高频ppt讲义

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1、高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 宫 芳 高频电子线路哈尔滨工程大学 1.本课程研究的对象和范畴 2.无线电发送设备的组成和原理 3.无线电接收设备的组成和原理 4.无线信道及传播方式 5.本课程的特点和学习方法 第一章 绪 论 主要内容 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 一、研究对象 通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的 功能、原理和基本组成。 二、研究范畴 高频：指本课程所讨论的频率范围是几百KHz几百MHz 第一节 高频电子线路课程的 研究对象 有源器件的极间电容不能忽略，而且研制高 频电路时必须考虑电路的分布参数对电路特性 的影响。 高频电子线

2、路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 无线电波的频段划分 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 1、功能：指基本电路能够完成的信号传输、信 号变换和信号处理的具体工作任务。 2、功能电路的功能表示形式 输入信号和输出信号的数学表达式表示法 输入信号和输出信号的波形表示法 输入信号和输出信号的频谱表示法 三、高频功能电路 3、功能电路的组成 可以用不同的器件和不同的电路形式构成。 其功能不会因不同器件或不同的电路形式而 改变。 大规模集成电路通常是由多个不同功能电路 组成的。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 三、通信系统 1、什么是通信系统？ 实现信息的传输所需的设备总

3、和称为通信系统。 2、通信系统的组成和方框图 信 息 受 信 者 输 入 变换器 输 出 变换器 发送 设备 接收 设备 传输 信道 通信系统的组成方框图 噪声源 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 信 息 受 信 者 输 入 变换器 输 出 变换器 发送 设备 接收 设备 传输 信道 噪声源 一个通信系统应由输入变换器、发送 设备、传输信道、接收设备和输出变换 器五个基本部分组成。 通信系统的组成： 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 输入变换器：将非电量变换为电信号（基带信号）。 发送设备： 将基带信号变换为适合信道传输的频带信号。 信号变换（调制） 主要有两大任务

4、 信号放大（电压放大和功率放大） 信 息 受 信 者 输 入 变换器 输 出 变换器 发送 设备 接收 设备 传输 信道 噪声源 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 接收设备：将传输过来的信号进行处理,恢复出原基带信号。 主要任务 将信道传送过来的信号进行处理， 恢复出基带信号（解调） 选择有用信号，抑制干扰信号 输出变换器：将接收设备的电信号转变成原来传送的信息。 传输信道： 信号传输的通道（传输媒介）。 有线信道：平行线、同轴电缆和光缆 无线信道：自由空间、水 u噪声源：信道中的噪声和分散在发送、接收系统中的噪 声的集中表示。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 3

5、、通信系统的分类 按所用信道可分为：有线通信系统和无线通信系统 按通信方式可分为：单工、半双工、全双工。 按传输的基带信号可分为：模拟通信系统和数字通信系统。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 发端收端信 道 收端 收端 发端 发端 信 道 收端 发端 发端 信 道 信 道 收端 单工 通信 半双工 通信 全双工 通信 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 模拟通信系统 n发送设备的主要功能是将需传送的模拟基带信号经调 制转换成适合信道传送的高频调制信号； n接收设备的主要功能是将接收到的高频调制信号经变 频、放大和解调还原成原始的电信号。 n所谓模拟信号是信号的参数取

6、值隨时间连续变化的波 形信号。 发送设备接收设备 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 数字通信系统 n它与模拟通信系统的主要区别是在发送设备的调制 器前有编码器，在接收设备的解调器后有译码器。 送给调制器的是经过信源編码器和信道编码器处理 过的数字基带信号，它是离散取值的脉冲信号。 n译码器则是编码器的逆过程。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 本节总结： u通信系统中的发送设备和接收设备中的有关高频功 能电路才是高频电子线路的研究对象。 u了解通信系统的组成、原理及分类 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第二节 无线电发送设备的 组成与基本原理 一、无

7、线电发送设备的原理 1、基本任务：无线电发送是以自由空间为传输信道，把需要 传送的信息(声音、文字或图象)变换成无线电波传送到 远方的接收点。 输入变换器 发射机 信息 高频电流电磁波 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 4、基带信号直接发送 存在两个缺点 很难实现多路通信。 要求有很长的天线，在工艺及使用上都是很困难的 。 3、基带信号的特点 u不同的原始信息占有不同的频带宽度 u基带信号占有的频带属于低频范围。 2、信息传输的基本要求: 希望传送的距离远 要能实现多路传输，且各路信号传输时，互不干扰 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 模拟调制:振幅调制(AM) 频

8、率调制(FM) 相位调制(PM) 调制的定义:载波调制是用需传送的信息（基带信号） 去控制高频载波振荡信号的三参量之一，使其随需传送的 信息成线性关系变化。 5、载波调制传送方式 数字调制:振幅键控(ASK) 频率键控(FSK) 相位键控(PSK) 调制方式 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 二、无线电发送设备的组成(以调幅广播为例) 1、组成方框图 缓冲器 高频 放大器 AM 调制器 高频功率 放大器 主振器 低频功率 放大器 前置 放大器 声电 变换器 l低频部分：声电变换器、前置放大器、低频功率放大器 l高频部分：主振器、高频放大器、调制器、高频功率放大器 l发射天线 高频

9、电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 2、信息传输的过程 主振器产生的高频振荡信号经缓冲或倍频,并通过 高频电压放大后作为高频载波电压送给振幅调制器。 声音信号由声电变换器转换为电信号(基带信号), 经过放大后送给低频放大器。 调制器将送来的高频载波信号和基带信号 进行 调制, 产生调幅波,通过高频功率放大、经天线以电 磁波形式辐射出去 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第三节 无线电接收设备的 组成与基本原理 一、无线电线电 接收设备设备 的原理 1、基本概念：无线电接收过程正好和发送过程 相反，它的基本任务是将通过天空传来的电 磁波接收下来，并从中取出需要接收的信息 信

10、号。 2、解调：解调是调制的逆过程。即从已调波中 恢复出原基带信号的过程。和模拟调制相对 应，也分为三种：检波、鉴频和鉴相。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 特点： 电路简单 接收灵敏度太差，选择性也差，很少直接采用。 二、直接检波式接收机 选频 回路 检波器 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 三、直接放大式接收机 特点： 灵敏度较高，输出功率也较大，特别适用于固定频率 的接收。 在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂。 高频小信号放大器的整个接收频带内，频率高端的 放大倍数比 低端要低。 选频 回路 检波器 高 频 放大器 低频电 压放大 低频功 率放大 高频电子

11、线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 四、超外差接收机(以调幅广播为例) 1、组成方框图 混 频 中频 放大 检 波 低频电 压放大 低频功 率放大 本机 振荡 高频小 信号放 大 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 2、主要特点 超外差接收机由于有固定频率的中频放大器，它不仅可 以实现较高的放大倍数，而且选择性也很容易得到满足。 可以同时兼顾高灵敏度与高选择性. 电路比较复杂，且存在一定的干扰。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第四节 无线信道及传播方式 无线信道: 自由空间、地球表面、海水 传播方式：不同信道有不同的传输方式，相同的 媒介对于不同频率的信号，传

12、输方式也不同。 例如：在自由空间媒介里，不同频率的 电磁波却有着不同的传播方式 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 一、无线电波的频段划分 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 n特点：传播性能稳定可靠，但由于地面不是理想的导体有能量 的损耗。主要用于长距离通信、导航和广播。 四、无线电波主要传播方式 电波沿着地球弯曲表面传播，示意图如图所示 1、绕射传播（地波） 地波（绕射）传播 天波（反射和折射）传播 直线（视距）传播 电波在无线信道中传播 的主要方式可分为三种： 适合频率f： 1.5MHz以下 (为200m以上)的中长波。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程

13、大学 n特点：电离层的特性受多种因素的影响，因此通信的稳定性 较差，但传播距离远。主要用于广播、船舶通信、和飞行通 信。 利用电离层的折射和反射来实现传播，示意图如图所示。 电离层 电离层 2、折射和反射传播（天波） n适合频率f： 1.5MHz30MHz （10m200m)的短波 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示。 特点：这种传播的距离只限制在视距范围内 （也叫视距传播） 增高天线可以提高直线传播 的距离。 3、直线传播（空间波） 适合频率f： 30MHz以上 (波长为10m以下) 的超短波。 高频电子线路 退出下页上页首页

14、哈尔滨工程大学 通信卫星下行频率 4GHz 上行频率 6GHz 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的 频率（波长），长波信号以地波传播为主。中波 和短波信号可以用地波和天波两种方式传播，而 中波以地波为主，短波以天波为主。频率较高的 超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直 射传播。 总结 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 u本课程的特点及学习方法 特点： 电路的工作频率高 器件的非线性工作 电路的功能种类繁多 工程性和实践性很强 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 本课程以“模拟电子线路”和“信号与系统”为先修课

15、程， 因此一定要牢固掌握模电中的基本概念、电路原理、组成和 分析方法以及信号中的傅立叶频谱分析方法，才能进一步学 习好本课程。 学习方法 对非线性电路进行严格的数学分析是非常困难的，本课程 采用工程上的近似分析方法，如折线法和幂级数法等 本课程工程性很强，因此各种功能电路的理论学习必须 和实验结合起来。 要带着“系统”的观点来看待每一个“功能电路”弄清 楚其在系统中的位置和作用。 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 本课程参考资料 阳昌汉 主编 .高频电子线路学习指导. 高等教育出版社 2006. 阳昌汉 主编 .高频电子线路学习与解题指导. 哈尔滨工程大学出 版社 高吉祥 主编.高频电子线路. 电子工业出版社 2003. 于洪珍 编著.通信电子电路. 清华大学出版社 2005. 顾宝良 编著.通信电子线路. 电子工业出版社 2002. 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 高频电子线路哈尔滨工程大学