频率最小值?如每路抽样后的量化值采用8位二进制编码，则二进制码速率为何值？
（4）二进制码速率不变，无码间干扰二进制基带系统具有升余弦幅频特性，则该信道的带宽值？其频带利用率是何值？
【2】已知某二进制信源输出信源码的码元宽度。
（1）在下图中，分别画出与信源码对应的
●双极性双相码（即Manchester码）波形
● AMI码波形非零符号宽度同信源码的码元宽度）
●双极性传号差分码波形

信源码
1
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0

双相码 0

AMI码 0

传号差分码 0

（2）若采用无码间干扰的二进制基带系统传输上述双相码，基带系统频率特性的滚降系数，求频带利用率和信道带宽(MHz)。
（3）若采用8PSK调制方式传输上述信息码，求该8PSK信号带宽(MHz)。

第十章 数字频带调制
1、数字频带调制的概念
理解频带传输与基带传输的异同
2、信号星座图和最小信号距离的概念
了解fs星座图的含义，理解最小信号距离对于信号抗干扰能力的关系
3、二进制键控系统
（1）理解2ASK/2PSK/2FSK的产生、解调方法，掌握带宽的计算
（2）理解2PSK与2DPSK系统组成上的联系与区别
（3）了解几种键控信号抗干扰性能差异（对误码率分析不做要求）
4、多进制数字频带调制原理：
Q
I
（1）掌握QPSK正交调制的工作原理和分析
（2）掌握多进制与二进制数字频带调制信号码速率、带宽之间的关系
5、举例
【例】用正交调制产生QPSK信号的复平面星座图如题图(a)所示。若QPSK调制器输入的二进制信息序列为。
在下列图(b)中，请对应画出QPSK正交调制器中同相分量和正交分量波形。

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