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1、chapter01chapter01绪论绪论- -无线电通无线电通信简介解析信简介解析 * *注：现代电子设备多为综合交叉运用。注：现代电子设备多为综合交叉运用。电电信信号号的的传传递递路路径径与与主主要要分分析析方方法法高高频频电电路路: :广广播播、电电视视、通通讯讯等等频频率率较较高高, ,集集总总参数电路的射频应用。参数电路的射频应用。特特点点：工工作作频频率率界界于于低低频频电电路路和和微微波波电电路路之之间间，有对外辐射，但很小。非线性电路分析。有对外辐射，但很小。非线性电路分析。微微波波电电路路：通通信信、雷雷达达、导导航航与与电电子子对对抗抗等等: :分分布参数与集总参数并存。
2、布参数与集总参数并存。特点：频率高于高频电路，对外辐射明显。特点：频率高于高频电路，对外辐射明显。场路结合的分析方法。场路结合的分析方法。低低频频电电路路: :仪仪器器、仪仪表表、自自动动化化控控制制、医医疗疗电电子子、电话线等频率较低的一般性应用。电话线等频率较低的一般性应用。特点：能量直接在线路上特点：能量直接在线路上 传递。回路理论分析。传递。回路理论分析。电电磁磁波波：非非完完全全 “电电路路”传传输输，能能量量以以“场场”的的形形式式传传递递和和接接收收频频率率由由低低到到高高强电（高低压）强电（高低压）: :电力电子电力电子, ,发供电设备发供电设备, ,电力拖动电力拖动, ,大功
3、率电器大功率电器特点：能量以线路（电缆）形式传递，频率特点：能量以线路（电缆）形式传递，频率50Hz50Hz（某些国家（某些国家60Hz60Hz）弱弱电电数字电路数字电路: :自动化控制、计算机、数据通讯等自动化控制、计算机、数据通讯等模模拟拟电电路路电子线路理论体系电子线路理论体系l高频电子线路高频电子线路课程是结合无线电通信方式主要讨论无线电课程是结合无线电通信方式主要讨论无线电接收和发送设备中各单元高频电子线路的组成、工作原理接收和发送设备中各单元高频电子线路的组成、工作原理及工程分析计算。及工程分析计算。l高频电子线路是针对传输、处理频率高于高频电子线路是针对传输、处理频率高于3MHz
4、信号的电路，信号的电路，又称又称射频（射频（RF）电路）电路。主要应用于主要应用于无线电通信系统无线电通信系统。l一般认为：一般认为：射频（Radio Frequency）:3M300GHz射频（狭义）射频（狭义）:3M300MHz1.1无线电通信发展史无线电通信发展史q早期萌发：早期萌发：q无线电电子学时代：无线电电子学时代：l 电子技术的发展推动着无线电通信技术的发展。电子技术的发展推动着无线电通信技术的发展。l通信技术也会促进电子技术的发展通信技术也会促进电子技术的发展l例如例如UWB（3.1-10.6GHz）通信技术推动）通信技术推动 UWB滤波器、滤波器、UWB天线等射频前端的发展，
5、同时对通信电路宽带高速率性能提出天线等射频前端的发展，同时对通信电路宽带高速率性能提出了更高要求。了更高要求。l无线电通信快速发展时代：无线电通信快速发展时代： 无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学（用户管无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学（用户管理）、宇航技术（空间通信）、自动控制（工业通信）以及各理）、宇航技术（空间通信）、自动控制（工业通信）以及各学科领域。学科领域。1.2 无线电通信系统的组成无线电通信系统的组成 v 概念概念l电信系统：传送电信系统：传送光或电信号光或电信号的系统的系统l无线通信系统：以无线通信系统：以无线介质无线介质传送传送光或电信号光或电信号的系统。
6、的系统。l 本质：本质：收发电磁波收发电磁波v无线通信系统的组成无线通信系统的组成 (6部分部分)l信信源源(终终端端)+发发送送设设备备（发发信信机机）+ 信信道道 + 天天线线系系统统 +接接收设备收设备（收信机）（收信机）+信宿信宿(终端终端) 。 图图1-1 无线通信系统的基本组成无线通信系统的基本组成 信源信源天线天线信道信道发送设备发送设备接收设备接收设备信宿信宿q信源：信源：发出传送信息（声音、文字、图像等）的终端设备，如：话筒。发出传送信息（声音、文字、图像等）的终端设备，如：话筒。q发送设备：发送设备： 调制：调制： 放大：电压、功率放大。放大：电压、功率放大。q信道（传输媒
7、介）：信道（传输媒介）：有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。 不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传输特性不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传输特性也是不同的也是不同的。无线电波的波段划分以及相应的传播方式和用途。无线电波的波段划分以及相应的传播方式和用途。波段名称波段名称波长范围波长范围电波电波名称名称频率范围频率范围传播方式传播方式主要用途主要用途极长波极长波1105m极低频极低频ELF3000Hz主主要要靠靠地地面面波波，超
8、超过过几几千千公里的远距离则靠天波。公里的远距离则靠天波。通通讯讯、远远洋导航等。洋导航等。超长波超长波1105 104m甚低频甚低频VLF330KHz长波长波1104 103m低频低频LF30300KHz中波中波1103 102m中频中频MF3003000KHz白天靠地波，晚上天波和白天靠地波，晚上天波和地波均可传播地波均可传播通通讯讯、远远洋洋导导航航及及广播等。广播等。短波短波1102 10m高频高频HF330MHZ主要靠天波，但近距离靠主要靠天波，但近距离靠地波地波米波米波101m甚高频甚高频VHF30300MHz空间波空间波通通讯讯、电电视视、调调频频雷雷达达及及导航导航微微波波分米
9、分米波波101分米分米特高频特高频UHF0.33GHz空间波、对流层传播空间波、对流层传播通通讯讯、电电视视、雷雷达达、导导航航、天天文等文等厘米厘米波波101cm超高频超高频SHF330GHz毫米毫米波波101mm极高频极高频EHF30300GHz例：例：1 1、GSMGSM数字蜂窝系统（单频、双频手机）数字蜂窝系统（单频、双频手机）2 2、我国无线电广播系统、我国无线电广播系统p 无线电波的频率特性无线电波的频率特性l信信号号的的频频率率范范围围（30K300G）。无无线线电电波波只只是是一一种种波波长长比比较较长长的的电电磁磁波波, 占占据据的的频频率率范范围围很很广广。 自自由由空空间
10、间中中, 波波长长与与频频率率存存在在以以下关系下关系: c = f c=3 108m/sl无线电波是一种频率相对较低的电磁波。无线电波是一种频率相对较低的电磁波。p 无线电波传播特性无线电波传播特性 ：l 无线电信号的传播方式、无线电信号的传播方式、 传播距离、传播距离、 传播特点等，传播特点等， 由无线电信号的频率决定由无线电信号的频率决定。l电波的传播方式主要有：如下页图。电波的传播方式主要有：如下页图。直直射射（视视距距）(a): 电电视视、调调频频广广播播，移移动动通通信信，中中继继卫卫星星等；超短波等；超短波绕绕射射（地地波波）(b): 波波长长长长，地地面面吸吸收收少少，绕绕射射
11、能能力力强强；广广播、通信；中长波；条件：播、通信；中长波；条件： 物体物体折折射射和和反反射射（天天波波）(c): 借借助助60600km的的电电离离层层；广广播播、通信；短波；条件：物体通信；短波；条件：物体散散射射传传播播(d):借借助助1012km的的对对流流层层，适适合合4006000MHz信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。无线电波的主要传播方式无线电波的主要传播方式（a） 直射传播直射传播; （b） 地波传播地波传播; （c） 天波传播天波传播; （d） 散射传播散射传播q接收设备接收设备：一般采用超外差的形式。：一般采用超外差的形式。主要
12、特点就是由频率固定的中频主要特点就是由频率固定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。放大器来完成对接收信号的选择和放大。 当信号频率改变时当信号频率改变时, 只要相应只要相应地改变本地振荡信号频率即可。地改变本地振荡信号频率即可。q信宿信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器等。：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器等。v无线通信系统的类型无线通信系统的类型按工作频段分，有中波通信、短波通信、超短波通信、微按工作频段分，有中波通信、短波通信、超短波通信、微 波通信和卫星通信。波通信和卫星通信。按传输手段分，有无线通信、有线通信和光纤通信。按传输手段分，有无线通信、有线
13、通信和光纤通信。按通信方式分，有（全）双工、半双工和单工方式。按通信方式分，有（全）双工、半双工和单工方式。按调制方式分，有调幅、调频、调相和混合调制。按调制方式分，有调幅、调频、调相和混合调制。按传送的信号类型分，有模拟通信和数字通信，可分为语音通信、按传送的信号类型分，有模拟通信和数字通信，可分为语音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。图像通信、数据通信和多媒体通信等。 1.3无线电发射设备和接收设备的组成无线电发射设备和接收设备的组成l以无线电调幅广播发射和接收设备为例说明：以无线电调幅广播发射和接收设备为例说明：无线电调幅广播发射机框图无线电调幅广播发射机框图振荡器振荡器：产生产生
14、 fosc 的高频振荡信号，几十的高频振荡信号，几十 kHz 以上。以上。 高频放大器高频放大器：一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。并提供足够大的载波功率。调制信号放大器调制信号放大器：多级放大器组成，前几级为小信号放大器，：多级放大器组成，前几级为小信号放大器，用于放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的用于放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。调制信号。振幅调制器振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号：实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号变换为
15、所需的调幅波信号，并加到天线上。变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。超外差式调幅广播接收机框图超外差式调幅广播接收机框图1.4本课程的研究对象、内容以及特点本课程的研究对象、内容以及特点q研究对象：研究对象：无线电发射设备和接收设备的组成、工作原理和工程分析计算。无线电发射设备和接收设备的组成、工作原理和工程分析计算。q内容：内容：发射和接收设备各单元电路的工作原理、性能特点、典型电路、工发射和接收设备各单元电路的工作原理、性能特点、典型电路、工程分析方法、测试及调试方法等。程分析方法、测试及调试方法等。q单元电路单元电路：高频小信号放大电路、正弦波振荡器、高频功率放大电路、调：高频小信号放
16、大电路、正弦波振荡器、高频功率放大电路、调制解调电路、混频电路、反馈控制电路、频率合成器等。制解调电路、混频电路、反馈控制电路、频率合成器等。q特点：特点：高频电子线路大部分是非线性电路，如振荡电路、调制解高频电子线路大部分是非线性电路，如振荡电路、调制解调电路等，一般都用调电路等，一般都用非线性分析方法非线性分析方法，这与低频模拟电子，这与低频模拟电子线路中可近似用线性分析方法不同，线路中可近似用线性分析方法不同，但是对应高频小信号但是对应高频小信号放大器，由于输入信号足够小，而又要求不失真放大，故放大器，由于输入信号足够小，而又要求不失真放大，故可用线性分析方法可用线性分析方法。采用非线性
17、分析法时，精确求解十分困难，一般都采采用非线性分析法时，精确求解十分困难，一般都采用计算机辅助设计的方法进行近似分析，在工程上也用计算机辅助设计的方法进行近似分析，在工程上也往往往往根据实际情况对非线性器件的数学模型和电路的根据实际情况对非线性器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，工作条件进行合理的近似，以便用简单的分析方法获以便用简单的分析方法获得具有实际意义的结果。得具有实际意义的结果。q学习注意点学习注意点：在熟悉典型的单元电路的基础上，要抓住各种电路之在熟悉典型的单元电路的基础上，要抓住各种电路之间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系。间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系。重视实
18、践环节，理论联系实际，加强课后的思考和练重视实践环节，理论联系实际，加强课后的思考和练习。习。务必多理清与本专业其他课程的联系。务必多理清与本专业其他课程的联系。q学时问题学时问题：理论学时：理论学时64，实验学时，实验学时16。1.5本课程选用的教材和参考书本课程选用的教材和参考书本课程推荐参考书：本课程推荐参考书：l通信电路沈伟慈主编通信电路沈伟慈主编 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社- -教材教材l高频电子线路张肃文主编高频电子线路张肃文主编 高等教育出版社高等教育出版社- -最详细系统最详细系统l高频电路原理与分析曾兴雯等编高频电路原理与分析曾兴雯等编 西安电子科技大学出版
19、社西安电子科技大学出版社 l对通信电路，特别是射频电路感兴趣的，可到图书馆借阅对通信电路，特别是射频电路感兴趣的，可到图书馆借阅 微波微波/射频电路射频电路相关的参考书相关的参考书l学好这门课的基本要求学好这门课的基本要求注重概念的理解，特别是理论对应的物理意义。注重概念的理解，特别是理论对应的物理意义。电子技术仿真软件，如电子技术仿真软件，如Multisim、Protel 、 ORCAD/PSPICE等思考题与习题思考题与习题l无线通信为什么要用高频信号？无线通信为什么要用高频信号？“高频高频”信号指的是什么？信号指的是什么？l什么是调制？有哪几种调制方式？什么是调制？有哪几种调制方式？1
20、1、因为：低频信号能量较低，辐射力弱；发射低频信、因为：低频信号能量较低，辐射力弱；发射低频信号需要巨大尺寸的天线，无法实现；不同发射台的信号号需要巨大尺寸的天线，无法实现；不同发射台的信号同样的接收机无法区分，且会造成相互干扰。故无线通同样的接收机无法区分，且会造成相互干扰。故无线通信要用高频信号。高频信号通常指的是信要用高频信号。高频信号通常指的是3MHz3MHz以上的信号。以上的信号。2 2、所谓调制是将低频的基带信号加在高频振荡载波信、所谓调制是将低频的基带信号加在高频振荡载波信号上面并去控制它的参数（幅度、瞬时频率以及瞬时相号上面并去控制它的参数（幅度、瞬时频率以及瞬时相位）。有调幅、调频和调相三种调制方式。位）。有调幅、调频和调相三种调制方式。结束结束
