第1章高频电子线路绪论

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高频电子线路-曾兴雯1.

Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
高频电子线路
无线电信号的调制
所谓调制, 就是用调制信号去控制高频载波的参数, 使载波信号的某一个或几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。
根据载波受调制参数的不同, 调制分为三种基本方式, 它们是振幅调制（调幅）、频率调制（调频）、相位调制（调相）, 分别用AM、 FM、 PM表示，还可以有组合调制方式。
Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
高频电子线路
无线通信系统的类型
按照无线通信系中关键部分的不同特性, 有以下一些类型:
（1）按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。
高频电子线路
电报、电话和移动通信
Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
高频电子线路
电报、电话和移动通信
Tan Yueheng
Department of P.&E.I.S
Hengyang normal university
电电路路信链链道接接信信道道或或者者无无线线信信道道有有线线或或者者无无电线线（（路电电链话话接））信语语音道音通通信信系系统统或者无线信道
有线或者无线（有有电线线话或或）者语者音通信系统无无线线信信道道
有有线线（（或或））无无线线广广播播系系统统
有线或者无线信道

高频电子线路_张肃文_第6版_第1章_绪论

传播方式的对比
➢频率越高，趋肤效应越严重，损耗也越严重。沿着地表传输的波频率不太高，波长在200米以上的波主要沿着地表传输，波长在10米到200米的波主要靠电离层传输，波长在10米以下，主要是直线传播。
✓靠电离层反射和折射的传播方式的传播距离最长； ✓靠直线传播方式传播的距离最短； ✓沿着地表传播方式传播的距离介于上面的两者之间。
1.3.1 传输信号的基本方法
语言和文字
➢最原始、最基本的传输手段
光通信
➢远距离通信，迅速准确
电通信
➢无线通信，有线通信
✓Maxwell 在理论上发现电磁场理论 ✓Hertz 在实践上证明电磁场的存在 ✓Morse 有线电报 ✓Bell 有线电话
➢无线电
1.3.2 通信系统简介
1 通信系统原理框图 2 信号源 3 发送设备 4 传输信道 5 接收设备 6 收信装置（换能器）
➢③ 光纤电缆
✓衰减小（小于1db/km）、工作频率高、信息容量大。
1.3.2 通信系统简介
（2）无线通信信道
➢无线通信的传输媒质是自由空间和水。电磁波从发射天线辐射出去之后，经过自由空间到达接收天线。 ➢根据传播途径可分为两大类：
✓地波 ✓天波
1.3.2 通信系统简介
（2）无线通信信道
➢① 地波
✓高频适合于通过天线传输； ✓高频的频带范围宽，信息容量大。
1.3.3 无线电信号的产生和发射
解决的办法
➢产生高频信号
✓由振荡电路输出一个高频信号，将其加到适当高度的天线上发射出去，这个高频信号称为载波，用来作为传输信息的运载工具。
➢调制高频信号
✓用需要传输的低频信号去控制高频的载波信号，这个过程称为调制。

第一章绪论_高频电子线路

电波从发射天线发出，沿直线传播到接收天线，如图所示。
适合频率f： 30MHz以上
(波长λ为10m以下) 的超短波。
■ 特点：这种传播的距离只限制在视距范围内（也叫视距传播）增高天线可以提高直线传播的距离。
高频电子线路
通信卫星
高频电子线路
四、总结
1. 决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的频率（波长）； 2. 长波信号以地波传播为主； 3. 中波和短波信号可以用地波和天波两种方式传播，而中波以地波为主，短波以天波为主； 4. 频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主要沿空间直射传播。
低频电压放大
低频功率放大
本机振荡
fL
超外差式用混频、本机振荡器、中频放大器代替了直接放大式的高频放大器。
高频电子线路
2. 混频器的作用
高频电子线路
3. 混频（变频）的原因
直接放大式接收机中，要求高频放大器带宽较宽（如中波调幅广播 535Hz~1605kHz），而放大器难以做到在整个带宽内放大效果均理想；中频放大器的中心频率fI不变，故整个接受范围内，效果均比较理想。当放大倍数要求高时，需要多级放大器，但直接放大式接收机中多级串联会影响带宽。
高频电子线路
第一节高频电子线路课程中的基础知识
三、研究对象通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。
四、研究范畴 1. 频率范围：本课程所讨论的频率范围是几百KHz ～几百MHz 2. 工作任务：能够完成的信号传一节高频电子线路课程中的基础知识
五、研究意义
1.
高频电子线路是现代通信设备中的重要组成部分
1887年，德国科学家赫兹证明了无线电波的存在； 1895年，意大利马可尼完成了30米的无线电通信试验； 1920年，美国第一个商业广播电台开始播音； 1930年，英国实现了电视图像和声音同时发播； 1980年，无线电话； 1990年，GPS；当今，移动通信、无线局域网、无线通信、射频标签等渗透到生活的方方面面，成为不可或缺的工具。

1-高频电子线路绪论

第10页，共34页。
传播方式的对比
a、靠电离层反射和折射的传播方式的传播距离最长 b、靠直线传播方式传播的距离最短
C、沿着地表传播方式传播的距离介于上面的两者之间
频率越高，趋肤效应越严重，损耗也越严重。沿着地表传输的波频率不太高，波长在200米以上的波主要沿着地表传输，波长在10米到200米的波主要靠电离层传输，波长在10 米以下，主要是直线传播。
3、无线通信系统中几个基本概念
无线电发射机
高频振荡
声音
倍频
高频放大
调制
话筒
音频放大
第18页，共34页。
调制
a、调制modulation：用带有信息的信号控制高频信号的一个或几个参数，使该参数按照电信号的规律而变化的一种处理方式。
b、振幅调制 amplitude modulation（调幅AM）：使高频振荡信号的幅度随调制信号变化的调制方式。
有线通信信道无线通信信道
第8页，共34页。
有线通信信道
双绞线
适用于短距离（小于100m）、1Mb/s数据率的通信环境。
同轴电缆适用于距离在几百米、带宽小于10MHz、码
流率小于20Mbps的通信环境。光纤电缆
衰减小（小于1db/km）、工作频率高、信息容量大
第9页，共34页。
无线通信信道
RF 转换
模块式、开放硬件结构
第26页，共34页。
软件无线电的标志
1. 无线通信功能是由软件定义并完成的，这种完全的可编程能力包括可编程的射频波段、信道接入方式、信道调制方式与纠错算法等，软件无线电区别于软件控制的数字无线电。
2. 在尽可能靠近天线的地方使用A/D/A转换器，因为信号的数字化是实现软件无线电的首要条件。理想软件无线电系统中的A/D/A转换器已相当靠近天线，从而可对高频信号进行数字化处理，这也是它与常用的数字通信系统的根本区别所在。

[高频电子线路].曾兴雯第1章绪论

第1章绪论
3. 频率特性任何信号都具有一定的频率或波长。我们这里所讲的频率特性就是无线电信号的频率或波长。电磁波辐射的波谱很宽，如图 1-6 所示。
第1章绪论
图 1-6 电磁波波谱
第1章绪论
无线电波只是一种波长比较长的电磁波，占据的频率范
围很广。在自由空间中，波长与频率存在以下关系:
第1章绪论
高频电子线路
学时：48+8
第1章绪论
《高频电子线路》课程的重要性——专业基础课，承前启后高等数学电路分析模电信号与系统
高频电子线路通信原理
第1章绪论
电子线路的分类
工作频率：低频电子线路、高频电子线路、微波电子线路流通的信号形式：模拟电子线路、数字电子线路集成度的高低：分立电路和集成电路。包含的元件性质：线性电子线路和非线性电子线路。
不同的调制信号和不同的调制方式，其调制特性不同。调制的逆过程称为解调（Demodulation）或检波，其作用是将已调信号中的原调制信号恢复出来。
第1章绪论
接收机的结构：
（1）超外差：在接收过程中，将射频输入信号与本地振荡器产生的信号混频，由混频器后的中频滤波器选出射频信号与本振信号频率两者的和频或差频。
第1章绪论
思考题
课后1-1,1-3,1-6
第1章绪论
应当指出，实际的通信设备比上面所举例子要复杂得多。比如发射机的振荡器和接收机的本地振荡器就可以用更复杂的组件——频率合成器(FS)来代替，它可以产生大量所需频率的信号。
第1章绪论
在无线通信系统中通常需要某些反馈控制电路，这些反馈控制电路主要是自动增益控制(AGC) ，自动频率控制(AFC)电路和自动相位控制(APC)电路(也称锁相环PLL)。此外，还要考虑高频电路中所用的元件、器件和组件，以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。需要说明的是，虽然许多通信设备可以用集成电路(IC) 来实现，但是上述的单元电路通常都是由有源的和无源的元器件构成的，既有线性电路，也有非线性电路。这些基本单元电路的组成、原理及有关技术问题，就是本书的研究对象。

高频电子线路第1章-绪论(1)

0.3~3GHz 3~30GHz 30~300GHz
空间波直线传播、对流层传播
表1 无线电波段的划分表
主要用途
通讯、远洋导航等。
通讯、远洋导航及广播等。
通讯、电视、调频雷达及导航
微波通讯、电视、雷达、导航、天文等
20
第1章绪论
本课程高频（射频）频率范围：几百KHz～几百MHz 例：300KHz～300MHz:对应波长1000m ～1m （低）音频电磁波：20Hz ～20KHz，对应电磁波长15 000 Km ～15Km 中波（调幅）广播段：531KHz ～1602KHz 调频广播段：30 MHz ～300 MHz
要求能够对一般性的、常用的非线性电子电路进行分析，根据分析结果，提出电路的设计原则及改进电路性能的基本途径。
4
第1章绪论
课程说明
本课程的性质
是一门专业基础课；相关知识要求较高，难度超过《模拟电子技术基础》
特点
非纯理论性课程实践性很强以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
研究内容
3、超短波段、微波
4、中继通讯、调频广播、电视、雷达
沿视距传播
大地
25
第1章绪论
5. 调制特性要通过载波传送消息，就必须使载波信号的
某一个或几个参数（振幅、频率或相位）随消息信号改变，这一过程就称为调制（ Modulation）。
三种基本调制方式是振幅调制（调幅AM）、频率调制（调频FM）和相位调制（调相PM），还可以有组合调制方式。
t
i
i
三次谐波 i1
(b)
(d)
t
五次谐波 i1 t 七次谐波 i7 t
15

高频电子线路1绪论

0.2 0.2
第1章绪论
（2）天波：）天波：
利用电离层的折射与反射，使电磁波到达电离层后，一部分能量被吸收，一部分被反射、折射到地面。当频率升高时，电磁波被电离层吸收的能量增加，当频率升高超过一定值时，电磁波将会穿过电离层，不再返回地面。所以天波适用于10m-200m的短波。
图0.2.6 天波的发射与接收（天波动画）
第1章绪论
7．其他通信系统．
调频无线通信系统， ① 调频无线通信系统，发射机和接收机都包括上述各调制器和模块，区别主要在于调制器解调器上模块，区别主要在于调制器和解调器上。实现调制的模块——频率调制器；频率调制器；实现调制的模块频率调制器实现解调的模块——频率检波器或鉴频器。频率检波器或鉴频器。实现解调的模块频率检波器数字通信系统，调制信号为数字信号数字信号， ② 数字通信系统，调制信号为数字信号，相应的调制数字调制。为数字调制。软件无线电， ③ 软件无线电，用软件的方法实现通信系统中一部分电路的功能，改变程序便可变更调制方式。电路的功能，改变程序便可变更调制方式。
Hale Waihona Puke 第1章绪论(2) 混频器 ) 两路输入输入为两路输入为：由高放级： ① 由高放级：已调信号 fc 。本机振荡器： ② 由本机振荡器：本振信号 fL。高频) 作用：载波变频——将已调信号的载波由 fc (高频)变换作用：载波变频将已调信号的载波由中频) 而调制波形不变。为 fI (中频)， fI = |fc − fL |而调制波形不变。
第1章绪论
第1章绪论
1.1 电子线路的分类 1.2 通信系统的概念及组成 1.3 非线性器件的基本特点 1.4 本课程的特点、与其它课程的关系本课程的特点、思考题与习题思考题与习题

绪论-高频电子线路概论

高频电子线路在其他领域的应用前景
雷达与探测
01
高频电子线路在雷达、探测等领域具有广泛的应用前景，如高
分辨率成像、目标跟踪等。
医疗电子
02
高频电子线路在医疗电子领域的应用将不断拓展，如医学影像、
治疗设备等。
能源领域
03
高频电子线路在能源领域的应用将逐渐增多，如高频功率转换、
无线充电等。
THANKS
波动方程是描述波动现象的基本方程，在高频电子线路中，波动方程用于描述信号在传输线中的传播规律。
波动方程的解可以得出信号的幅度和相位随时间和空间的变化情况，对于理解信号在传输线中的行为至关重要。
传输线理论
传输线是高频电子线路中的重要组成部分，用于传输信号。
传输线理论主要研究传输线的电气特性、信号传播规律以及传输线的阻抗匹配等问题。
高频电子线路的应用领域
通信系统
高频电子线路广泛应用于通信系统中，如无线通信、卫
星通信、移动通信等。
雷达系统
电子对抗系统
雷达系统中的发射机和接收机电路是高频电子线路的重要应用领域之一。
高频电子线路在电子对抗系统中用于信号侦察、干
扰和抗干扰等方面。
射频识别技术
高频电子线路在射频识别技术中用于信号的发
随着5G、6G等新一代通信技术的发展，高频电子线路将继续发挥重要作用，并有望在人工智能、物联网和自动驾驶等领域取得更多创新和应用。
02
高频电子线路的基本元件
电感器
定义
应用
电感器是一种能够存储磁场能量的电子元件，其特性是能够阻碍电流的变化。
在高频电子线路中，电感器常用于滤波器、振荡器、调谐电路等。
调谐放大器

高频电子线路PPT 第1章(1)

流过电路的电流最大,
其值为

I0

U
r
.
电感上的电压：
UL
UL

j0 LI0

jU
0 L r
. U
电容上的电压：
0
. I0
1
U
UC
I0
j0C
j r0C
. UC
第1章绪论
在谐振时，电容和电感上的电压将会远大于外加电压，在选电容和电感器件的耐压值要特别注意。因此，串联谐振回路也称为电压谐振回路。
则：
0 2 02 ( 0 )( 0 )
0 0

0
2 f
( )2
0
f0
所以 2Q 0
因此
I 1
I0 1 2
第1章绪论
e) 通频带(回路带宽): 当保持外加信号的幅值不变而改变
其频率时, 将回路电流值下降为谐振值的 1/√2 时对应的频
第1章绪论
1. 非线性电子线路不具有叠加性和均匀性，没有叠加定理。
y ax2
x x1 y1 ax12
x x2 y2 ax22 x k1x1 k2 x2 y a(k1x1 k2 x2 )2 k1 y1 k2 y2
第1章绪论
2. 在稳定状态下，非线性电子线路输出变量中含有新的频率分量。如：
其中包含有直流、基波和各次谐波分量。取其中一个谐波分量的幅值Inm与输入电压幅值Uim相比，得到的比值 gcn就是第n次谐波的平均跨导。如二次谐波的平均跨导为
gc2

I2m Uim
(1.2―3)
第1章绪论
5.非线性电子线路的数学描述是非线性方程。非线性微分方程的精确求解是一个难题，时至今日，二阶以上的非线性微分方程还没有实用的求解方法。在工程上一直沿用的是近似解法，本书也将采用这种方法。随着计算技术的发展，二阶以下的非线性微分方程可以采用计算机数值解法，这种方法将会逐步走向实用。

华南理工大学高频电子线路第1章

减越来越大
范围内传播,通过卫星直
播可大大提高传播距离
传播距离远,但由于电离层变化引起 “衰落”现象,穿透电离层
适用
长波和中波的广播和通电视信号信
END
短波广播和通信
低频放大器
本地振荡器
包络形状不变,载波频率为中频
核心部分是混频器. 将收到的不同载波频率转变为固定的中频－－外差作用. 提高收音机的灵敏度和邻道选择性.
第1章绪论
1.3 无线电波的传播
按信照号从媒发质送的到不接同受分中类间：要经无过线电传波输传播媒质,根据媒质的不同分为:
有线通信
无线通信
双线对电缆同轴电缆
载频
音频
第1章绪论
1.2 无线电接收机的基本工作原理
无线电信调号谐的回接路收从过天程线正所好感和应发的送信过号程中相选反出所: 需有用信号，
接受通天过线解将调收器到将的高电频磁已波调转波变包为含已的调音波频电信流号,（然信后息从）这检已取调出波来，
电流中送检至出负原载始.信号即解调或叫做检波,最后再用听筒或者扬声器
第1章绪论
工作原理:先将高频振荡信号进行调制,使高频信号的幅度(或角度)按照调制信号的变化规律而变化,然后通过天线将信号发射出去.
(1)音频 :作为有用的信号 (信息) 20Hz~20KHz;
(2)载频 :作为运载工具,它载着信号(信息)向空间
辐射出去.
如图所示:
包络（音频）
高频振荡器
调制器
光纤
地波
天波
频率较低,易辐射频率较高高频,衰耗小,带宽大
地面波
空间波
名称地面波
空间波
第1章绪论天波
传播方式

高频电子线路第1章

高频电子线路第191章
第1章绪论
(2)在稳定状态下，非线性电子线路输出变量中包含有输入变量中不具有的频率分量，即信号通过非线性电路后可
以产生出新的频率成分。仍以平方律关系为例，当x＝sinw1t
时， ya(sw in1t)2a 2a 2co2w s1t。可见，输入信号中仅有
w1频率分量，而输出信号中包含有直流和2w1频率分量，这
高频电子线路第81章
第1章绪论
2.传输信道
传输信道是一种用于将来自发射机的信号传输到接收机的物理介质。在无线传输中，信道通常是自由空间；在有线传输中，信道可以采用多种物理介质，包括电线、电缆和光缆等。无论哪种物理介质，其基本特征是所传送的信号会被各种可能因素损伤，引起信号质量变差，如受到产生于接收机前端放大器的热噪声、接收天线接收的人为噪声、大气噪声等加性噪声的影响，再比如，在用于长距离短波无线传输的电离层无线信道上，存在会引起信号恶化的多径传播，这是一种非加性信号干扰，会使信号的振幅随时间的变化而变化，通常称之为衰落。
高频电子线路第151章
第1章绪论
随着微电子技术的发展，集成电路技术日趋成熟，已成为未来电子线路发展的方向之一。与分立元件电路相比，集成电路具有体积小、性能稳定、可靠性高、维修使用方便等优点。不过，由于频率响应和功率容量的限制，目前高频、大功率电子线路还是以分立元件电路为主。近年来，专用集成电路的发展非常迅速，如单片集成立体声收音机、两片集成电路结构的彩色电视接收机等。用于通信、雷达的专用集成电路芯片也已大量投入市场，新的产品正在不断地出现。
值之比，即
g cn
I cn U im
(5)非线性电子电路的数学描述是非线性方程。非线性