第1章 高频电子绪论

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五、 本课程的特点
高频电路采用两种分析方法：线性分析方法和非线 性分析方法。 1. 线性分析方法：对于小信号高频放大器，由于输入信号 线性分析方法： 足够小，电路中的非线性器件可以用线性电路来等效， 包括中频放大器、混频前的高频放大以及发射机中高频 功率前的激励放大； 2. 非线性分析方法：高频电路中大部分电路要用非线性分 非线性分析方法： 析方法。这些电路中的非线性器件的参数是时间的函数， 这时不能使用线性电路中的叠加原理，也无法进行精确 的求解，而用近似分析法。比如高频功率放大器、高频 振荡器、变频器、调制器和解调器。
信号振幅 0
F
3F
5F
7F
9F
F
例：语音和图象信号的带宽分别为4kHz、6MHz。 说明： 说明：无线电通信所使用的射频频率越高，可利用的带 宽也就越宽。这也是无线通信采用高频的原因。
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3、频率特性 ：频率特性是指无线电信号的频率f 、 和波长λ。 频率f和波长 的关系 频率 和波长λ的关系 和波长 的关系：c=fλ (c为光速)。 适合无线电通信的频率范围： 适合无线电通信的频率范围：30kHz-300GHz(波长 为1mm-104m)，而且还在开辟新的频段。 频率特性对电路的影响： 频率特性对电路的影响：不同频段(或波段)的信号 要用不同的分析和实现方法。频率在30kHz-300MHz 范围的信号通常用集中参数的方法来分析和实现； 在微波波段则用分布参数的方法来分析和实现。
高频电子线路D 高频电子线路
西安理工大学 自动化与信息工程学院 2010.8
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1、理论课：32学时。 、理论课： 学时。 学时 2学时 第1章 绪论 章 4学时 第2章 高频电路基础 章 4学时 第3章 高频谐振放大器 章 6学时 第4章 正弦波振荡器 章 4学时 第5章 频谱线性搬移电路 章 第6章 振幅调制解调及混频 6学时 章 6学时 第7章 角度调制与解调 章 2、实验课：8学时，共2个实验，每个实验 学时。 学时， 个实验 每个实验2学时 个实验， 学时。 、实验课： 学时 实验一： 实验一：高频谐振功率放大器； 实验二： 实验二：高频LC、压控及晶体振荡器 实验三： 实验三：模拟乘法器； 实验四： 实验四：相位鉴频器
(d)
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不同波段的无线电信号的传播方式
1）长波信号 长波信号：波长较长，以地波的方式绕射传播很远， 长波信号 而且比较稳定； 2）中波信号 中波信号：以地波和天波方式传播； 中波信号 3）短波信号：短波信号的远距离传播主要靠电离层的 短波信号： 短波信号 反射和折射，但电离层的状态随着时间变化，所以短 波通信是不稳定的； 4） 超短波信号 超短波信号：可以是视距传播，也可以采用对流 层散射的传播方式，但以视距传播为主； 5）微波信号 微波信号：只能视距传播。 微波信号
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电磁波波谱：
紫外线 1015
无线电波 105
红外线 1010 可见光
X射线 1020
宇宙射线 1025 f/Hz
λ/m
3×10 3 3×10 －2 3×10 －7 3×10 －12 3×10 －17
(3.8～7.8)×10 －7
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二、无线通信系统的分类
按照工作频段分类： 按照工作频段分类：中波通信、短波通信、超 短波通信、微波通信和卫星通信等。 按照通信方式分类： 按照通信方式分类：全双工通信、半双工通信 和 单工通信。 按照调制方式分类： 按照调制方式分类：调幅、调频、调相和混合 调制。 按照消息类型来分类： 按照消息类型来分类：模拟通信和数字通信。 高频电路主要研究模拟通信中的基本电路。
4、传播特性：指的是无线电信号的传播方式、传 、传播特性： 播距离和传播特点等。 不同频段的无线电信号传播 特性也不一样。 为了更好地理解，先介绍对流层和电离层的概念。 对流层：在离地面10~12公里的地球大气层区域， 对流层：在离地面 大气密度较高，所有大气现象(比如：风雨雷电等) 都在这一区域产生，该区域称为对流层 对流层。 对流层 电离层： 电离层：在离地面60~600公里处，空气比较稀薄， 太阳和各种宇宙辐射的作用已经很强烈，从而使空 气产生电离。由于被电离的空气是按电离密度成层 分布的，所以称为电离层 电离层。 电离层
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无线电波的传播方式： 无线电波的传播方式：可以分为以下四种。 图 (a)：视距传播(直线传播)；图 (b)：地波传播(绕射传播) 图 ： 图 (c)：天波传播(电离层反射与折射)； ： 图 (d)：散射传播(对流层散射) ：
射线
(a) 电离层
(b)
对流层
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(c)
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2、频谱特性： 、频谱特性： 信号分解 ：对于复杂的信号(如语音、图象信号)无法在时域 用数学表达式来描述，但可以用傅立叶分析的方法将信号分 解为许多不同频率、不同幅度的正弦信号之和。
信号幅度 0
t
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信号的带宽：由于谐波次数越高，幅度越小，因此在 信号的带宽 工程中只考虑占信号能量90%的频谱分量，并将这 部分频谱分量所占的频带定义为信号的带宽。 频谱图： 频谱图
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4. 高频电路的基本内容
(1) 高频振荡器 高频振荡器：为发信机产生载波信号和为收信 机产生本地载波信号发生器； (2) 高频放大器 高频放大器：包括高频小信号放大器和高频功 率放大器； (3) 混频器或变频器 混频器或变频器：对高频信号的频率变换； (4) 调制器和解调器 调制器和解调器：高频信号的变换或处理。
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四、无线电信号的特性
无线电信号的特性包括时间特性、频率特性、频谱特性、 时间特性、频率特性、频谱特性、 时间特性 调制特性、传播特性。 调制特性、传播特性。 1、时间特性：是指信号随时间变化快慢的特性，通常用时 、时间特性： 域波形或数学表达式来描述。 时间特性要求：传输信号的电路的时间特性与该信号的时 时间特性要求 间特性相一致。
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话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器 天线开关 扬 声 器
音频 放大器
解调器
中频放大 与滤波
混频器
高频放大
本地 振荡器
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主要功能 发信机：将频率较低的信息调制到高频载波频率上，形成 发信机 高频已调波信号(又称为射频信号或RF信号) ，高频已调波的 频率若不够高，可以加上一级倍频或上混频，然后经过功率 放大后通过天线辐射电磁波。 收信机：通常采用超外差形式。收信机和发信机可以通过 收信机 天线开关公用一副天线。由天线接收到的不同频率的已调波 信号经过高频放大和混频后产生一个具有固定频率的中频已 调波信号，对中频已调波信号进行中频放大和滤波，然后进 行解调可恢复出原始低频基带信号。 超外差接收机： 超外差接收机：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。 当信号频率改变时, 只要相应地改变本地 振荡信号频率即可。 超外差接收机优点：具有较高的选择性和接收灵敏度。 超外差接收机优点：具有较高的选择性和接收灵敏度。
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5、调制特特性 、
• 调制的目的：只有当天线的尺寸可以与信号的波长接近 调制的目的： 时，天线的辐射效率最高。因此无线通信中要把低频的 调制信号调制到较高的载波频率上。 • 调制的概念：就是用调制信号去控制高频载波的参数(包 调制的概念： 括幅度、频率和相位)，使载波信号的一个或多个参数按 照调制信号的规律变化。 • 基本调制方式：振幅调制(调幅)、频率调制(调频)、相位 基本调制方式： 调制(调相)，可以分别用AM、FM、PM表示。若调制信 号为数字信号时，调制又称为键控，三种键控方式分别 为ASK、FSK、PSK。 • 载波分类：高频载波为单一频率的正弦信号时，相应的 载波分类： 调制称为正弦调制；若载波为单一频率的脉冲信号时， 相应的调制为脉冲调制。
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三、无线电信号的分类
无线电信号主要分为三种：基带(消息)信号、 高频载波信号和已调波信号。 基带信号： 基带信号：没有进行调制之前的原始信号，又称 调制信号。 高频载波信号： 高频载波信号：单一频率的正弦信号，用来进行 调制和解调。 已调波信号： 已调波信号：调制信号对载波信号进行调制后的 信号。 说明：基带信号通常为低频信号，而我们要研究 说明 的高频信号指的是高频载波信号和已调波信号。
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课时安排
第1章 绪论 章
无线通信系统的组成 无线通信系统的分类 无线电信号的分类 无线电信号的特性 本课程的特点
一、无线通信系统的组成
• 1. 通信的目的和任务：传递消息。 通信的目的和任务： 。 • 2. 消息传递的方法： 消息传递的方法： 现代通信系统中信息通常以电(或光) 的形式出现，所以通信又被称为电信。传 输电信号的媒质可以是有线的，也可以是 无线的，而无线形式最能体现高频电路的 应用。