高频电子线路第1章绪论PPT课件.ppt

1、1高频电子线路高频电子线路第一章2022-5-162教材及教学辅助参考书 教材：教材： 高频电子线路高频电子线路第五版第五版 张肃文张肃文 主编主编 高等教育出版社出版高等教育出版社出版 教学辅助参考书：教学辅助参考书： 高频电子线路学习指导高频电子线路学习指导 戴峻浩戴峻浩 编编 国防工业出版社出版国防工业出版社出版 高频电子线路高频电子线路 曾兴雯曾兴雯 陈健陈健 刘乃安编刘乃安编 西安电子科技大学出版社出版西安电子科技大学出版社出版 高频电子线路学习指导与题解高频电子线路学习指导与题解 华中科技大学出版社华中科技大学出版社 严国萍编著严国萍编著2022-5-163周朝，烽火狼烟周朝，烽火

2、狼烟商朝邮驿唐朝信鸽1.1无线通信发展简史2022-5-1641837年，莫尔斯电报机1876年，贝尔电话1854年，安东尼奥穆奇2022-5-1651864年，麦克斯韦方程组赫兹马可尼于1895年实现无线电通信2022-5-166发射发射电子电子电表电表发射发射电子电子电表电表1904年，弗莱明发明二极管2022-5-167三个里程碑：三个里程碑： 1907 1907年，李年，李德德福雷斯特福雷斯特 Lee de forest Lee de forest 发明发明电子三极管电子三极管 1948 1948年，肖克莱年，肖克莱 W. Shockley W. Shockley 发明发明晶体三极管晶

3、体三极管 集成电路集成电路、数字电路的出现、数字电路的出现 杰克杰克基尔比（基于锗基尔比（基于锗GeGe） 罗伯特罗伯特诺伊思（基于硅诺伊思（基于硅Si Si）电子三极管晶体三极管集成电路2022-5-168通信系统原理框图通信系统原理框图信号源信号源发送设备发送设备传输信道传输信道接收设备接收设备收信装置收信装置1.2 无线电信号传输原理2022-5-169信号源信号源 在实际的通信电子线路中传输的是各种电在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号，为此，就需要将各种形式的信息转信号，为此，就需要将各种形式的信息转变成电信号。变成电信号。 常见的信号源有：常见的信号源有： 话筒话筒 摄像机摄像

4、机 各种传感器件各种传感器件2022-5-1610信号及其频谱信号及其频谱 常用的信号表示方法常用的信号表示方法 数学表达式法数学表达式法 如：如： 正弦波正弦波 u=Asin u=Asin t t 阶越函数阶越函数 u=A u=A (t)(t)2022-5-1611双频信号：双频信号：i(t) = 2 sin 100i(t) = 2 sin 100 t + cos200 t + cos200 t t 单频信号：单频信号：i(t) = 2 sin 100i(t) = 2 sin 100 t tf (Hz)250 (rad/s)100 0200 1001传输信道的带宽必须大于信号的带宽。传输信道

5、的带宽必须大于信号的带宽。多频信号：占据一段频带宽度多频信号：占据一段频带宽度-带宽带宽离散谱离散谱连续谱连续谱Bf 1f 2f f 22022-5-1612脉冲信号的分解脉冲信号的分解 i t 一次谐波i1 I0 (a) i t 三次谐波i1 (b) i t 七次谐波i7 i t 五次谐波i1 (c) (d) 2022-5-16132022-5-1614脉冲信号的频谱脉冲信号的频谱f f1 1表示脉冲重复频率，也表示脉冲重复频率，也就是基波频率。就是基波频率。f f3 3、 f f5 5 、f f7 7分别表示三、五、七分别表示三、五、七次谐波，在次谐波，在f f 轴的轴的0 0点，表点，表

6、示直流分量，这条谱线的示直流分量，这条谱线的长度表示脉冲直流分量（长度表示脉冲直流分量（即平衡值）的大小。高次即平衡值）的大小。高次谐波的谱线可以分布到很谐波的谱线可以分布到很高的频率，但其幅度已相高的频率，但其幅度已相当小。当小。 i f f9 0 f7 f5 f3 f1 2022-5-1615话音信号用傅里叶变换话音信号用傅里叶变换后的频谱分布如图，后的频谱分布如图，f(Hz)3003400o振幅振幅语音信号的频谱是连续的，其主要语音信号的频谱是连续的，其主要能量集中在能量集中在1000Hz1000Hz左右。左右。2022-5-1616发送设备 发送设备的作用：发送设备的作用： 发送设备主

7、要有两大任务发送设备主要有两大任务: : 一是一是调制调制 , 二是二是放大放大。 对基带信号进行变换的原因？对基带信号进行变换的原因？ 1. 1. 天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟；天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟； 2. 2. 如果直接发射，多家电台的发射信号频率如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。范围大致相同，接收机无法区分。2022-5-1617 无线电发射机无线电发射机 将音频信号将音频信号“装载装载”到高频振荡中的到高频振荡中的方法有好几种，如方法有好几种，如调频、调幅、调相调频、调幅、调相等。电视中图象是等。电视中图象是调幅，伴音是调频调幅，伴音是调

8、频。广播电台中常用。广播电台中常用的方法是调幅与调的方法是调幅与调频。频。2022-5-1618调幅发射机框图调幅发射机框图 音音频频放放大大 高高频频振振荡荡 倍倍频频 高高频频放放大大 调调制制 缓缓冲冲 传传输输线线 话话筒筒 声声音音 （直直流流电电源源未未画画） 2022-5-1619无线通信选择高频频段的原因：无线通信选择高频频段的原因：1. 1.天线长度与波长相比拟（波长天线长度与波长相比拟（波长的的1/1011/101）2.2.奈奎斯特采样定律：奈奎斯特采样定律：max2 ffs2022-5-1620传输信道传输信道 信号从发送到接收中间要经过传输信道，信号从发送到接收中间要经

9、过传输信道，又称传输媒质。不同的传输信道有不同的又称传输媒质。不同的传输信道有不同的传输特性。如电缆、光缆、无线电波等。传输特性。如电缆、光缆、无线电波等。 根据传输媒质的不同，可以分为两大类：根据传输媒质的不同，可以分为两大类： 有线通信：双线对电缆、同轴电缆、光缆有线通信：双线对电缆、同轴电缆、光缆 无线通信：自由空间无线通信：自由空间2022-5-1621有线通信信道有线通信信道1. 1. 双绞线双绞线 适用于短距离（小于适用于短距离（小于100m100m）、）、1Mb/s1Mb/s数据数据率的通信环境。率的通信环境。2. 2. 同轴电缆同轴电缆 适用于距离在几百米、带宽小于适用于距离在

10、几百米、带宽小于10Mhz10Mhz、码流率小于码流率小于20Mbps20Mbps的通信环境。的通信环境。3. 3. 光纤电缆光纤电缆 特点：衰减小（小于特点：衰减小（小于1db/km1db/km）、工作频）、工作频率高、信息容量大率高、信息容量大2022-5-1622沿地表传播沿地表传播 , , 称为称为地波地波 适用于长波、超长波。适用于长波、超长波。1.5MHz1.5MHz以下的电磁波以下的电磁波趋肤效应：高频时，导线中心的电流变小，电磁波损耗严重。无线通信信道无线通信信道2022-5-162350Km90Km130Km210Km1000KmF2F1EDD、F1夜间消失，D、E为吸收层，

11、F2为反射层入射角大反射强，入射角小折射强。频率过高将穿过电离层频率过高将穿过电离层，1.51.530MHz30MHz的电磁波的电磁波电离层电离层2022-5-1624沿空间直线传播，称为沿空间直线传播，称为空间波空间波：适用于适用于30MHz30MHz以上的电磁波以上的电磁波2022-5-1625散射通信散射通信 利用利用对流层对流层对电波的散射进行通讯，对电波的散射进行通讯，它适用于超短波以及微波波段的通信它适用于超短波以及微波波段的通信，通信距离很远。，通信距离很远。 适用于适用于400600MHz的光波传输。的光波传输。2022-5-1626电磁波波谱C = f2022-5-1627

12、无线电波段的划分无线电波段的划分 波段名称波段名称 波长范围波长范围 频率范围频率范围 频段名称频段名称超长波超长波 30 00010 000m 1030kHz 甚低频甚低频VLF长长 波波 10 0001 000m 30300kHz 低频低频LF中中 波波 1000100m 3003000kHz 中频中频MF短短 波波 10010m 330MHz 高频高频HF米米 波波 101m 30300MHz 甚高频甚高频VHF分米波分米波 10010cm 3003000MHz 超高频超高频UHF厘米波厘米波(微波微波) 101cm 300030000MHz 特高频特高频SHF毫米波毫米波 10.1cm

13、 30300GHz 极高频极高频EHF亚毫米波亚毫米波 1mm以下以下 300GHz以上以上 超极高频超极高频2022-5-16281.地波：其传播情况取决于地面条件。地波：其传播情况取决于地面条件。1）地面对电磁波有吸收现象。）地面对电磁波有吸收现象。2）电磁波频率越低，损耗越小。）电磁波频率越低，损耗越小。3）电磁波具有绕射的特性。）电磁波具有绕射的特性。地波传播适用于长波、中波（即中、低频）多用于远距地波传播适用于长波、中波（即中、低频）多用于远距离通信与导航。离通信与导航。例如，收音机接收的广播电台中波信号。例如，收音机接收的广播电台中波信号。2.天波：是经过电离层反射后，传播到接收点

14、的电磁波。主天波：是经过电离层反射后，传播到接收点的电磁波。主要优点是用较小的功率进行远距离通信。要优点是用较小的功率进行远距离通信。例如，收音机接例如，收音机接收的广播电台短波信号或军用短波电台。收的广播电台短波信号或军用短波电台。天波传播适用于短波波段。天波传播适用于短波波段。2022-5-16293.散射传播：主要发生在散射传播：主要发生在1012Km范围内的对流层。散射特范围内的对流层。散射特性是具有很强的方向性和随机性，还有一定的散射损耗。性是具有很强的方向性和随机性，还有一定的散射损耗。传播距离传播距离100500km，适用频率在，适用频率在400600MHz。4.视距传播：频率较

15、高的超短波及其更高频率的无线电波，主视距传播：频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直线传播。例如，要沿空间直线传播。例如，卫星通信采用视距传播卫星通信采用视距传播。 长波信号以地波绕射为主，中波和短波信号可以以地波和长波信号以地波绕射为主，中波和短波信号可以以地波和天波两种方式传播，超短波以上频段信号大多以直射方式天波两种方式传播，超短波以上频段信号大多以直射方式传播，也可用对流层散射的方式传播。传播，也可用对流层散射的方式传播。2022-5-1630 接收设备接收设备 接收设备的作用：接收设备的作用： 将信道传送过来的已调信号进行处理，将信道传送过来的已调信号进行处理，以恢复出

16、与发送端相一致的基带信号，以恢复出与发送端相一致的基带信号，即：即：解调解调。 接收设备的要求：接收设备的要求： 由于信号在传输和恢复的过程中存在着由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。失真。2022-5-1631无线电信号的接收无线电信号的接收最简单的接收机原理框图最简单的接收机原理框图选择性电路选择性电路检波检波2022-5-1632超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图 高频放大 fs fs 本地振荡 fo 混频 fo fs = fi fi 低频放大 检波 中频放大 F F sifff0本地振荡与信号频本地振荡与信号

17、频率差保持不变率差保持不变2022-5-1633 收信装置收信装置 收信装置是指接收设备输出的电信号变收信装置是指接收设备输出的电信号变换成原来形式的信号的装置。换成原来形式的信号的装置。 例如：例如： 还原声音的喇叭还原声音的喇叭 恢复图象的显象管恢复图象的显象管2022-5-1634无线电发射机和接收机原理框图无线电发射机和接收机原理框图消息消息信号源信号源放大器放大器调制器调制器高频高频振荡器振荡器谐振放大器谐振放大器或倍频器或倍频器已调波已调波放大器放大器发射发射天线天线接收接收天线天线高频高频放大器放大器本地本地振荡器振荡器混频器混频器中频中频放大器放大器解调器解调器放大器放大器视频显示器视频显示器扬声器等等扬声器等等选择选择电路电路35Thanks！