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1、高频电子线路,安 颖 2013年8月 ananying,电子线路（非线性部分） 谢嘉奎主编，高等教育出版社，第四版,关于课程的说明,绪 论,先学课程 电子线路的线性部分（模拟电子技术） 相关课程 信号与系统 后继课程 通信原理 课程性质 专业基础课，考试 主要内容 无线通信系统中的基本模拟电路单元,绪 论,研究对象 非线性电子电路在无线通信系统中的应用 课程名称 非线性电子线路 - 电路元件的工作区 高 频 电 子 线路 - 电路的工作频率 通 信 电 路 - 电路的作用,关于授课的几点说明,1、理论学时-40（36）学时；实验-16学时 课内外学时比-2比3 2、交作业时间：每周第一次课上课
2、前，烦请课代表 按学号排好 3、请自觉遵守课堂纪律，保持安静 4、请在课上保持手机的关机状态 5、欢迎大家就课程内容和授课方法多提宝贵意见,绪 论,第一讲 绪 论,1.1 通信技术的发展历程 1.2 无线通信系统的组成 1.3 调制与解调 1.4 超外差接收与混频 1.5 非线性电子电路的作用,绪 论,1.1 通信技术的发展历程,古代：烽火台、驿站快马接力，信鸽，旗语等。 近代：1837年莫尔斯发明了电报，开创了近代通信 的新纪元。 1864年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存 在。 1876年贝尔发明了电话，实现了有线通信。 1887年赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 1895年马克尼首次在几
3、百米的距离用电磁波 实现通信。,绪 论,1901年又完成了横跨大西洋的通信，实现了 无线电通信。 1904年弗莱明发明了电子二极管。 1907年李.德.福雷斯特发明了电子三极管。 1948年肖克莱等人发明了晶体三极管 六十年代开始出现了集成电路。 现代：1978年，美国贝尔实验室研制成功第一代模 拟移动通信技术。 80年代，出现了第二代数字移动通信技术。,绪 论,1G模拟技术时代已成为历史,1G是以美国的AMPS系统和英国改进型系统TACS为代表的模拟蜂窝移动通信网。对应的接入技术是FDMA技术，主要关注语音信号的传输。,2G窄带数字技术时代已到中后期,2G是以欧洲的GSM和美国的IS-95为
4、代表的窄带数字蜂窝移动通信系统。对应的接入技术分别是TDMA和窄带CDMA技术，接收电子邮件或网页。,绪 论,从1996年开始，出现了第2.5代移动通信技术。 2000年，开始研究第三代移动通信技术，我国是以大唐电信集团为代表提出的TD-SCDMA。ITU确定了三个3G通信系统的接口技术标准，即：WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA。,绪 论,CDMA使用码分扩频技术，先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量。,3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电
5、子商务等多种信息服务 。,中国移动通信集团于2008年4月1日起在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛8个城市启动第三代移动通信。并在2008年开始搭建全国性TD-SCDMA网络，2009年全国性TD-SCDMA网络基本建成，2010年以后，开始进行网络优化以及逐步扩容。,绪 论,1.2 无线通信系统的组成,绪 论,基 带 信 号,已 调 信 号,已 调 信 号,基 带 信 号,调 制,解 调,电磁波,远距离传输,信道,信道是连接发送、接收两端的信息通道，也称为传输媒介。通信系统中的信道分为有线信道和无线信道两类。,有线信道主要是传输线，无线信道主要有自由空间、地球表面、海水等媒介
6、。,无线电的频率范围划分为若干个区域，称为波段或频段。,绪 论,40-50Km,沿视线传输,30M300GHz 雷达 微波,距地面50Km 以上,距地面12Km 以下,直射传播,地波传播,天波传播,散射传播,30K3MHz 远距离通信,300K30MHz 广播,30M3GHz 电视 雷达,无线电信号的传播特性,绪 论,在自由空间中 c = f 式中， c 3108m/s， f 为频率， 为波长。,只有馈到天线上的信号波长与天线尺寸可以相比拟时，天线才能有效地辐射和接收电磁波。,语音信号频率为3003000Hz， 1001000km,绪 论,频率越高，天线尺寸越小，可实现性越强。,调制，是一种手
7、段，能够将频率很低的信号“加载”到高频信号上，从而满足天线的要求，提高辐射效率，以实现较小的信号功率传播较远的距离。,调制用调制信号控制载波的振幅、频率或相位, 使其按照调制信号的规律变化。,调制信号,基带信号,低频信号,载 波,高频信号,绪 论,已 调 波 调制后的信号,（模拟信号 数字信号）,1.3 调制与解调,调制方式,QAM,绪 论,调幅振幅调制,用调制信号去控制高频载波的振幅，使载波信号的振幅按照调制信号的规律变化。,模拟调幅,调制信号-连续的低频信号 高频载波-正弦波,绪 论,单音的普通调幅信号的表达式为:,载波信号为,绪 论,单音低频信号为,用低频信号控制载波振幅后，载波振幅变为
8、,叠加后的脉动直流信号,相乘后，载波的频率、相位均不变，但振幅受控。,包络线反映了低频信号的变化,频分复用FDM,信道复用,时分复用TDM,码分复用CDM,电视、广播,绪 论,绪 论,发送机将基带信号经过调制，再对其功率进行放大。 振荡器的频率不同，已调信号的载频就不同。 多组时，即可实现信道的频分复用。,发送机,调制的意义,小信号远距离传输,实现信道的复用,绪 论,绪 论,已调波的解调,解调 是调制的逆过程，它的作用是将已调波信号变换为携有信息的电信号。,在模拟调制中，相应的解调电路是： 调幅（AM）- 检波 调频（FM）- 鉴频 调相（PM）- 鉴相,绪 论,超外差接收方式,接收机,1.4
9、 超外差接收与混频,混频器有两个输入电压，输入信号us和本地振荡信号uL，其工作频率分别为fc和fL。输出信号为uI，称为中频信号，其频率是fc和fL的差频或和频，称为中频fI。,绪 论,混频器的功能,fI=fLfc,绪 论,绪 论,混频器的工作原理,设输入到混频器中的输入已调信号us和本振电压uL分别为 us=Usmcostcosct uL=ULcosLt,绪 论,这两个信号的乘积为,绪 论,经低通滤波后,在信道复用时，对于不同载频fc的信号，调整本振频率fL，可以使中频fI 统一为固定数值，称为超外差的接收方式。,1、高频振荡器 2、高、中、低频放大器 3、混频或变频器 4、调制器与解调器
10、,绪 论,课程主要内容,无线通信系统的基本模拟电路单元,绪 论,线 性：叠加性与齐次性 不失真（频率不变） 非 线 性：失真 线性的元件：电阻、电容、电感 非线性元件：二极管、三极管、场效应管,1.5 非线性电子电路的作用,线性与非线性,频率变换,绪 论,非线性器件的线性区,AB段为非线性元件的线性区。,u,i,0,Q,A,B,绪 论,结论 1、当信号较小并工作在非线性元件的线性区时， 可认为元件为线性元件，信号实现不失真传输。 如二极管的导通状态、三极管的放大状态。 2、当信号较大并超过非线性元件的线性区时，信号 必将失真。如三极管产生的削底与削顶失真。 3、信号产生失真的实质是引入了谐波成
11、分，失真信 号的基频分量即为原信号。,绪 论,实质：频率变换 应用： 1、功率放大。非线性元件与选频网络的共同作用可以实现高效率的放大。 2、波形生成与变换。非线性元件是信号发生器的核心。 3、频率变换。频率由高到低，由低到高的各种变换，通常与滤波器组合使用。,非线性电子电路的作用,练习题,1 画出无线通信收发信机的原理框图, 并说出各部分的功用。 2 无线通信为什么要进行调制？ 3 将,绪 论,在EQ+u1展开成泰勒级数，其中,uEQ+u1+u2,。,带宽为8MHz,非线性失真,信号只能在三极管转移特性曲线的直线部分不失真传输,iB,功率放大器在大信号作用下的失真，依靠窄带滤波器进行还原。,甲类,乙类,丙类,GSM（Group Special Mobile）,时分多址 数字蜂窝网,多址方式：TDMA/FDMA 上行频率：890915MHz 下行频率：935960MHz 载频间隔：0.2MHz 时 隙：8个/每载频 物理信道：1248=992个,用户到基站,无线电信号可以表示为：,式中，c(t)是码型函数；s(f，t)是时间(t)和频率(f)的函数。,绪 论,
