《高频电子技术任务1仿真测试基础课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频电子技术任务1仿真测试基础课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、任务任务1 1 仿真测试基础仿真测试基础了解通信的概念，通信系统的基本组成，模拟通信系统和数字通信系统，理解调制和解调的概念，了解无线电波段的划分及其传播途径，了解本课程的特点和学习方法。要 求 ：v无 线 电 波 段 的 划 分 与 传 播 途 径无 线 电 波 段 的 划 分 与 传 播 途 径v通 信 与 通 信 系 统 的 组 成通 信 与 通 信 系 统 的 组 成v无 线 电 发 送 与 接 收 设 备无 线 电 发 送 与 接 收 设 备v天 线 的 作 用 和 分 类天 线 的 作 用 和 分 类v高 频 电 子 电 路 特 点 及 学 习 方 法高 频 电 子 电 路 特 点
2、 及 学 习 方 法任务任务1 1 仿真测试基础仿真测试基础知识点：v无 线 电 发 送 与 接 收 设 备 的 组 成 和 基 本 原 理无 线 电 发 送 与 接 收 设 备 的 组 成 和 基 本 原 理重点和难点学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础 Multisim是近年比较流行的仿真软件之一，它在计算机上虚拟是近年比较流行的仿真软件之一，它在计算机上虚拟出一个元器件、设备齐备的硬件工作台，用它进行教学，可以加深出一个元器件、设备齐备的硬件工作台，用它进行教学，可以加深学生对电路结构、原理的认识与理解，训练学生熟练地使用仪器和学生对电路结构、原理的认
3、识与理解，训练学生熟练地使用仪器和正确的测量方法。由于正确的测量方法。由于Multisim软件是基于软件是基于Windows操作环境，要操作环境，要用的元器件、仪器等，所见即所得，只要用鼠标点击，随时可以取用的元器件、仪器等，所见即所得，只要用鼠标点击，随时可以取来，完成参数设置，组成电路，启动运行，分析测试。本书利用来，完成参数设置，组成电路，启动运行，分析测试。本书利用Multisim仿真软件对各章节的有关电路进行仿真实验和性能测试，仿真软件对各章节的有关电路进行仿真实验和性能测试，注意软件仿真只能加深对电路原理的认识与理解，实际中要考虑元注意软件仿真只能加深对电路原理的认识与理解，实际中
4、要考虑元器件的非理想化、引线及分布参数的影响。器件的非理想化、引线及分布参数的影响。 学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础u 一一 虚拟电路创建虚拟电路创建（1） 元件选用：点击元件选用：点击Place出现下拉菜单，在菜单中点击出现下拉菜单，在菜单中点击Component,移动鼠标到需要的元件图标上，选中元件，点击移动鼠标到需要的元件图标上，选中元件，点击确定，将元件拖拽到工作区。确定，将元件拖拽到工作区。（2）元件的移动：选中后用鼠标拖拽或按）元件的移动：选中后用鼠标拖拽或按确定位置。确定位置。（3）元件的旋转）元件的旋转: 选中后顺时针按选中后顺时针按C
5、trl+R，逆时针按，逆时针按Ctrl+Shift+R。元件的复制：。元件的复制： 选中后按选中后按Copy。元件粘贴：。元件粘贴： Paste。元件删除：选中后按。元件删除：选中后按Delete。（4）在元件选用中就要确定好元件参数，）在元件选用中就要确定好元件参数，Multisim中元件中元件型号是美国、欧洲、日本等国型号，注意同我国元件互换关系，型号是美国、欧洲、日本等国型号，注意同我国元件互换关系，注意频率的适应范围。注意频率的适应范围。1器件操作器件操作学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础（1）连接：连接： 鼠标指向一元件的端点，出现十字小圆点，按
6、鼠标指向一元件的端点，出现十字小圆点，按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小红点后点击鼠下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小红点后点击鼠标左键。标左键。（2）删除导线：）删除导线： 将鼠标箭头指向要选中的导线，点击鼠标将鼠标箭头指向要选中的导线，点击鼠标左键，出现选中导线的多个小方块，按下左键，出现选中导线的多个小方块，按下Delete键将选中导线键将选中导线删除。删除。2.导线的操作导线的操作1.Multisim界面主窗口界面主窗口 图1-1 Multisim菜单栏 学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础u 二虚拟仪器使用二虚拟仪器使用如图如图1
7、-2所示为万用表测量直流电压。如图所示为万用表测量直流电压。如图1-3所示为万用表测所示为万用表测量交流电压。量交流电压。 图1-2 万用表测量直流电压学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础 2.用万用表测量交、直流电压用万用表测量交、直流电压图1-3 万用表测量交流电压学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础图1-4 信号发生器和示波器实测显示学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础 如图如图1-4所示为信号发生器和示波器实测显示。所示为信号发生器和示波器实测显示。 3. 用示波器测量函数信号发
8、生器输出波形用示波器测量函数信号发生器输出波形图1-5 双踪示波器测量AM、FM信号波形图学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础 如图如图1-5所示为双踪示波器测量所示为双踪示波器测量AM、FM信号波形图。信号波形图。4用双踪示波器测量用双踪示波器测量AM、FM信号信号 如图如图1-6所示为虚拟元件库中的常用元件。所示为虚拟元件库中的常用元件。图1-6 虚拟元件库中的常用元件学习情境学习情境MultisimMultisim仿真实验基础仿真实验基础u 三虚拟元件库中的常用元件三虚拟元件库中的常用元件知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分
9、与传播途径频率从几十千赫至几万兆赫的电磁波都属于无线电波（指载频率从几十千赫至几万兆赫的电磁波都属于无线电波（指载波频率范围大约为波频率范围大约为1041010H）。在如此宽广的频率范围内，）。在如此宽广的频率范围内，无线电波虽然具有许多共同的特点，但是随着频率的升高，高频无线电波虽然具有许多共同的特点，但是随着频率的升高，高频振荡的产生、放大和处理方法等都有所不同，特别是无线电波的振荡的产生、放大和处理方法等都有所不同，特别是无线电波的传播特点不尽相同。为了便于分析和应用，习惯上将无线电的频传播特点不尽相同。为了便于分析和应用，习惯上将无线电的频率范围划分为若干个频段，也叫做波段。它可以按频
10、率划分，也率范围划分为若干个频段，也叫做波段。它可以按频率划分，也可以按波长划分。可以按波长划分。u 一无线电波段的划分一无线电波段的划分 无线电波在空间传播的速度是每秒无线电波在空间传播的速度是每秒30万公里。电波在一个振荡周万公里。电波在一个振荡周期期T内的传播距离叫做波长，用符号内的传播距离叫做波长，用符号 表示。波长表示。波长 、频率、频率 f 和电波和电波传播速度传播速度 的关系可用（的关系可用（1-7）式表示：）式表示： （1-2） 式中式中,波长波长 的单位为米（的单位为米（m）,频率频率 f 的单位为赫兹（的单位为赫兹（Hz）, m/s为电磁波在自由空间中的传播速度。式（为电磁
11、波在自由空间中的传播速度。式（1-7）是电）是电磁波的一个基本关系式。磁波的一个基本关系式。知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径表表1-1 1-1 通信频段及主要用途通信频段及主要用途频段名称频段名称频率范围频率范围用用 途途甚低频VLF 3kHz30kHz音频、电话、数据终端、长距离导航、时标低频LF 30300kHz导航、信标、电力线通信中频MF300kHz3 MHz调幅广播、移动陆地通信、业余无线电高频HF330 MHz移动无线电话、短波广播、定点军用通信、业余无线电甚高频VH
12、F30300 MHz电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航、集群通信特高频UHF 300 MHz3GHz电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信超高频SHF 330 GHz微波接力、卫星和空间通信、雷达极高频EHF 30300GHz雷达、微波接力、射电天文学图1-6(a) 电波传播的途径 当电磁波自波源（天线）发出后，要经过各种可能的途径当电磁波自波源（天线）发出后，要经过各种可能的途径到达接收天线，几种主要的传播途径如图所示，它们分别为空间波传到达接收天线，几种主要的传播途径如图所示，它们分别为空间波传播、地波传播和天波传播。播、地波传播和天波传播。 （1）空间波传播又称视距传播，如
13、图（）空间波传播又称视距传播，如图（a）。在可视距离以内由）。在可视距离以内由发射端直接传送到接收端的电磁波称为直射波，而通过地面或四周物发射端直接传送到接收端的电磁波称为直射波，而通过地面或四周物体反射到达接收端的电磁波称为反射波。直射波和反射波统称为空间体反射到达接收端的电磁波称为反射波。直射波和反射波统称为空间波。由于这种传播方式需要架设高度至少波。由于这种传播方式需要架设高度至少在一个波长以上的天线，这在长、中、在一个波长以上的天线，这在长、中、短波波段内是困难的。短波波段内是困难的。知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径u 二无线电波的传播二无线电
14、波的传播电视、微波中继通信、卫星通信及测速定位雷达的电波属于视电视、微波中继通信、卫星通信及测速定位雷达的电波属于视距传播。空间波能够直射传播，从发射天线发出的电磁波沿直线传距传播。空间波能够直射传播，从发射天线发出的电磁波沿直线传播到接收天线，如果接收天线放到卫星上，通信距离可以大大增加，播到接收天线，如果接收天线放到卫星上，通信距离可以大大增加，微波中继通信就是通过卫星中继，转发信号来进行通信。微波中继通信就是通过卫星中继，转发信号来进行通信。由于地球表面是一个曲面，如果天线太低，电波传播时会受到由于地球表面是一个曲面，如果天线太低，电波传播时会受到地面的阻挡，发射和接收天线愈高，能够进行
15、通信的距离也愈远。地面的阻挡，发射和接收天线愈高，能够进行通信的距离也愈远。理论计算和实验表明：当发射和接收天线各为理论计算和实验表明：当发射和接收天线各为50米时，视距传播的米时，视距传播的通信距离约为通信距离约为50公里。因此，只有在超短波波段才能采用空间波的公里。因此，只有在超短波波段才能采用空间波的传播方式。传播方式。知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径（2）地波传播又称表面波传播，如图（）地波传播又称表面波传播，如图（b）即电磁波沿地球表）即电磁波沿地球表面绕射的传播。电波沿地球表面传播时，将有一部分能量被消耗掉。面绕射的传播。电波沿地球表面传播
16、时，将有一部分能量被消耗掉。波长越长，损耗越小。长波沿地面绕射传播的本领最强，白天的中波长越长，损耗越小。长波沿地面绕射传播的本领最强，白天的中波广播就是靠地波传播。由于地面的电性能在较短时间内的变化不波广播就是靠地波传播。由于地面的电性能在较短时间内的变化不会很大，所以，地波传播比较稳定。晚上，会很大，所以，地波传播比较稳定。晚上，电离层对中波的作用减小，电离层对中波的作用减小， 这时中波这时中波可借天空波传播到较远的地方，例如可借天空波传播到较远的地方，例如某些位于远处的电某些位于远处的电 台，白天听不到，台，白天听不到，晚间却听得很晚间却听得很 清楚。清楚。图1-6(b) 电波传播的途径
17、 知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径（3）无线电波利用电离层的反射和折射传播的电波称为天空波，）无线电波利用电离层的反射和折射传播的电波称为天空波，又称天波，如图（又称天波，如图（c）。）。当无线电波遇到电离层时，电磁波会被反射与折射，同时也有当无线电波遇到电离层时，电磁波会被反射与折射，同时也有一部分被电离层吸收。电离层的电离程度越大，对电波的反射、折射一部分被电离层吸收。电离层的电离程度越大，对电波的反射、折射和吸收作用就越强；此外，波长较长的无线电波容易从电离层反射回和吸收作用就越强；此外，波长较长的无线电波容易从电离层反射回到地面，而波长较短的无
18、线电波比较到地面，而波长较短的无线电波比较容易穿过电离层容易穿过电离层E传播到电离层传播到电离层F，然后返回地面。然后返回地面。图1-6(c) 电波传播的途径 知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径 长波在低电离层（如长波在低电离层（如E层）中受到较强的反射作用。从地面层）中受到较强的反射作用。从地面天线辐射出去的长波，受到电离层的反射而折回地面，又将受到地面天线辐射出去的长波，受到电离层的反射而折回地面，又将受到地面的反射折回电离层。这样多次反射与折射的结果，可以使长波传播到的反射折回电离层。这样多次反射与折射的结果，可以使长波传播到很远的地方。长波波段主
19、要用于导航和播送标准时间信号，也用于长很远的地方。长波波段主要用于导航和播送标准时间信号，也用于长距离无线电报。短波从高电离层（如距离无线电报。短波从高电离层（如F层）反射回地面，又受到地面的层）反射回地面，又受到地面的反射，又射向天空，向前传播。因此，短波的传播距离可以很远，几反射，又射向天空，向前传播。因此，短波的传播距离可以很远，几乎可达到地球的每个角落。因此，它是国际无线电广播的主要手段。乎可达到地球的每个角落。因此，它是国际无线电广播的主要手段。但短波天空波的传播受电离层的影响很大，而电离层的物理特性又是但短波天空波的传播受电离层的影响很大，而电离层的物理特性又是经常变化的，所以短波
20、的传播很不稳定，通常在两点间进行短波通信经常变化的，所以短波的传播很不稳定，通常在两点间进行短波通信时，接受信号往往会突然减弱，有时甚至无法接收。时，接受信号往往会突然减弱，有时甚至无法接收。知识链接一知识链接一 无线电波段的划分与传播途径无线电波段的划分与传播途径知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成一般而言，通信是指由一地向另一地进行信一般而言，通信是指由一地向另一地进行信息的传递。人类社会建立在信息交流的基础上，息的传递。人类社会建立在信息交流的基础上，通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。力。通信定义：通信定义：从
21、远古时代到现代文明社会，人类社会的各从远古时代到现代文明社会，人类社会的各种活动与通信密切相关，特别是当今世界已进入种活动与通信密切相关，特别是当今世界已进入信息时代，通信已渗透到社会各个领域，成为现信息时代，通信已渗透到社会各个领域，成为现代文明的标志之一。代文明的标志之一。意义：意义：知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成目的及形式：目的及形式：通信的目的是传通信的目的是传递消息，消息具有不递消息，消息具有不同的形式，例如：语同的形式，例如：语言、文字、数据和图言、文字、数据和图象等。通信中消息的象等。通信中消息的传送是通过信号来进传送是通过信号来进行的，如：烽火台的
22、行的，如：烽火台的狼烟信号、红绿灯信狼烟信号、红绿灯信号、电压和电流信号号、电压和电流信号等。信号是消息的载等。信号是消息的载体。体。电通信及其特点：电通信及其特点：在各种各样的通在各种各样的通信方式中，利用信方式中，利用“电电信号信号”来承载消息的来承载消息的通信方式称为电通信，通信方式称为电通信，这种通信具有迅速、这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，准确、可靠等特点，而且几乎不受时间、而且几乎不受时间、地点、空间和距离的地点、空间和距离的限制，因而得到了飞限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。速发展和广泛应用。通信系统的定义：所谓通信系统，可以简单称为传输信息的系通信系统的定义：所谓通信系统
23、，可以简单称为传输信息的系统，即实现信息传递所需的一切设备和传输媒质的总和。以点对统，即实现信息传递所需的一切设备和传输媒质的总和。以点对点通信为例，通信系统的组成如图点通信为例，通信系统的组成如图1-1所示。所示。 图图1-1 通信系统方框图通信系统方框图知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成u 一通信系统的基本组成一通信系统的基本组成图中，信号源的作用是把待传输的原始消息转换成电信号，如话图中，信号源的作用是把待传输的原始消息转换成电信号，如话筒，将原始语音信号（筒，将原始语音信号（20Hz20kHz）转变成音频电信号。）转变成音频电信号。发送设备是将电信号变换成适合
24、在信道中传输的形式发送设备是将电信号变换成适合在信道中传输的形式已调信已调信号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是常见的号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信息源编码和变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信息源编码和信道编码等。信道编码等。信道是指信号传输的通道，可以是电缆线、光导纤维，也可以是信道是指信号传输的通道，可以是电缆线、光导纤维，也可以是自由空间。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统自由空间。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。中其它
25、各处噪声的集合。 在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行信号的解调、在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行信号的解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出与发送端译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出与发送端相对应的电信号；终端装置是将复原的电信号转换成相应的原始消息，相对应的电信号；终端装置是将复原的电信号转换成相应的原始消息，如将音频信号还原成声音。如将音频信号还原成声音。 知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成图1-9 模拟通信系统方框图知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成u 二模拟与数字通信系统
26、二模拟与数字通信系统 在模拟通信系统中，主要应用两种变换。将原始信息变换在模拟通信系统中，主要应用两种变换。将原始信息变换成连续变化的电信号（由发送端信号源完成）和把电信号恢复成最成连续变化的电信号（由发送端信号源完成）和把电信号恢复成最初的连续信号（由接收端终端装置完成）。由于信号源输出的电信初的连续信号（由接收端终端装置完成）。由于信号源输出的电信号频率较低，不能直接送到信道中去。因此，模拟通信系统有第二号频率较低，不能直接送到信道中去。因此，模拟通信系统有第二种变换，这一变换由调制器完成，即用电信号（又称调制信号）去种变换，这一变换由调制器完成，即用电信号（又称调制信号）去控制高频振荡（
27、载波）的某一参量，经过调制后成为已调信号。无控制高频振荡（载波）的某一参量，经过调制后成为已调信号。无线通信中常用的已调信号有调幅、调频调相信号。在接收端同样要线通信中常用的已调信号有调幅、调频调相信号。在接收端同样要经过相反的转换，它由解调器完成。已调信号有三个基本特点：一经过相反的转换，它由解调器完成。已调信号有三个基本特点：一是携带信息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有一定带宽，且是携带信息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有一定带宽，且中心频率远离零频。中心频率远离零频。知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成 从信息的发送到信息的恢复，在无线通信系统里还有滤从信
28、息的发送到信息的恢复，在无线通信系统里还有滤波、放大、高频功放、天线辐射与接收、变频、中频放大、波、放大、高频功放、天线辐射与接收、变频、中频放大、AGC控制和低频功放等环节。本教材重点介绍模拟通信系统的主要单控制和低频功放等环节。本教材重点介绍模拟通信系统的主要单元电路，简要介绍数字调制与解调技术。元电路，简要介绍数字调制与解调技术。 信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统。数字通信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统。数字通信的基本特征是，它的信号具有信的基本特征是，它的信号具有“离散离散”或或“数字数字”的特性，从的特性，从而使数字通信具有许多独特的问题。而使数字通信具有许多独特的问
29、题。知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成第第 一一第第 二二第第 三三数字信号传输时，信道噪声或数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的干扰所造成的差错，原则上是可以控制的，即通过差错控制编差错，原则上是可以控制的，即通过差错控制编码来实现，因此，要在发送端增加一个编码器，码来实现，因此，要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。而在接收端相应需要一个解码器。当需要实现保密通信时，可对数字信号进行当需要实现保密通信时，可对数字信号进行“加密加密”，相应在接收端就需要进行，相应在接收端就需要进行“解密
30、解密”。由于数字通信传输的是按一定节拍传送的数由于数字通信传输的是按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发送端相同的字信号，因而接收端必须有一个与发送端相同的节拍，否则就会因收发步调不一致而造成混乱，节拍，否则就会因收发步调不一致而造成混乱，这就是数字通信中的这就是数字通信中的“同步同步”。图1-10 数字通信系统方框图 知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成 需要说明，图中调制器需要说明，图中调制器/解调器、加密器解调器、加密器/解密器、编码器解密器、编码器/译译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，取决于设计要求和条件。码器等环节，在具体通信系统中是否全
31、部采用，取决于设计要求和条件。但在一个通信系统中，如果发送端有调制但在一个通信系统中，如果发送端有调制/加密加密/编码，则接收端必须有编码，则接收端必须有解调解调/解密解密/译码。译码。 数字通信的主要优点有：抗干扰能力强、差错可控、易于加密数字通信的主要优点有：抗干扰能力强、差错可控、易于加密及便于与现代电子技术、计算机技术相结合。因此，数字通信在今后的及便于与现代电子技术、计算机技术相结合。因此，数字通信在今后的通信方式中将占主导地位。通信方式中将占主导地位。知识链接二通信与通信系统的组成知识链接二通信与通信系统的组成知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备图1-4 调
32、幅发送设备方框图 u 一调幅发送设备一调幅发送设备高频振荡器高频振荡器 用来产生频率稳定、波长符合要求的高频正弦用来产生频率稳定、波长符合要求的高频正弦波。波。 高频放大器及倍频器高频放大器及倍频器 将振荡器产生的高频信号幅度放将振荡器产生的高频信号幅度放大并通过倍频将频率提高到载频（射频）。大并通过倍频将频率提高到载频（射频）。幅度调制器幅度调制器 将调制信号将调制信号“装载装载”到载波的幅度上，使高频到载波的幅度上，使高频正弦波信号的幅度跟随调制信号的变化规律而变化。幅度调制的基正弦波信号的幅度跟随调制信号的变化规律而变化。幅度调制的基本原理将在本书第本原理将在本书第4章详细介绍。章详细介
33、绍。 高频功率放大器高频功率放大器 增大发射设备的作用距离，使接收机增大发射设备的作用距离，使接收机在覆盖范围内能有效地接收。在覆盖范围内能有效地接收。知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备载波产生电路由高频振荡器、高频放大器及倍频器组成，它载波产生电路由高频振荡器、高频放大器及倍频器组成，它的功能是产生高频大功率的正弦波信号。高频振荡器，又称主振的功能是产生高频大功率的正弦波信号。高频振荡器，又称主振器，其主要功能是产生波形纯正、频率稳定的高频正弦波信号。器，其主要功能是产生波形纯正、频率稳定的高频正弦波信号。
34、为提高正弦波的频率稳定度，主振器一般用石英晶体振荡器。为提高正弦波的频率稳定度，主振器一般用石英晶体振荡器。高稳定度的石英晶体振荡器的振荡频率并不高，因此石英晶高稳定度的石英晶体振荡器的振荡频率并不高，因此石英晶体振荡器所产生的正弦波频率往往达不到所要求的载频，故必须体振荡器所产生的正弦波频率往往达不到所要求的载频，故必须对主振器产生的高频正弦波进行放大和倍频，使正弦波信号的幅对主振器产生的高频正弦波进行放大和倍频，使正弦波信号的幅度增大、频率成倍增加，以满足发送设备对载波的要求。度增大、频率成倍增加，以满足发送设备对载波的要求。1.载波产生电路载波产生电路知识链接三无线电发送与接收设备知识链
35、接三无线电发送与接收设备调制信号产生电路由话筒和低频放大器组成。话筒的功能是调制信号产生电路由话筒和低频放大器组成。话筒的功能是将声音转换成音频（低频）信号；由于话筒输出的音频信号很微将声音转换成音频（低频）信号；由于话筒输出的音频信号很微弱（一般为毫伏级），远不能满足振幅调制器对调制信号幅度的弱（一般为毫伏级），远不能满足振幅调制器对调制信号幅度的要求，为此，在话筒与调制器之间，增加一级或多级低频信号放要求，为此，在话筒与调制器之间，增加一级或多级低频信号放大器，将调制信号放大到调制器所需要的电平。大器，将调制信号放大到调制器所需要的电平。2. 调制信号产生电路调制信号产生电路知识链接三无线
36、电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备幅度调制器的功能是将调制信号幅度调制器的功能是将调制信号“装载装载”到载波的幅度上，到载波的幅度上，使高频正弦波信号的幅度跟随调制信号的变化规律而变化。幅度使高频正弦波信号的幅度跟随调制信号的变化规律而变化。幅度调制的基本原理将在本书第调制的基本原理将在本书第4章详细介绍。章详细介绍。如果音频信号为具有一定频带的信号，例如如果音频信号为具有一定频带的信号，例如50Hz4.5kHz, 已已调波的频带宽度将等于两倍的最高调制信号频率，即带宽调波的频带宽度将等于两倍的最高调制信号频率，即带宽BW=24.5=9kHz，这就是我国无线电广播中波波段一个电台所
37、占，这就是我国无线电广播中波波段一个电台所占用的频带宽度。用的频带宽度。3.幅度调制器幅度调制器采用调制发射方式的原因：无线电通信是将已调信号馈送到天线采用调制发射方式的原因：无线电通信是将已调信号馈送到天线上，交变的信号在天线四周激起以光速向远处传播的电磁波，这称为上，交变的信号在天线四周激起以光速向远处传播的电磁波，这称为电波辐射。为了使已调波通过天线有效地辐射出去，已调信号的载波电波辐射。为了使已调波通过天线有效地辐射出去，已调信号的载波波长应与天线的尺寸可相比拟。比如波长应与天线的尺寸可相比拟。比如1000MHz的手机信号，其波长为的手机信号，其波长为0.3m，所以手机天线长度，所以手
38、机天线长度10厘米左右就可以了。而对于厘米左右就可以了。而对于1000kHz的中的中波信号，其波长为波信号，其波长为300m，天线长度就需几十到一百米。比中频低很多，天线长度就需几十到一百米。比中频低很多的频率是不易辐射的，通常把能有效辐射的几百千赫兹以上的信号称的频率是不易辐射的，通常把能有效辐射的几百千赫兹以上的信号称为射频信号。为射频信号。知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备视频信号中的低频成分，即零到几百千赫兹的信号难以从视频信号中的低频成分，即零到几百千赫兹的信号难以从天线有效辐射出去。天线有效辐射出
39、去。因视频信号包括从低频到高频的很宽频率范围，馈送到天因视频信号包括从低频到高频的很宽频率范围，馈送到天线上，低频和高频辐射效果不同，整个视频信号不可能均匀地、线上，低频和高频辐射效果不同，整个视频信号不可能均匀地、有效地辐射出去；而接收到这样的信号也不可能通过解调恢复有效地辐射出去；而接收到这样的信号也不可能通过解调恢复成原视频信号。成原视频信号。即使不考虑上述两个因素，假设视频信号能从天线辐射，即使不考虑上述两个因素，假设视频信号能从天线辐射，可是一个地区不可能只有一个频道的电视节目，当数个电视节可是一个地区不可能只有一个频道的电视节目，当数个电视节目在目在06MHz频率范围内向空中辐射电
40、磁波时，接收端无法频率范围内向空中辐射电磁波时，接收端无法把它们分开，只能全部接收、混在一起、相互干扰而无法正常把它们分开，只能全部接收、混在一起、相互干扰而无法正常收看电视节目。收看电视节目。 例如，无线广播的中波波段例如，无线广播的中波波段(即即AM波段波段)频率范围为频率范围为5351605kHz,该波段传送的音频信号频率范围为该波段传送的音频信号频率范围为504500Hz，则在同一地，则在同一地区此波段内最多可以容纳的广播电台数目可计算如下：区此波段内最多可以容纳的广播电台数目可计算如下： 每个调幅广播电台所占带宽为：每个调幅广播电台所占带宽为： 24500=9000Hz=9kHz 同
41、时工作的电台数为：同时工作的电台数为： 综上所述，采用调制发射方式的原因是：无线电波通过天线有综上所述，采用调制发射方式的原因是：无线电波通过天线有效辐射的条件和效辐射的条件和“多路复用多路复用”的需要。的需要。知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备由于幅度调制电路输出的功率不大，通常要对其输出由于幅度调制电路输出的功率不大，通常要对其输出的调幅信号进行功率放大，以增大射频信号的覆盖率，即的调幅信号进行功率放大，以增大射频信号的覆盖率，即增大发射设备的作用距离，使接收机在覆盖范围内能有效增大发射设备的作用距离，使
42、接收机在覆盖范围内能有效地接收。地接收。.高频功率放大器高频功率放大器图1-5 调幅接收设备方框图 知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备u 二调幅接收设备二调幅接收设备高频放大器的主要任务有两个：一是从接收到的众多电台中选高频放大器的主要任务有两个：一是从接收到的众多电台中选择出一个所需要的电台信号；二是对所选中的信号进行放大。也就择出一个所需要的电台信号；二是对所选中的信号进行放大。也就是说，高频放大器是选频放大器，放大器的谐振频率调谐于该电台是说，高频放大器是选频放大器，放大器的谐振频率调谐于该电台的载频上，选出这个电台的已调信号，并加以放大。的载频上，选出这个电台
43、的已调信号，并加以放大。为降低整机的噪声，提高整机的灵敏度，高频管应尽量选用低为降低整机的噪声，提高整机的灵敏度，高频管应尽量选用低噪声的放大管，高频放大器的选频功能应尽可能好，这类放大器的噪声的放大管，高频放大器的选频功能应尽可能好，这类放大器的负载回路一般为负载回路一般为LC谐振电路，常称这类放大器为小信号选频放大谐振电路，常称这类放大器为小信号选频放大器。器。知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备1. 高频放大器高频放大器知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备本地振荡器又称本振电路，它的功能是为混频器提供高频正弦本地振荡器又称本振电路，它的功能
44、是为混频器提供高频正弦波信号，以便与接收到的载波信号混频。本振电路常采用互感耦合波信号，以便与接收到的载波信号混频。本振电路常采用互感耦合振荡器或三点式振荡器。振荡器或三点式振荡器。2. 本地振荡器本地振荡器混频器是超外差接收机的重要组成部分。混频器的功能是将载混频器是超外差接收机的重要组成部分。混频器的功能是将载波信号与本振信号进行非线性变换，使之变成中频的调幅信号输出。波信号与本振信号进行非线性变换，使之变成中频的调幅信号输出。3. 混频器混频器知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备中频放大器的功能是将混频器
45、输出的中频信号进行放大，为检中频放大器的功能是将混频器输出的中频信号进行放大，为检波器提供峰波器提供峰峰值约为峰值约为1V的调幅波信号。由于混频器输出的中频的调幅波信号。由于混频器输出的中频信号通常为毫伏（信号通常为毫伏（mV）级甚至更小，故收音机中频放大器的电压）级甚至更小，故收音机中频放大器的电压增益一般需要增益一般需要6080dB以上，因此，中频放大器通常由多级调谐以上，因此，中频放大器通常由多级调谐放大器组成。放大器组成。 中频放大器是超外差接收机的重要组成部分。接收机的主要技中频放大器是超外差接收机的重要组成部分。接收机的主要技术指标，如灵敏度、信噪比、选择性和通频带等，在很大程度上
46、取术指标，如灵敏度、信噪比、选择性和通频带等，在很大程度上取决于中频放大器的性能。决于中频放大器的性能。4.中频放大器中频放大器知识链接三无线电发送与接收设备知识链接三无线电发送与接收设备检波器的主要功能是将中频放大器输出的中频信号解调成音频检波器的主要功能是将中频放大器输出的中频信号解调成音频信号，由此可见，接收设备中的检波器与发射设备中的幅度调制器信号，由此可见，接收设备中的检波器与发射设备中的幅度调制器功能刚好相反，即互为逆变换。功能刚好相反，即互为逆变换。5. 检波器检波器低频放大器的功能是将检波器输出的音频信号进行功率放大，低频放大器的功能是将检波器输出的音频信号进行功率放大，使之具
47、有足够的功率以推动扬声器发声。使之具有足够的功率以推动扬声器发声。6.低频放大器低频放大器天线是发射机终端和接收机前端的重要器件。无线电通信天线是发射机终端和接收机前端的重要器件。无线电通信系统信息的发射和接收是通过天线实现的。发射天线的任务是系统信息的发射和接收是通过天线实现的。发射天线的任务是将发射机输出的高频电流能量转换成电磁波辐射出去；接收天将发射机输出的高频电流能量转换成电磁波辐射出去；接收天线是发射天线作用的逆过程。其作用是将空间电波信号转换成线是发射天线作用的逆过程。其作用是将空间电波信号转换成高频电流能量送给接收机。同一天线可用作发射和接收，其性高频电流能量送给接收机。同一天线
48、可用作发射和接收，其性能是相同的能是相同的 。知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类u 一天线的作用与分类一天线的作用与分类天线主要特性指标有输入阻抗、方向性、增益和效率。性能天线主要特性指标有输入阻抗、方向性、增益和效率。性能良好的天线可以改善系统的信噪比，降低比特率，提高辐射功率良好的天线可以改善系统的信噪比，降低比特率，提高辐射功率等。等。无线电通信系统的多样性使得天线种类多种多样。按用途不无线电通信系统的多样性使得天线种类多种多样。按用途不同，可天线分为：同，可天线分为：知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类通信天线通信天线广播和电视天线广播和电视天线雷达天
49、线雷达天线导航和测向天线导航和测向天线知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类u按工作波长不同，天线分为按工作波长不同，天线分为 : :知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类u通常将天线按其结构分成两大类：通常将天线按其结构分成两大类： 1中长波通信天线中长波通信天线我国中小功率中波广播我国中小功率中波广播发射台站中，常用的发射天发射台站中，常用的发射天线是单塔天线和斜拉线顶负线是单塔天线和斜拉线顶负荷单塔天线。荷单塔天线。 图1-13中波单塔天线知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类u 二常用天线介绍二常用天线介绍 2短波通信天线短波通信天线短波段无线
50、电波的频率在短波段无线电波的频率在3MHz30MHz之间，常用的天线有水之间，常用的天线有水平对称振子天线、笼形振子短波天线和平对称振子天线、笼形振子短波天线和V形对称振子天线等。形对称振子天线等。 图1-14 水平对称振子天线知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类 笼形振子短波天线：为提高输出功率，改善输入阻抗特性，笼形振子短波天线：为提高输出功率，改善输入阻抗特性，拓展带宽，可加粗振子直经，即将拓展带宽，可加粗振子直经，即将68根导线排成圆柱形类似两个笼根导线排成圆柱形类似两个笼子作为振子的两臂，如图子作为振子的两臂，如图5-35所示，就是笼形振子短波天线。所示，就是笼形振子
51、短波天线。图1-15 笼形振子结构图 图1-16 旋转蝙蝠天线结构知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类 3电视及调频广播天线电视及调频广播天线电视所用电视所用112频道为甚高频（频道为甚高频（VHF）,其频率范围其频率范围48.5223MHz,1368频道为特高频（频道为特高频（UHF）, 其频率范围其频率范围470958MHz,由于电波主要以空间波传播，因此，天线要架设在高大建筑物顶端或由于电波主要以空间波传播，因此，天线要架设在高大建筑物顶端或专用的电视塔上。常用有旋转场天线、蝙蝠翼天线、环形天线、引向专用的电视塔上。常用有旋转场天线、蝙蝠翼天线、环形天线、引向天线等。天线
52、等。 图1-17 引向天线图1-18 羊角拉杆、环形天线知识链接四天线的作用和分类知识链接四天线的作用和分类知识链接五本课程的特点及学习方法知识链接五本课程的特点及学习方法u 本课程具有以下一些特点，学习时应掌握相应的正确方法。本课程具有以下一些特点，学习时应掌握相应的正确方法。（1）“高频电子技术高频电子技术”以以“模拟电子技术模拟电子技术”为其主要先修课程，所以读为其主要先修课程，所以读者一定要先牢固掌握者一定要先牢固掌握“模拟电子技术模拟电子技术”中的基本概念、原理、电路组成和坌析中的基本概念、原理、电路组成和坌析方法，才能进一步学好本课程。另外，方法，才能进一步学好本课程。另外，“信号
53、与系统信号与系统”课程中的傅里叶频谱分课程中的傅里叶频谱分析方法、线性系统的拉氏变换法等有关内容也是析方法、线性系统的拉氏变换法等有关内容也是“高频电子技术高频电子技术”的理论分析的理论分析基础。高频电子研究的对象主要是通信电路，通过对通信电路的分析，达到研基础。高频电子研究的对象主要是通信电路，通过对通信电路的分析，达到研究通信系统的目的。究通信系统的目的。 （2）除了高频小信号放大电路和满足一定条件下的反馈控制电路可以）除了高频小信号放大电路和满足一定条件下的反馈控制电路可以看成是线性电路，采用线性电路的分析方法进行处理外，高频电子技术中的绝看成是线性电路，采用线性电路的分析方法进行处理外
54、，高频电子技术中的绝大多数功能电路则属于非线性电路。对非线性电路进行严格的数学分析需要建大多数功能电路则属于非线性电路。对非线性电路进行严格的数学分析需要建立和求解非线性微分方程，因而是非常困难的，有时甚至是不可能的。本书采立和求解非线性微分方程，因而是非常困难的，有时甚至是不可能的。本书采用了一些工程上的近似分析和求解的方法，如折线法、幂级数法等。用了一些工程上的近似分析和求解的方法，如折线法、幂级数法等。（3）采用计算机辅助设计（）采用计算机辅助设计（CAD）的方法可以对各种功能电）的方法可以对各种功能电路进行近似仿真分析和设计，本书第路进行近似仿真分析和设计，本书第9章是关于章是关于Mu
55、ltisim仿真与测仿真与测试的练习。此外这方面其他的软件较多，如试的练习。此外这方面其他的软件较多，如ADS（Advanced Design System）、）、PSpice等，读者可以参考有关资料。等，读者可以参考有关资料。（4）本课程是一门实践性很强的课程。各种功能电路的理论）本课程是一门实践性很强的课程。各种功能电路的理论学习必须和相应的实验结全起来，才能真正领会和掌握，同时也不学习必须和相应的实验结全起来，才能真正领会和掌握，同时也不会感到抽象和枯燥。由于高频电子技术的工作频率较高，受元器件会感到抽象和枯燥。由于高频电子技术的工作频率较高，受元器件和引线分布参数及各种高频干扰影响较大
56、，因此制作和调试电路时和引线分布参数及各种高频干扰影响较大，因此制作和调试电路时比较困难。比较困难。知识链接五本课程的特点及学习方法知识链接五本课程的特点及学习方法（5）在一个通信系统中，各种功能电路相互之间是有一定影）在一个通信系统中，各种功能电路相互之间是有一定影响的，所以在分析单个电路的工作原理和性能时，不仅要考虑该电响的，所以在分析单个电路的工作原理和性能时，不仅要考虑该电路本身，还要考虑其相邻电路对它的影响，弄清楚该电路在整个系路本身，还要考虑其相邻电路对它的影响，弄清楚该电路在整个系统中的位置和作用。也就是说，要带着系统的观点来看待其中每一统中的位置和作用。也就是说，要带着系统的观
57、点来看待其中每一个单元电路，这样才能掌握整个系统的工作原理和性能。个单元电路，这样才能掌握整个系统的工作原理和性能。（6）随着大规模集成工艺和技术的发展，出现了越来越多的）随着大规模集成工艺和技术的发展，出现了越来越多的高频电子集成电路芯片。然而，在目前的高频系统中，尤其是在接高频电子集成电路芯片。然而，在目前的高频系统中，尤其是在接收机的前端和发射机的后端，仍然存在由很多分立元器件组成的电收机的前端和发射机的后端，仍然存在由很多分立元器件组成的电路。另外，集成电路的分析和设计也是建立在分立元器件电路的基路。另外，集成电路的分析和设计也是建立在分立元器件电路的基础之上的。所以，本书虽然介绍了集
58、成电路为主导来各种功能电路础之上的。所以，本书虽然介绍了集成电路为主导来各种功能电路的，但同时也介绍了一些相应的分立元器件电路。的，但同时也介绍了一些相应的分立元器件电路。知识链接五本课程的特点及学习方法知识链接五本课程的特点及学习方法u1根据无线电波的传播特点，将无线电的频率范围划分为若干频段，也叫做波段。根据无线电波的传播特点，将无线电的频率范围划分为若干频段，也叫做波段。当电磁波自波源发出后，要经过各种途径到达接收天线，几种主要的传播途径分别为空间当电磁波自波源发出后，要经过各种途径到达接收天线，几种主要的传播途径分别为空间波传播、地波传播和天波传播。波传播、地波传播和天波传播。u2通信
59、系统可以简单称为传输信息的系统，是实现信息传递所需的一切设备和传输通信系统可以简单称为传输信息的系统，是实现信息传递所需的一切设备和传输媒质的总和，它包括信号源、调制器、信道、解调器和终端装置，数字通信系统和模拟通媒质的总和，它包括信号源、调制器、信道、解调器和终端装置，数字通信系统和模拟通信系统相比，在发送端增加了加密器和编码器，在接收端增加了译码器和解密器。信系统相比，在发送端增加了加密器和编码器，在接收端增加了译码器和解密器。u 3调幅发送设备包括调幅发送设备包括载波产生电路、调制信号产生电路、幅度调制器和高频功率放载波产生电路、调制信号产生电路、幅度调制器和高频功率放大器，它的功能是将
60、调制信号大器，它的功能是将调制信号“加载加载”到载波的幅度上，使载波信号的幅度按调制信号的到载波的幅度上，使载波信号的幅度按调制信号的变化规律而变化。接收设备包括高频放大器、本机振荡器、混频器、中频放大器、检波器变化规律而变化。接收设备包括高频放大器、本机振荡器、混频器、中频放大器、检波器和低频放大器，它的主要功能是从高频调幅波中解调出原来的调制信号。和低频放大器，它的主要功能是从高频调幅波中解调出原来的调制信号。u 4. 天线是发射机终端和接收机前端的重要器件。常用天线有中长波通信、天线短波天线是发射机终端和接收机前端的重要器件。常用天线有中长波通信、天线短波通信天线、电视及调频广播天线等。通信天线、电视及调频广播天线等。u5本课程是一门实践性很强的课程，在学习中要加强实验和实习，通过实践性环节本课程是一门实践性很强的课程，在学习中要加强实验和实习，通过实践性环节来加强对理论的理解。来加强对理论的理解。任务任务1 1 小结小结
