《通信原理ch01_1教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理ch01_1教材（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、绪论刘荣科博士，教授，博导rongke_liu办公室：新主楼F80282339475实验室：新主楼F501-51482339715课程定位与特点承上：电路类:电路分析电子电路I数字电路电子电路I的延伸非线性:非线性电路高频:高频射频电路信号类:信号与系统启下：电路类：集成电路设计等通信类：通信原理数字通信等信号类：数字信号处理课程定位与特点电子信息工程专业核心课程（110）核心课程中最综合最全面和最复杂的课程“最有用、最难学”课程实践性、工程性强软件硬件（欺软怕硬）数字模拟低频高频课程定位与特点教学目标辩证统一的观点(运动)通信电路原理课程是以非线性电路为主，对于非线性电路的分析本身就是一个辩
2、证的问题时变电路与时不变电路在不同频率条件下，同一元件的作用是不同的课程定位与特点教学目标：培养四种观点实践的观点软、硬件实验并重注意实验中数据处理的概念工程的观点误差的概念近似的概念答案的非唯一性(条条大道通罗马)折中(中庸)课程体系实践观点工程观点辩证观点系统观点考核项作业：课堂上布置的为巩固讲课内容的习题，每人必须独立完成，每周交一次，交给有关老师。（20分）EDA：每章均布置若干PSPICE和MATLAB的分析练习题，每人必须独立完成。本学期安排两次上机时间，主要用于检查和面试。上机检查结束后，提交EAD作业的小结。（可以电子邮件提交）（10分）考试：闭卷考试（50分）实验：实验中心统
3、一安排，要求完成实验和实验报告（20分）加分项综合性研究：提供若干综合性研究课题，以课代表和学习委员为召集人，各班组成12个课题研究小组（每组23人），按分工进行研究，写出研究报告。研究成果将安排时间进行交流或单独组织答辩。课堂讨论：安排两次课堂讨论，主要目的是建立系统概念和数字通信的EDA分析。讨论方法是：有讨论提纲，各班有分工，课堂讨论时各班有重点发言。9笫1章绪论1.1通信系统的基本概念1.1.1通信系统的组成与分类1.1.2通信系统的基本特性1.1.3通信系统的信道1.1.4通信系统中的信号1.1.5通信系统中的发送与接收设备1.2信号传输的基本问题1.2.1信号通过线性系统1.2.2
4、信号通过非线性系统1.2.3干扰1.3通信电路的基本形式10通信系统实例通信系统实例：家庭：家庭信息网络信息网络3cupsflour1cupgratedchocola.电话通信便携电脑带无线接口的电脑无线头盔儿童监护台式电脑卫星天线PSTNxDSL冰箱数据板手持式控制器电缆电缆调制解调器声控玩具TalkingTeddy1.1.11.1.1通信系统的组成通信系统的组成与分类与分类无线通信系统演进is95GSMTDMAPDC2G9.6-14.4kbpscdma1xGPRS2.5G64144kbpsWLANWPANB3G384kbps-20MbpsAlwaysBestConnectedEDGEWCD
5、MAcdma20003G384kbps-2Mbps4G100MbpsNewair-interfaceAdhocnetworksWMANVirtualRealityAlwaysBestConnectedOpticalNetworking1213通信系统的组成框图14通信系统的分类按通信调制方式来分：数字通信与模拟通信；按信道中传输的信号来分：基带信号通信与载波信号通信；按传输信道来分：有线通信、无线通信、光通信；按信号传输的方向来分：单工、双工、半双工。15以射频集成电路为核心可以形成的电子产品（低端产品）16以射频集成电路为核心可以形成的电子产品（中间产品）17以射频集成电路为核心可以形成的电
6、子产品（高档产品）发展趋势高频化宽带化集成化数字化191.1.2通信系统的基本特性一、传输距离一、传输距离传输距离是指信号从发送端传输到达接收端并能被可靠接收的最大距离。传输距离与什么因素有关？与通信体制有关（有无中继）。无中继的无线通信（从基站到移动台，从发射机到接收机）发送端的信号功率；信号通过信道的损耗；信号通过信道时混入各种形式的干扰和噪声；接收机的接收灵敏度。20二、通信容量通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。已调信号所占有的频带宽度：国际规定电话信号的频带是3003400Hz；中波调幅广播（535KHz1605KHz），广播电台每个已调信号占有的频带宽度是9KHz；调频
7、广播（88MHz108MHz），最小频带宽度是200KHz；我国采用的电视图象信号的频带是08MHz。信道多址复用的方式：频分复用（FDMA）；时分复用（TDMA）；码分复用（CDMA）。21三、信号失真度信号失真度指的是接收设备输出信号不同(失真）于发送端基带信号的程度。产生信号失真的原因：信道特性不理想；对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。22四、抗干扰能力信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，使接收机输出信号的质量下降。提高通信系统抗干扰能力的技术：提高通信系统的抗干扰能力；选用高质量的调制和解调电路。可做到：任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信。231.1.3
8、通信系统的信道一、衰减特性：信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号能量被衰减的程度。二、工作频率范围：不同的信道具有不同的工作频率范围。（参考表1.1.1）。三、频率特性：信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内，当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减和附加相移是不同的。四、时变与时不变特性：在某些信道中，信道的传输特性是随时间变化的。例如：无线信道。五、干扰特性24表1.1.125表1.1.1（续）在雷达和常规微波技术中，常对微波波段中的一部分做更细的划分，并用不同的拉丁字母表示它们，现附表如下：电波传播方式直射传播绕射电离层的折射和发射27移动通信中信道的特殊问题选择性衰落（频域）
9、和延时扩展（时域）：多径传播：到达接收点的信号，除直射波外还有多个反射波和散射波。产生选择性衰落和延时扩展。选择性衰落：使不同频率的信号产生不同的衰减特性，产生失真。延时扩展：延时扩展对高速数据传输影响很大，产生码间干扰（ISI）。多卜勒频移：在高速移动情况下接收，还要考虑多卜勒频率的影响。在城市环境中，移动情况下的无线传输信道的传输特性是十分恶劣的。281.1.4通信系统中的信号基带信号传输：信号频带：在通信系统中被传输的信号，一般情况下都不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号所占有的频带宽度。举例：对电话来说，它强调可懂度，而不要求
10、音色等。国际规定电话信号的频带是3003400Hz；我国采用的电视图象信号的频带是08MHz等。定义：称这种直接表示原始信息的电信号为基带信号。直接传送基带信号称为基带信号传输。电话电缆可传输电话基带信号。视频电缆可传输电视基带信号。291.1.4通信系统中的信号（续1）载波信号传输：调制技术：当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作频率范围内；举例：为了实现中波广播可以利用调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率附近。这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。301.1.5通信系统中的发送与接收设备缓冲级倍频器放大级调制器高频功放振荡器
11、低频功放低频放大调幅发射机方框原理图波形2波形1波形331超外差接收机方框原理图高频放大混频器中频放大解调器低频放大输入回路自动增益控制本地振荡器32发送与接收设备小结超外差接收机原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高稳定的中频放大器容易实现。中波调幅广播中频是465KHz。电视图象信号的中频是38MHz。发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够高的选择性（区分不同已调信号的能力）。自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候，接收机能
12、得到相差不多的信号。由于是采用无线调制传输，所以在发射机端有调制过程，在接收机端有解调制过程。33发送与接收设备小结（续1）零中频接收机原理：超外差接收机的优点：容易得到足够大而且比较稳定的放大量；具有较高的选择性和较好的频率特性；易于调整。缺点：电路比较复杂；除了有用信号外，还存在位于镜象频率处的无用信号的干扰。（有一次变频和二次变频方案）零中频接收机原理：将有用信号直接变换到基带，即选择中频频率为零（直接下变频方案）。采用正交解调技术。优点：没有镜象频率干扰；电路便于集成。缺点：有用信号和本机振荡信号之间的耦合（泄漏）。341.2信号传输的基本问题1.2.1信号通过线性系统：在通信设备中，
13、属于线性系统的电路有线性放大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制电路等。理想线性系统的幅度频率特性：相位频率特性为线性函数，在本例中，若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真，但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。351.2.2信号通过非线性系统在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。电路种类与形式很多，应用很广泛。因此，研究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中是很重要的。信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量。例：设非线性输出输入特性和输入信号分别是：则输出
14、信号有：直流分量；基波分量和谐波分量；组合频率分量。361.2.3干扰n信号在传输过程中，不可避免地会受到各种无用信号的干扰，这些干扰是限制通信系统性能的主要因素。热噪声：自由电子的无规则热运动与晶格碰撞，产生热噪声。存在于所有的电子器件和传输信道中。电路工作时产生的干扰：我们利用器件的非线性，产生需要的频率分量，但是同时也会产生不需要的频率分量，若滤除不干净就会形成干扰。371.3通信电路的基本形式及它们之间的联系模拟电路：输入输出皆是模拟信号，处理的也是模拟信号。电路特性可用代数方程或微分方程表示，求解用拉氏变换。抽样数据电路：输入输出皆是离散的时间序列信号。电路特性可用差分方程表示，求解用Z变换。数字电路：数字电路处理的是数字信号。模拟信号经时钟信号抽样，得抽样信号。抽样信号经量化、编码就得数字信号。38习题11在城市环境和移动情况下，多径传播和多卜勒频率给接收信号带来什么影响？2线性和非线性系统所产生的失真有什么本质差别？3信号通过非线性系统的失真能否用另外的线性或非线性系统进行补偿？
