《射频通信电路00》由会员分享，可在线阅读，更多相关《射频通信电路00（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信电子电路顿玉洁2009年年8月月西安交通大学电信学院信通系9/17/20241Information&Communication Engineering Dept. XJTUv总学时：总学时：6464；其中课内学时；其中课内学时5656；实验学时；实验学时8 8；v学分：学分：v适用专业适用专业: : 信息工程、学硕信息工程、学硕班班v使用教材：射频通信电路，陈邦媛使用教材：射频通信电路，陈邦媛 著，著， 科学出版社，科学出版社，20062006年年8 8月第二版月第二版课程信息9/17/20242Information&Communication Engineering Dept. XJ
2、TU课程以通信与电子信息系统中课程以通信与电子信息系统中的的“射频电路射频电路”为研究对象为研究对象RFradio frequency射频可以无线发射的频率射频可以无线发射的频率9/17/20243Information&Communication Engineering Dept. XJTU绪论(Introduction)绪论要解决的问题：绪论要解决的问题：本课程要研究的问题是什么？本课程要研究的问题是什么？本课程的任务和地位。本课程的任务和地位。为什么要学习该课程？为什么要学习该课程？怎样才能学好该课程？怎样才能学好该课程？9/17/20244Information&Communicati
3、on Engineering Dept. XJTU无所不在的无线通信9/17/20245Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信系统的组成n通信就是把信号（信息）从发信端（信源）传递到收通信就是把信号（信息）从发信端（信源）传递到收信端（信宿）的过程。完成通信任务的系统就是通信信端（信宿）的过程。完成通信任务的系统就是通信系统。通信系统的两大基本任务是保证通信的系统。通信系统的两大基本任务是保证通信的可靠性可靠性和和有效性有效性。n信号总是以某种物理量（声、光、电等）的形式存在信号总是以某种物理量（声、光、电等）的形式存在的。它会占有
4、一定的资源（直接：能量、时间、空间、的。它会占有一定的资源（直接：能量、时间、空间、频率等；间接：价格、易用性、优先级等）。它在空频率等；间接：价格、易用性、优先级等）。它在空间和时间上的传播与扩散具有其特有的规律性。间和时间上的传播与扩散具有其特有的规律性。n通信系统的任务就是根据被传递信息的不同属性和通通信系统的任务就是根据被传递信息的不同属性和通信用户的不同使用需求，选用合理的系统结构、处理信用户的不同使用需求，选用合理的系统结构、处理方法和实现电路，以实现高效、可靠完成通信任务的方法和实现电路，以实现高效、可靠完成通信任务的要求。要求。9/17/20246Information&Com
5、munication Engineering Dept. XJTU通信系统的组成n通信系统典型结构通信系统典型结构两种变换：两种变换：1、非电信号、非电信号电信号（基带信号）电信号（基带信号）基带信号：模拟或数字，低频基带信号：模拟或数字，低频2、调制与解调：基带信号、调制与解调：基带信号通带信号通带信号通带信号：高频，窄带通带信号：高频，窄带9/17/20247Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信系统的组成n 信道是通信系统的传输途径。载有信息的信信道是通信系统的传输途径。载有信息的信号（目前主要为电、光、声形式）在信道中传号（
6、目前主要为电、光、声形式）在信道中传输，与信道中不可避免的噪声或干扰混合，送输，与信道中不可避免的噪声或干扰混合，送到输出端进行处理。为保证通信的有效性和可到输出端进行处理。为保证通信的有效性和可靠性，信道中传输的信号的特性必须与信道的靠性，信道中传输的信号的特性必须与信道的特性相匹配。特性相匹配。9/17/20248Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信系统的组成调制的目的：调制的目的：1 1、有效的发射、有效的发射 2 2、有效的利用频带、有效的利用频带调制方式：调制方式： 调幅调幅 基带信号控制载波幅度基带信号控制载波幅度 调
7、频调频 基带信号控制载波频率基带信号控制载波频率 调相调相 基带信号控制载波相位基带信号控制载波相位基带信号：基带信号： 数字信号数字信号 模拟信号模拟信号数字调制数字调制 模拟调制模拟调制载波：载波：9/17/20249Information&Communication Engineering Dept. XJTU无线电波波段划分无线电波波段划分频段名称频段名称频率范围频率范围波长范围波长范围传播特性传播特性ELF(极低频极低频) 30300 Hz10,0001000 km传播损耗小，通信距离远，信传播损耗小，通信距离远，信号稳定可靠，渗入地层、海水号稳定可靠，渗入地层、海水能力强能力强VF
8、 (音频音频)300 3000 Hz 1000100 kmVLF (甚低频甚低频) 330 kHz 10010 kmLF (低频低频) 30 300 kHz 101 km用于导航、长距离通信用于导航、长距离通信MF (中频中频)300 3000 kHz 10.1 km广播、船舶通信、飞行通信广播、船舶通信、飞行通信HF (高频高频) 3 30 MHz 10010 m广播、中远距离通信广播、中远距离通信VHF (甚高频甚高频) 30300 MHz 101 m移动通信、电视、雷达、导航移动通信、电视、雷达、导航UHF (超高频超高频)300 3000 MHz 10010 cm与与VHF类同，还用于
9、散射通信、类同，还用于散射通信、卫星通信等卫星通信等SHF (特高频特高频) 3 30 GHz 101 cmEHF (极高频极高频) 30 300 GHz 10.1 cmDecimillimeter至高频至高频3003000 GHz 10.1 mm9/17/202410Information&Communication Engineering Dept. XJTU常用无线通信方式的频段n广播n中波波段: 300kHz 3000kHzn短波波段30MHzn调频波段: 87MHz108MHznAM广播信号：收音机中频为465 KHz，带宽一般在6KHz左右，频道间隔9KHz； nFM广播信号：收音
10、机中频频率为，带宽为单声道180kHz，立体声256kHz。9/17/202411Information&Communication Engineering Dept. XJTU常用无线通信方式的频段n移动通信nGSM: 900/1800 MHzn小灵通: 1900 MHzn移动TD-SCDMAn大唐电信大唐电信, GSM TD-SCDMAn电信CDMA2000n美国美国, CDMA IS95(2G) CDMA20001x CDMA20003x(3G）n联通WCDMAn欧洲，欧洲，GSM(2G) GPRS EDGE WCDMA(3G)9/17/202412Information&Communi
11、cation Engineering Dept. XJTU无线通信面临的问题：n有效辐射有效辐射=天线线度与信号波长可比较天线线度与信号波长可比较=调制调制与解调与解调=频率资源有限，向更高频率偏移频率资源有限，向更高频率偏移=器器件、电路结构、分析方法件、电路结构、分析方法。n保证可靠性的前提下实现尽量远的信号传送。保证可靠性的前提下实现尽量远的信号传送。=接收微弱信号的能力接收微弱信号的能力+发送大功率信号的能发送大功率信号的能力力=高倍放大、大功率输出、高效率工作高倍放大、大功率输出、高效率工作。n干扰和噪声是破坏可靠性的大敌。干扰和噪声是破坏可靠性的大敌。=减小系统减小系统电路的噪声电
12、路的噪声+滤波措施滤波措施+可靠性编码。可靠性编码。9/17/202413Information&Communication Engineering Dept. XJTU无线通信面临的问题(2)：n在环境条件变化时保证系统稳定工作。在环境条件变化时保证系统稳定工作。=功率功率变化的适应能力变化的适应能力+频率变化的适应能力频率变化的适应能力+多径传多径传输的适应能力。输的适应能力。n有效利用资源。有效利用资源。=功率资源、频率资源、空间功率资源、频率资源、空间资源、经费资源、人力资源。资源、经费资源、人力资源。n最优化设计。最优化设计。=元器件、电路拓扑、工作条件、元器件、电路拓扑、工作条件、
13、制造和维护。制造和维护。9/17/202414Information&Communication Engineering Dept. XJTU移动通信中的射频设计nRF通信系统中的发送设备和接收设备框图如通信系统中的发送设备和接收设备框图如下：下： 图中所示接收机的结构称为超外差式接收机（Superheterodyne Receiver)。9/17/202415Information&Communication Engineering Dept. XJTU移动通信中的射频设计n通信系统中的射频部分设计通信系统中的射频部分设计n模拟通信机模拟通信机发射机：调制、功率放大器发射机：调制、功率放大器
14、接收机：低噪声放大器、下变频、解调器接收机：低噪声放大器、下变频、解调器n数字通信机数字通信机发射机：调制、功率放大器发射机：调制、功率放大器接收机：低噪声放大器、变频器、解调器接收机：低噪声放大器、变频器、解调器9/17/202416Information&Communication Engineering Dept. XJTU移动通信中的射频设计n数字通信机的射频级电路框图数字通信机的射频级电路框图数字通信机数字通信机9/17/202417Information&Communication Engineering Dept. XJTU移动通信中的射频设计n无线数字无线数字 的射频级电路的射
15、频级电路9/17/202418Information&Communication Engineering Dept. XJTU本课程的任务和地位n任务：任务：介绍通信系统中将基带信号变换到适于信道传介绍通信系统中将基带信号变换到适于信道传输的射频信号及其反变换过程所需要的主要功输的射频信号及其反变换过程所需要的主要功能电路的工作原理、分析方法和典型电路。包能电路的工作原理、分析方法和典型电路。包括滤波器、高频率小信号放大器和功率放大器、括滤波器、高频率小信号放大器和功率放大器、正弦波振荡器、频率变换电路、调制与解调电正弦波振荡器、频率变换电路、调制与解调电路、锁相环路与频率合成器等，通称为通信
16、系路、锁相环路与频率合成器等，通称为通信系统的前端电路。统的前端电路。n地位：地位：通信电子线路是一门电子信息类专业基础课。通信电子线路是一门电子信息类专业基础课。9/17/202419Information&Communication Engineering Dept. XJTU本课程的先修课程(1)n主要先修课程包括：主要先修课程包括：n电路原理电路原理各基本电路定律及其数学表达式；各基本电路定律及其数学表达式；恒流源、恒压源基本特征；正弦电流、电压的恒流源、恒压源基本特征；正弦电流、电压的复数、图形表示法；复数、图形表示法；RLC电路的谐振特性；互电路的谐振特性；互感、变压器的基本特性，
17、变压器同名端的概念感、变压器的基本特性，变压器同名端的概念与确定方法等。与确定方法等。n电子线路基础电子线路基础放大器工作原理、直流偏放大器工作原理、直流偏置的作用与偏置电路元件设计方法；三种放大置的作用与偏置电路元件设计方法；三种放大器组态，放大电路的反馈类型与元件参数计算；器组态，放大电路的反馈类型与元件参数计算；差分放大器的工作原理和性能分析；运放与基差分放大器的工作原理和性能分析；运放与基本集成电路的主要特性等。本集成电路的主要特性等。9/17/202420Information&Communication Engineering Dept. XJTU本课程的先修课程(2)n信号与系统
18、信号与系统信号的分类与描述方法；傅信号的分类与描述方法；傅立叶变换及其在频谱分析中的应用；线性网络立叶变换及其在频谱分析中的应用；线性网络零极点图分析方法；信号通过线性系统的不失零极点图分析方法；信号通过线性系统的不失真条件；抽样数据系统和真条件；抽样数据系统和z变换；变换；MATLAB程序程序的应用等。的应用等。n逻辑设计与数字电路逻辑设计与数字电路数制与编码；组合数制与编码；组合与时序逻辑基本单元；与时序逻辑基本单元；A/D转换和转换和D/A转换的工转换的工作原理等。作原理等。9/17/202421Information&Communication Engineering Dept. XJ
19、TU课程的内容安排n基础知识与理论基础知识与理论n第一章：第一章： 选频回路与阻抗变换选频回路与阻抗变换n第二章：第二章： 噪声与非线性失真噪声与非线性失真n通信系统基础知识通信系统基础知识n第三章：第三章： 调制和解调调制和解调n第四章：第四章： 发送、接收机结构发送、接收机结构9/17/202422Information&Communication Engineering Dept. XJTU课程的内容安排n各模块电路各模块电路n第五章：第五章： 低噪声放大器低噪声放大器n第六章：第六章： 混频器混频器n第七章：第七章： 振荡器振荡器n第八章：第八章： 锁相与频率合成技术锁相与频率合成技术
20、n第九章：第九章： 调制与解调电路调制与解调电路n第十章：第十章： 高频功率放大器高频功率放大器9/17/202423Information&Communication Engineering Dept. XJTU学习本课程的目标基本目标基本目标是以通信系统的功能单元为例，介绍模是以通信系统的功能单元为例，介绍模拟信号处理技术中电子电路的线性及非线性应拟信号处理技术中电子电路的线性及非线性应用的原理和技术，使学生掌握电子系统实现技用的原理和技术，使学生掌握电子系统实现技术的基础知识和应用能力。在术的基础知识和应用能力。在“电子技术基础电子技术基础”课程的基础上，课程的基础上，更进一步更进一步对
21、高频、非线性电对高频、非线性电子电路的原理和应用技术展开讨论，强化学生子电路的原理和应用技术展开讨论，强化学生在模拟信号处理系统的实现技术方面的理论基在模拟信号处理系统的实现技术方面的理论基础和实践能力，使他们初步掌握模拟电路硬件础和实践能力，使他们初步掌握模拟电路硬件系统的设计方法和测量、调试能力，并为学习系统的设计方法和测量、调试能力，并为学习后续的专业课程打下必备的基础。后续的专业课程打下必备的基础。9/17/202424Information&Communication Engineering Dept. XJTU学习本课程的要求通过本课程的学习，学生在电子电路的分析、设计和应通过本课
22、程的学习，学生在电子电路的分析、设计和应用知识方面应当达到以下基本要求：用知识方面应当达到以下基本要求：1掌握电子器件非线性应用的特点和基本理论，熟悉各掌握电子器件非线性应用的特点和基本理论，熟悉各种分析方法的应用及适用条件，对不同信号作用到非种分析方法的应用及适用条件，对不同信号作用到非线性电路上所产生的响应有清晰的概念。线性电路上所产生的响应有清晰的概念。 2掌握通信系统中各主要功能单元的作用、工作原理和掌握通信系统中各主要功能单元的作用、工作原理和实现模型。对于实现低噪声宽带放大、选频滤波、高实现模型。对于实现低噪声宽带放大、选频滤波、高频功率放大、正弦信号发生、调制与解调、混频与倍频功
23、率放大、正弦信号发生、调制与解调、混频与倍频、锁相与频率合成等功能的电路技术和性能指标有频、锁相与频率合成等功能的电路技术和性能指标有较清晰的概念。熟悉各种功能电路的基本分析方法和较清晰的概念。熟悉各种功能电路的基本分析方法和主要结论。了解各功能电路连接时阻抗和信号电平的主要结论。了解各功能电路连接时阻抗和信号电平的匹配要求。匹配要求。9/17/202425Information&Communication Engineering Dept. XJTU学习本课程的要求(2)3熟悉通信系统中常用集成电路的功能、基本工作原理熟悉通信系统中常用集成电路的功能、基本工作原理和使用方法。能够对专用大规模
24、集成电路中的单元电和使用方法。能够对专用大规模集成电路中的单元电路进行原理分析。了解电流模技术、开关电流技术、路进行原理分析。了解电流模技术、开关电流技术、软件无线电等新技术在通信电路中的应用。了解模拟软件无线电等新技术在通信电路中的应用。了解模拟电路的电路的EDA技术原理，能够使用分析设计工具对通信技术原理，能够使用分析设计工具对通信电路进行仿真分析和简单的优化设计。电路进行仿真分析和简单的优化设计。4熟悉常用电子器件的功能、作用、和主要性能指标，熟悉常用电子器件的功能、作用、和主要性能指标，能够选择合适的器件来实现所需的电路。了解电子电能够选择合适的器件来实现所需的电路。了解电子电路设计的
25、基本方法，能独立完成电路的安装、调试和路设计的基本方法，能独立完成电路的安装、调试和指标测量，具备解决工程实际问题的初步能力。指标测量，具备解决工程实际问题的初步能力。9/17/202426Information&Communication Engineering Dept. XJTU如何学习这门课程n学习方法学习方法n以电路的工作原理为核心，从电路结构、元器以电路的工作原理为核心，从电路结构、元器件的工作状态、信号的波形和频谱特点、所采件的工作状态、信号的波形和频谱特点、所采用的分析方法和主要结论等方面掌握好有关的用的分析方法和主要结论等方面掌握好有关的内容。内容。n重视实用电路的电路图、工
26、作原理和性能特点。重视实用电路的电路图、工作原理和性能特点。关心针对各种不同应用要求和实际问题所采取关心针对各种不同应用要求和实际问题所采取的措施和做法。的措施和做法。n经常总结学习内容，及时解决遇到的问题，与经常总结学习内容，及时解决遇到的问题，与老师和同学多交流、多讨论，利用好答疑的机老师和同学多交流、多讨论，利用好答疑的机会，提高学习效率。会，提高学习效率。9/17/202427Information&Communication Engineering Dept. XJTU学习要求及教师联系方式n学习要求学习要求n认真听课，读懂教材和参考资料的主要内容。认真听课，读懂教材和参考资料的主要
27、内容。n按要求完成作业。提倡互相讨论，反对抄袭作假。按要求完成作业。提倡互相讨论，反对抄袭作假。n认真做好实验。在实际电路中验证理论知识，发现和认真做好实验。在实际电路中验证理论知识，发现和解决问题。解决问题。n网络资源网络资源nUsername: rfclass2004, Password: rfclass2004n教师联系方式：教师联系方式：n办公室办公室 ：西一楼：西一楼 525室室n联系联系 ：82668772-525n电子信箱电子信箱: 9/17/202428Information&Communication Engineering Dept. XJTU参考书目录n董在望等. 通信电
28、路原理.高等教育出版社. 2002年8月n谈文心等. 高频电子线路.西安交通大学出版社.1996年10月 n谢沅清等. 通信电子电路. 北京邮电大学出版社. 2000年2月n谢嘉奎等. 电子线路(非线性部分). 高等教育出版社. 2000年5月n. RF Circuit Design:Theoryn . Fundamentals of RF Circuit Designn Davis. Radio Frequency Circuit Design. n网络资源9/17/202429Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信技术发展历程1
29、8201820年年 Oersted 发现电流会产生磁场；发现电流会产生磁场； 18311831年年 Faraday发现导线作切割磁力线运动产生感应电流；发现导线作切割磁力线运动产生感应电流；18641864年年 Maxwell提出电磁场方程组，预言电磁波存在；提出电磁场方程组，预言电磁波存在； 1887年年 德国科学家赫兹的电磁波辐射实验，辐射出德国科学家赫兹的电磁波辐射实验，辐射出1000MHz1000MHz电磁波；电磁波；1894年年 O. Lodge发明粉末检波器，发明粉末检波器， 在牛津检测到在牛津检测到150码远发出的无线信号；码远发出的无线信号； 9/17/202430Inform
30、ation&Communication Engineering Dept. XJTU通信技术发展历程18951895年年 Marconi Marconi 发明的无线电报，传输发明的无线电报，传输2 2公里；公里；18971897年年 Marconi Marconi申请无线电报专利，建立无线电申请无线电报专利，建立无线电 报公司；报公司；19011901年年1212月月1212日日 Marconi Marconi在加拿大纽芬兰岛收到在加拿大纽芬兰岛收到 从英国从英国CornwallCornwall发出的无线信号，发出的无线信号，传输距传输距 离离1700mile.1700mile.1900190
31、0年年 专利调谐专利调谐 获得批准，专利号为获得批准，专利号为 ；同年公司改名为；同年公司改名为MarconiMarconi公司；公司；19071907年年 获诺贝尔物理奖获诺贝尔物理奖19041904年年 Flemin发明电子二极管；发明电子二极管； 19061906年年 De Forest发明电子三极管放大；发明电子三极管放大； 19201920年年 AM广播在美国广播在美国Pittsburgh开通；开通； 9/17/202431Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信技术发展历程W. SHOCKLEY(1910-1989)J.
32、BARDEEN (1908-1991)W. H. BRATTAIN (1902-1987)在一次大战中在一次大战中 E. Armstrong发明超外差发明超外差AM接收机；接收机； 19331933年年 E. Armstrong发明发明FM； 19291929年年 美国人美国人Zworykin发明电视；发明电视； 19331933年年 英国英国BBC广播电视开通；广播电视开通；19471947年年 Brattain, Bardeen, Shockley发明晶体管；发明晶体管； 9/17/202432Information&Communication Engineering Dept. XJTU
33、通信技术发展历程19581958年年 Kilby和和Noyce 发明集成电路；发明集成电路； 19621962年年 Telstar I 卫星发射，转播欧、美之间电视广播；卫星发射，转播欧、美之间电视广播； 19651965年年 发射商用通信卫星；发射商用通信卫星；9/17/202433Information&Communication Engineering Dept. XJTU通信技术发展历程7070年代初年代初 Bell实验室实验室R. Frenkiel等等提出蜂窝式无线移动通信网概念；提出蜂窝式无线移动通信网概念；19831983年年 出现第一代商用蜂窝移动通信系统出现第一代商用蜂窝移动通信系统目前第二代目前第二代第三代第三代三代后；三代后；Clinton总统給总统給R. Frenkiel 授奖授奖造就当今移动通信辉煌局面的应首推造就当今移动通信辉煌局面的应首推 微电子技术和射频技术微电子技术和射频技术9/17/202434Information&Communication Engineering Dept. XJTU
