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1、无线电技术无线电技术 基本概念基本概念 无线电无线电用于传送信号的电磁波用于传送信号的电磁波 无线电技术无线电技术无线电信号发生、调制、发射、接收无线电信号发生、调制、发射、接收 装置装置 ( (系统系统) )的设计的设计和制造技术和制造技术 无线电技术应用的广泛性无线电技术应用的广泛性 无线电技术应用已经渗透到国民经济的各个领无线电技术应用已经渗透到国民经济的各个领 域而且深入到人们的日常生活。域而且深入到人们的日常生活。 广播，通讯，电视，导航，雷达，广播，通讯，电视，导航，雷达，GPSGPS，ITIT， 无线电技术的重要性无线电技术的重要性 无线电技术和计算机技术已经成为航空航天及无线电
2、技术和计算机技术已经成为航空航天及 国防装备的核心技术。国防装备的核心技术。前言教学目的、内容与对象教学目的、内容与对象教学目的教学目的: : 介绍无线电技术基础知识，为专业课学习奠介绍无线电技术基础知识，为专业课学习奠定基础。定基础。教学内容教学内容: : 介绍无线电装置介绍无线电装置( (系统系统) )的结构、工作原理和的结构、工作原理和组成无线电装置组成无线电装置( (系统系统) )使用的电子元器件。使用的电子元器件。教学对象教学对象: : 低年级学生低年级学生教学教材和参考书教学教材和参考书教材教材: : 无线电技术导论无线电技术导论北航出版社北航出版社(1991, (1991, 20
3、04)2004)参考书参考书: :1. 1. 电子器件导论电子器件导论北京理工大学出版社北京理工大学出版社(2001 (2001 ) )2. 2. 无线电元器件精汇无线电元器件精汇人民邮电出版社人民邮电出版社(2000)(2000)无线电技术导论课程安排无线电技术导论课程安排第第一一章章 电路基础知识电路基础知识第二章第二章 电子元件电子元件第三章第三章 电子器件（电子学基础知识）电子器件（电子学基础知识）第四章第四章 直接耦合放大电路与集成运算放大器直接耦合放大电路与集成运算放大器* *第五章第五章 脉冲与数字电路脉冲与数字电路* *第六章第六章 无线电发送概论无线电发送概论第七章第七章 无
4、线电接收概论无线电接收概论第八章第八章 近代无线电技术近代无线电技术* *:*:选讲选讲第一章 电路基础知识第一节第一节 电路的基本定律电路的基本定律 电路中的主要物理量电压电压和电流电流之间的关系遵循一定的规律，这些规律是计算和设计电路的基础。 欧姆定律欧姆定律 克希霍夫定律克希霍夫定律第二节第二节 正弦交流电的特征和表示方法正弦交流电的特征和表示方法（基本概念）（基本概念） 现代生活用电、工农业用电和科学实验用电，广泛采用交流电*，其中主要是正弦交流电。 正弦交流电的特征正弦交流电的特征 正弦交流电的表示方法正弦交流电的表示方法第一节第一节 电路的基本定律电路的基本定律一、欧姆定律一、欧姆
5、定律定义 一个电阻元件中所通过的电流一个电阻元件中所通过的电流I I与其两端电压与其两端电压V V成正比，与其阻值成正比，与其阻值R R成反比。即：成反比。即： 或 V=IR （1-1）物理含义物理含义 电阻元件具有阻碍电流流动的性能电阻元件具有阻碍电流流动的性能, ,是耗能元件。是耗能元件。 电阻元件将消耗的电能电阻元件将消耗的电能, ,转换为热能转换为热能。如:电热器一、欧姆定律一、欧姆定律( (续续) )电阻消耗的功率P P=V I =I2R =V2/ R欧姆定律欧姆定律适用于 线性线性电阻元件电阻元件 在规定的温度范围功率下在规定的温度范围功率下 线性线性电阻元件电阻元件: : 伏安特
6、性能用线性方程表示的电阻元件二、克希霍夫定律二、克希霍夫定律 1.几个基本概念几个基本概念 电压和电流的方向电压和电流的方向 电流的方向电流的方向: 在电路中在电路中,规定正电荷运动方向为电流的方向。规定正电荷运动方向为电流的方向。 电压电压VAB的正负的正负(方向): AB与与正电荷运动的方向相同为正正电荷运动的方向相同为正, AB与与正电荷运动的方向相反为负正电荷运动的方向相反为负。电源与电动势电源与电动势 电源是将非电场力转化为电场力的设备。电源是将非电场力转化为电场力的设备。 电源是专门给电路提供能量或提供信号的设备电源是专门给电路提供能量或提供信号的设备, 是是 电路的能源或信号源。
7、其参数具有独立性电路的能源或信号源。其参数具有独立性, 即完全即完全 由电源内部的因素所决定，也称为独立电源。由电源内部的因素所决定，也称为独立电源。 电压源：理想的电压源称为恒压源，即电压源：理想的电压源称为恒压源，即电动势源。电动势源。电动势是表征电源将非电场力转化为电场力的物理电动势是表征电源将非电场力转化为电场力的物理 量量, ,其高低表征了正电荷从电源的负极经电源内部其高低表征了正电荷从电源的负极经电源内部运运 动到电源的正极做功的能力。单位动到电源的正极做功的能力。单位: : 伏特（伏特（V V）。）。 电路、节点、支路与回路电路、节点、支路与回路w电路电路 将将电源、电子元器件用
8、导线连接起来，电源、电子元器件用导线连接起来， 构成的构成的电流通路。电流通路。w节点节点 电路中三条或三条以上连接电源和电子电路中三条或三条以上连接电源和电子 元器件的导线的交点。元器件的导线的交点。w回路回路 是电路中任何一个闭合路径。是电路中任何一个闭合路径。2. 克希霍夫定律克希霍夫定律（Kirchhoff Law） 电过程电过程是指电信号通过电路时是指电信号通过电路时, 电路中电压电流的变化过程。电路中电压电流的变化过程。为了分析电子线路中的电过程为了分析电子线路中的电过程, 弄清电路的输入输出关系弄清电路的输入输出关系, 首先首先必须建立描述电过程的电路方程式。必须建立描述电过程的
9、电路方程式。 电子线路中的电过程，不管多么复杂电子线路中的电过程，不管多么复杂, 都得服从电子元器件都得服从电子元器件的伏安特性，都得服从电荷守恒和能量守恒基本物理定律。的伏安特性，都得服从电荷守恒和能量守恒基本物理定律。 Kirchhoff由电荷守恒定律和能量守恒定律导出了克希霍夫定律。由电荷守恒定律和能量守恒定律导出了克希霍夫定律。克希霍夫第一定律（克希霍夫第一定律（Kirchhoff Current Law）w在任一时刻在任一时刻, 对电路中的任一个节点对电路中的任一个节点, 流入节点流入节点 的电流总和等于流出该节点的电流总和。即的电流总和等于流出该节点的电流总和。即: I入= I出
10、或 I= 0 （1-4）w在任一时刻在任一时刻,流经任一个节点的电流的代数和流经任一个节点的电流的代数和 等于零等于零。 克希霍夫第二定律（克希霍夫第二定律（Kirchhoff Voltage Law） 在任一时刻在任一时刻, 沿电路中的任一个闭合回路绕行一沿电路中的任一个闭合回路绕行一周，各段电压的代数和等于零。周，各段电压的代数和等于零。 即：即： V= 0 （1-5）KVL应用示例：应用示例：当电流方向与绕行方向一致时，当电流方向与绕行方向一致时，为正电压为正电压,否则为负电压。否则为负电压。从从a经经E2,R2,R1, E1回到回到a,则有：则有：E2-I2 R2 +I1 R1 - E
11、1= 0克希霍夫定律应用练习题克希霍夫定律应用练习题 题题1-1 利用利用KCL和和KVL计算图计算图1-8电路中的各支路电流。电路中的各支路电流。克希霍夫定律应用示例克希霍夫定律应用示例例题例题1-1 利用利用KCL和和KVL计算图计算图1-8电路中的各支路电路中的各支路 电流。电流。解题步骤：解题步骤：标上支路中的电流方向；标上支路中的电流方向；标上节点；标上节点；选绕行方向；选绕行方向；列列KCL和和KVL独立方程。独立方程。根据KCL,对a节点有 I3=I1 +I2 根据KVL,对回路有 I1R1+I3R3-20=0根据KVL,对回路有 I2R2-I3R3 +40 =0第二节第二节 正
12、弦交流电的特征和表示方法正弦交流电的特征和表示方法几个基本概念几个基本概念直流电直流电: :电压和电流不随时变化。电压和电流不随时变化。交流电交流电: :电压和电流随时间作周期性变化。电压和电流随时间作周期性变化。电信号电信号: :通常是指从外部加于通常是指从外部加于 电路电路，并由电路进行并由电路进行 处理和传输的电压变处理和传输的电压变 量或电流变量量或电流变量。 或者说，信号就是变或者说，信号就是变 化的电压和电流。化的电压和电流。周期信号周期信号是以一定时间间隔重复的信号是以一定时间间隔重复的信号, ,是时间的函数是时间的函数： F F(t)= F(t+nT) 其中其中n为为任意数任意
13、数, T为为信号的重复周期信号的重复周期。 f = 1/T,称为信号的频率。称为信号的频率。一、正弦交流电的特征正弦交流电的特征 正弦交流电是一种最简单、最常用的周期信号，可用周期正弦交流电是一种最简单、最常用的周期信号，可用周期性函数表示为：性函数表示为： F(t) = Amsin(t+) = Amsin(2 f t+)式中式中F(t)F(t)为信号的瞬时值为信号的瞬时值; ;A Am m为信号的振幅为信号的振幅, ,即峰值即峰值; ;f f为信号的频为信号的频率率; ; 是相应于所选时间起点是相应于所选时间起点( (t = 0) )的的初始相位。初始相位。一个正弦交流电流可表示为一个正弦交
14、流电流可表示为： i = Imsin(t+) （1-6） = Imsin(2 f t+)（1-6)1-6)式中式中, i为为(t时刻时刻)正弦正弦交流电流的瞬时值交流电流的瞬时值, Im为为正弦正弦交流交流电电电流的电流的峰值峰值, 为为正弦正弦交流电流的交流电流的角频率角频率(单位单位:弧度弧度/秒秒) ， 为为正弦正弦交流电流的交流电流的初始相位初始相位(单位单位:弧度弧度) 。 一、正弦交流电的特征正弦交流电的特征( (续续) )正弦交流电的特征参数正弦交流电的特征参数 Im (Vm) 峰值峰值, 角频率角频率， 0初始相位初始相位是表征一个正弦交流电区别于不同交流电的特征参数。是表征一
15、个正弦交流电区别于不同交流电的特征参数。1.1.周期与频率周期与频率(角频率角频率) 周期周期:交流信号的重复周期交流信号的重复周期, , 通常用通常用T T表示表示, , 单位为秒单位为秒 ( (s) s) 。 表示信号变化一周所需时间。表示信号变化一周所需时间。 频率频率:为周期的倒数为周期的倒数1/1/T , T , 用用f f表示表示, , 单位为赫兹单位为赫兹( (Hz)Hz)。表示每秒时间内信号变化的次数表示每秒时间内信号变化的次数。 f = 1/Tf = 1/T角角频率频率:为频率的为频率的2 2倍倍, ,通常用通常用表示表示, ,单位为弧度单位为弧度/ /秒秒。表示表示正弦正弦
16、 交流信号变化一个周期交流信号变化一个周期, ,对应于正弦函数变化对应于正弦函数变化2 2弧度弧度。 = = 2 2f f 正弦交流电的特征参数正弦交流电的特征参数( (续续) )2.2.相位相位，相位差，初始相位（初相角）相位差，初始相位（初相角）相位：相位：正弦交流电在正弦交流电在t时刻对应于时刻对应于正弦函数的弧度。正弦函数的弧度。初始相位：初始相位：正弦交流电在正弦交流电在t=0时刻对应于时刻对应于正弦函数的弧度。正弦函数的弧度。相位差：相位差：两个同频率的正弦交流电在两个同频率的正弦交流电在t时刻的相位之差。因为频时刻的相位之差。因为频率率 相同，所以相位差就是初始相位之差，是一个固
17、定值。相同，所以相位差就是初始相位之差，是一个固定值。正弦交流电的特征参数正弦交流电的特征参数( (续续) )3.3.瞬时值，峰值（最大值），有效值瞬时值，峰值（最大值），有效值 瞬时值：瞬时值：正弦交流电在正弦交流电在t t时刻的值时刻的值。通常用英文小写字母表示，。通常用英文小写字母表示， 例如：例如：i，v ， e 峰值：峰值： 正弦交流电在变化过程中出现的最大瞬时值正弦交流电在变化过程中出现的最大瞬时值。 有效值：有效值：为峰值的为峰值的 倍倍。 物理含义：物理含义：对同一负载对同一负载R, R, 正弦正弦 交流电在一个周期交流电在一个周期T T时间内做时间内做 功能力相当于某一数值的
18、直流功能力相当于某一数值的直流 电在电在T T时间内的做功能力时间内的做功能力。峰值与有效值的关系推证峰值与有效值的关系推证根据焦耳根据焦耳楞次定律可知楞次定律可知,交流电在周期交流电在周期T时间内所产生的热量时间内所产生的热量: (1-8) (J)焦耳直流电相同时间直流电相同时间T内所产生的热量内所产生的热量: Q=I2RT (1-9) (J)焦耳 根据有效值的物理含义根据有效值的物理含义，有: I2RT = 于是于是 (1-10) i = Imsin(t+)， ， 所以所以 , 二、正弦交流电的表示方法正弦交流电的表示方法 1.1. 三角函数及曲线表示三角函数及曲线表示 i = Imsin
19、(t+) 2.2.旋转矢量表示旋转矢量表示以直角坐标系的以直角坐标系的0点为原点点为原点，取矢量的长度为取矢量的长度为I Im m峰峰值值，矢量的起始矢量的起始位置与横轴之间的夹角为初相角位置与横轴之间的夹角为初相角 ，以角频率以角频率绕原点按逆时针绕原点按逆时针方向旋转，这样，矢量在旋转过程中，它在每一时刻在纵坐标轴方向旋转，这样，矢量在旋转过程中，它在每一时刻在纵坐标轴上的投影即代表交流电流在该时刻的瞬时值。这种表示方法也形上的投影即代表交流电流在该时刻的瞬时值。这种表示方法也形象地表示了一个正弦交流电的特征。象地表示了一个正弦交流电的特征。二、正弦交流电的表示方法正弦交流电的表示方法(
20、(续续) )3.3. 复数表示复数表示设有一个正弦交流电为设有一个正弦交流电为: : i取其中电流取其中电流i 的峰值的峰值( (最大值最大值) ) I Im m为矢量的幅值为矢量的幅值, , 初相角初相角为矢量为矢量与横轴的夹角。与横轴的夹角。 a a = = I Im mcoscos, , b b = = I Im msinsin代数式代数式 三角式三角式由欧拉公式知：由欧拉公式知：指数式指数式正弦交流电的正弦交流电的复数表达形式复数表达形式, 只只考虑频率相同的量考虑频率相同的量,表示的是表示的是正弦正弦交流电的相量。因此交流电的相量。因此, 用用复数形式对复数形式对正弦交流电进行运算很
21、方便。正弦交流电进行运算很方便。例题例题教材例题教材例题1-4：已知正弦交流电已知正弦交流电: : i1 = 3sin(t+30o) ， i2 = 4sin(t-60o) 利用利用复数表示法求复数表示法求: : i1 + i2 , i1 - i2 , i1 i2 , i1i2 解解: : 写出复数表达式写出复数表达式 所以所以 i = i1 + i2 = 5 sin(t 23.1o) 第一章的重点与基本要求第一章的重点与基本要求要求要求：1.1.掌握掌握欧姆定律欧姆定律的定义及物理意义的定义及物理意义2.2.掌握掌握克希霍夫定律克希霍夫定律的定义及应用的定义及应用3.3.正确理解电流方向、电动势、电压与电位的正确理解电流方向、电动势、电压与电位的 物理意义物理意义4.4.掌握正弦交流电的特征参数及相关概念掌握正弦交流电的特征参数及相关概念5.5.会用会用复数表示正弦交流电复数表示正弦交流电，并能计算正弦交，并能计算正弦交 流电的和、差、积商。流电的和、差、积商。习题：习题：1-11-1，1-21-2，1-31-3，1-81-8，1-141-14
