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1、教师：陈雅琴 电子工程系电路与系统教研室 （无6年级 2008.92009.1） 通信电电路 1 左渝博士： 辅导辅导 :无61、无610、无611 及05年级级 皮燕燕博士： 辅导辅导 : 无62、无63、无65、无66、微6 祁楠 博士： 辅导辅导 ：无64、67、68、69、基应应61、材63 通信电电路课课助教 2 1通信电路原理学习指导书陈雅琴、李国林 高教出版社 2电子线路非线性部分 第四版 谢嘉奎等编 高教出版社 射频通信电路陈邦媛编著 科学出版社 高频电子线路第三版 张肃文、陆兆熊编 高教出版社 The Design of CMOS Radio-Frequency Integr
2、ated Circuits, Thomas Lee , Cambridge University Press,1998. （2004, 2nd Edition） 射频电路设计-理论与应用美 王子宇 张肇仪等译 电子工业出版社 7. *Digital Radio Systems on A Chip A Systems Approach Charles Chien Rockwell Science Center 参考书书 3 本课程内容 o 讨论通信系统中关于信号传输的技术与电路 图图1、通信系统简统简 化框图图 4 本课程内容 o 主要包括以下几方面： 1、信号的放大。指频带信号的电压放大（小信
3、号LNA）、 噪声，与功 率放大（大信号PA）。 2、信号的滤波。（各种滤波器） 3、非线性分析方法 4、信号的频率变换。（混频、 倍频、调制与解调等）。 5、正弦信号的产生。主要是指如何产生预定频率的正弦 信号。包括正弦波振荡器,频率合成器等. 6、反馈控制电路: AGC、AFC、PLL 5 本课程特点及要求 u学习本课程需要的基础知识: 模拟电路；数字电路；信号与系统；电路分析；CAD工具 (Pspice,Matlab) 二、本课程特点： 概念多，内容广（线性、*非线性）；原理性、工程性（尽量 避免理论推导，合理近似）、实践性（重应用）强。 建议： 抓住基本工作原理，基本分析方法和基本电路
4、结构；掌握概念 的应用和功能的实现。 多实践，不断积累经验。 6 本课程特点及要求（续） 三、课程要求 u掌握基本要求（每个模块的工作原理，分析方法，典型电路结 构，实现及应用）；学会运用CAD工具；建立通信系统概念 ；激发学习兴趣。 u把好三个关：课前预习；课上认真听讲，尽可能记笔记；课后 及时复习、按时独立完成规定作业. u交作业： 一般习题1次/周，CAD 1次/月（运行结果、分析 总结，各50） 交作业时间：每周三由课代表交中央主楼917房间. *平时成绩25分（作业抄袭0分，迟交每周扣0.5分；课堂抽查 ） u积极选做综合性研究 课题（23人一起做），积极参加课堂 讨论（另加分）。
5、7 四、本课程教学安排 （1）学时分配：1（1）、2（2）、3（2）、4（3）、 5（3）、6（5）、7（4）、8（1），*复习（1）本学期无 期中考试，无实验。 （2）习题课：34次（课外，利用双周星期三或其他时间） （3）答疑：每周四下午2：305：30？地点：中央主楼917 网络学堂开放课程讨论区 附录: 综合性研究课题参考目录 1）用PSpice、MATLAB或其他CAD工具设计模拟滤波器 2）用CAD工具对C类谐振功放大器电路进行仿真分析。 3）幅度调制与解调的PSpice分析与设计。 8 综合性研究课题参考目录（续） 4）模拟乘法器的性能研究与应用 5）调频振荡器的分析；角度调制与
6、解调的仿真设计。 6）使用MATLAB进行数字调制与解调系统的仿真研究。 7）PLL的分析与仿真：一阶PLL、二阶PLL的线性与 非线性 特性的分析与仿真； 8）调频立体声广播的框图及原理仿真； 9）功率合成与功率分配电路研究 10）线性功放技术研究 11）数字移动电话机（ GSM、CDMA）介绍（构成、电路功能 方框原理图，各部分的作用以及信号传输的特点。） 12）当前通信新技术介绍如超宽带（UWB）无线收、发信机等 。凡与本课程内容有关的课题均可 9 笫1章 绪 论 本章主要内容： 一、通信系统的基本概念 通信系统的组成；基本特性；信道；信号；发送与接 收设备 二、信号传输的基本问题 u信
7、号通过线性系统 u信号通过非线性系统 u干扰 三、通信电路的基本形式 10 1.1通信系统概述 n定义 ：通信(广义)信息从发送者传送到接收者的过程。 实现这种信息传送过程的系统称为通信系统。 -这里仅讨论用电子电路传输接收信息的系统. （包括：广播、雷达、各种通信） 一、通信系统的基本概念 n电子通信系统发展: 1837年摩尔斯有线电报 1876年贝尔和华特生电话 1894年马可尼发射了第一个无线电信号 手机（多媒 体），实现了三“W”。 有线 无线，固定 移动，点 网 11 当前通信系统的发展趋势： o 功能：宽带、综合、智能、个人（化） 宽带宽带 无线线接入系 统统（ LMDS），可提供
8、多种 宽带交互式数据及多媒体业务 无线线局域网 （ WLAN） 手机无线线上网（WPAN） 家庭无线线局域网（HOME-RF） 人体医疗疗通信 射频标签频标签 （ RFID） 超带宽带宽 无线线通信技术术（UWB） 低功率20mW, 宽频谱7.5GHz,高速率500Mb/s p电路：集成化、数字化（数、模混合） 例如：蓝牙芯片（基带、收发信）；单片收发信机芯片 12 通信系统的分类 u数字通信与模拟通信 按照基带信号划分 基带信号指消息转换成的电信号 u有线通信、无线通信 按照传输媒质划分 u单工（单向，如广播）、半双工（双向交替，如对讲 机）、双工（双向，如电话、手机） 按照信号传递方向划分
9、 13 信源 基带 信号 发射机信道接收机 信宿 图1.1.2通信系统框图 传输媒质( 电缆,光缆, 自由空间) 信号变换( 调制) 逆变换( 解调) (模拟,数字) 信号变换 为声,图 像等物理 量 通信系统的基本组成 信息 组成框图 n调制就是按信息信号的规律改变载波的一个或多个属性的 过程。目的是将基带信号变换为适合信道传输的信号。 n常用的调制方式如AM、FM、PM、ASK、FSK、PSK、 QAM（正交幅度调制）。 14 通信系统构成五部分的功能 o 信源 n将信息转换为电信号（即产生基带信号）如话筒 o 有时也包括信号的采集 o 发射机 n将采集信号转换为适宜于信道传输的信号形式（
10、调制） o 信道 n信号传输媒质(电缆,光缆,自由空间) o 接收机 n接收信道传输来的信号并将其转换为可为信宿接受的信 号形式 o 信宿 n将接收机的电信号转换为原来发射的信息。 15 1.2通信系统的基本特性 （一）、传输距离（一）、传输距离 （二）、通信容量 （三）、信号失真度 （四）、抗干扰能力 16 1.2通信系统的基本特性 传输距离是指信号从发送端到达接收端并能被可靠 接收的最大距离。取决于以下因素： 信号通过信道混入各种形式的干扰和噪声。 接收机的接收灵敏度（接收弱信号能力）。 信号通过信道的损耗。 发送端的信号功率。（发射功率越大，传的越远。 自由空间，传输距离扩大1倍，需要的
11、发射功率是原 来的4倍） （一）一）、传输距离、传输距离 17 （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。通信容量越高， 通信系统的经济效益就越高。影响通信容量的主要因素为: 可分配频谱资频谱资 源/传输信号所占有的频带宽度 国际规际规 定电话电话 信号的频带频带 是3003400Hz，一路电话占的带宽为4kHz。 中波调调幅广播（535KHz-1605KHz），每个台占有的频带宽频带宽 度 9KHz。理论论上最多可容纳纳118个电电台。 一路电视信号占有的的频带是8MHz。 n 是否采用信道复用方式 频分复用（ FDM ）信道可用频带被分割若干互不交迭 的频段，每路信
12、号占据其中一个频段。 时分复用（ TDM）各路基带信号周期性地轮流使用信道。 码分复用（ CDM ）用不同的伪随机码将各个用户信号转换成宽带 扩频信号。 1.2通信系统的基本特性（续) 18 （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。失真主要原因： n 信道特性不理想。 （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。提高抗干扰能力措施： n选择合适的通信体制（例如FM优于AM，数字调制优于模拟调制 ） n 选用高质量的调制和解调电路。 对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。 1.2通信
13、系统的基本特性（续) 19 1.3通信系统信道（有线、无线）特性 1、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。 2、工作频率范围 不同的信道具有不同的工作频率范围。 3、频率特性 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。 4、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。 5、干扰特性 信道特性与信号传播方式有关 20 返回 21 n 第一种直射传播（超短波和微波）电波沿直线传播。 应用于卫星通信、中继通信、移动通信、调频和电视广播 以及雷达、导航系统 。 电波的直射传播 电电信
14、号在无线线信道中的传传播方式 22 n第二种传播方式是绕射（中、长波）电波沿着地球的弯 曲表面传播 。中波波段主要用于中、短距离的无线电广播。 长波通信系统多用于导航和播送标准时间信号 。 n第三种传播方式是利用电离层的折射和反射 （短波 ） 实现信号的远距离传输 如短波 通信 常用于国际无线电 广播，远距离无线电话与电报通信以及中、近距离小型移 动电台等 。 电波的绕射 电离层的反射 电电信号在无线线信道中的传传播方式（续续） 23 移动通信中信道的特殊问题 n多径效应选择性衰落（频域）和延时扩展（时域） l选择性衰落：在频带内不同频率分量的传输衰减不同。 原因：直、反射波沿不同路径到达接收
15、机产生的相移 不同。有的频率点信号增强，有的频率点信号相互抵消。 延时扩展:反射波使接收点信号有多个延时不同的信号,接 收信号在直射波信号后还要延时一段。 n 多卜勒频移 在高速移动情况接收，收到的电波将发生频率变化， 多卜勒频移。它与移动速度成正比，与波长成反比。 如何克服移动无线通信的多径问题，是当前 移动通信中重要研究课题之一。 24 1.4 通信系统中信号 1.基带信号与基带信号传输 特点：频带信号.即被传输的信号，由在一定频率范围内 的许多频率分量组成，占有一定的频带宽度。 举例：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06MHz等。 定义：直接表
16、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。 电话线可传输电话基带信号。视频电缆可传输电视基带信 号。 25 2. 载波信号与基带信号的载波传输 利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作 频率范围内某一频率（载波）附近。例如：中波广播 用调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段（535 1605KHz）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。经调制后的信号称已调信号。 调制（模拟）一般有调幅、调频、调相。 举例：单频正弦调制的标准调幅信号 1.4 通信系统中信号 （续） 26 单音标准调幅信号波形示意图 27 基带 载波 已调波 标标准调调幅信号频谱频谱 示意图图 28 3. 多路复用信号传输 1.4 通信系统中信号 （续） 一个实际信道可用的通频带往往比一路基带信 号所占有的频带宽得多，为了充分利用信道， 需要将多路基带信号合成
