高频电子技术1

无线电信号的接收
无线电信号的接收是发送的逆过程，其作用
是对载有信息的高频已调波信号接收处理， 从中获得需要的信息。 现以调幅广播的接收为例介绍无线电信号的 接收过程。

与直接放大式接收机相比，超外差式接收机增 加了混频和本机振荡电路。混频电路是用晶体 管的频率变换作用，把选频电路的外来高频已 调波信号，与本机振荡电路所产生的本机高频 振荡信号两个频率相混合，混频器（mixer） 的输出就会产生新的差频，这个差频的频率是 本机振荡频率与外来高频信号频率之差。混频 器的输出选频电路选出这个差频，这个差频通 常称为中频（intermediate frequency）。

3.对于无线电通信的发射，原始信息由
变换器变换成相应的电信号，再对高频 载波进行调制，经放大等处理后由天线 把高频已调波发射出去。调制有调幅、 调频和调相3种方式。 4. 无线电信号的接收是发送的逆过程， 其作用是对载有信息的高频已调波信号 接收处理，从中获得需要的信息。
调制
要实现无线电通信，首先必须产生高频(high
frequency)振荡信号，再把基带低频(low frequency)信号加到高频振荡信号上，去控制 它的参数，这称为调制(modulation)，然后把 已受基带低频信号调制的高频振荡信号放大 后经发射天线发射出去，这样的高频已调无 线电波就携带了基带低頻信号一起发射。
无线电波的传输媒质是自由空间。
接收天线将接收到的无线电波变换 成高频振荡信号，接收设备把高频 荡信号变换成低频电信号，再由 变换器还原成原来传递的信息（声 音、图像、文字等），最后信息接 收人就收到传递的信息。
无线电波的传播速度极快，与光速相同，
约为30万km/s。无线电波的波长 （wavelengh）、频率（frequency）和 传播速度的关系如下式： λ= c/f 式中，λ是波长（m）；c是传播速度 （m/s）；f是频率（Hz） 由上式可知，因传播速度固定不变， 频率越高，波长越短；频率越低，波长 越长。
质上也是一种电磁波。光线包括红外线 （Infrared light）、可见光和紫外线 （ultraviolet radiation），光线在空间都是直 线传播。红外线控制技术在彩色电视和电子 设备的遥控上已广泛使用，光纤通信 （optical fiber communication）不易受干扰 可进行远距离、高速率的数据通信，它们都 属于光通信范畴。
本章小结
1. 在各种信息传输技术中，无线电通信是最方便的。 高频电子技术就是研究解决无线电通信、广播和电 视中有关技术问题的学科。 2. 无线电通信系统由发射装置、传输媒质和接收装 置构成。无线电波的频率相差很大，因而波长变化 很大。不同波长的无线电波传播规律不同，应用范 围也不同，因此通常把无线电波划分成不同波段。
射线
(a) 电离层
(b)
对流层
(c)
(d)
无线电波的主要传播方式 （a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播
无线电信号的产生与发射
在无线电通信的发射部分，原始信息（声音、
图像、文字等）由变换器转换成相应的电信 号，这些电信号的频率对应于原始信息的频 率，称为基带信号(base band signal )。基带 信号的特点是：频率较低，相对频带较宽。
fL fC fI
或
fL fC fI
中频放大器的工作频率较低，且固定不
变，其性能可做得很好。而且可设有几 级中频放大，每级都有选频回路，这样 放大倍数很高，整机灵敏度就高，选择 性也好。由于超外差式接收机具有这些 优点，现在常用的收音机、电视机和移 动电话等都是采用超外差式的接收方式。
无线电通信系统
无线电通信在信息传输中的重要作用，下面
对无线电通信系统进行简要介绍。 无线电通信系统由发射装置(transmitting set)、 传输媒质(transmission medium)和接收装置 (receiver)构成，如图1－1所示。
图1—1
无线电通信系统组成框图

信息源发出需要传送的信息，如声 音、图像和文字等，由变换器 （convertor）把这些原始信息变换 成相应的电信号，然后由发射机 （transmitter）把这些电信号变换成 高频振荡信号，发射天线 （transmitting antenna）再将高频 振荡信号变换成无线电波（radio wave），向空间发射。

波长比短波更短的无线电波称为超短波
（ultra short wave）。超短波的波长很 短，往往小于地面障碍物（如山峰、建 筑物等）的尺寸，所以不能绕过，且地 面吸收损耗很大，所以不能以地波方式 传播。调频（frequency modulation）无 线电广播、无线电电视广播和无线寻呼 等均属超短波通信，只能以直线波方式 传播。
图1-6 超外差式接收机框图
超外差式调幅广播接收机框图

我国中、短波调幅广播接收机的中频是 465kHz。这就要求本振频率比外来信号频率 超出一个差频，这就是超外差式接收机名称的 由来。由于超外差式接收机的中频是固定不变 的，不随外来高频信号频率改变而变化，不管 是频段的高端还是低端，经混频后获得的中频 都是一样的。这样在某一频段内高端和低端电 台信号的中频放大倍数都是相同的，整个频段 的接收效果是均衡的。
波长比超短波更短的无线电波称为微波
（microwave）。微波的波长非常短，它 的特性与超短波类似，而且空间直线传 播的特性更明显。移动通信（mobile communication）、空间遥测、雷达导航、 蓝牙技术、卫星和空间通信等均属微波 通信。
波长比微波更短的是光线（light），光线本
发射机通常由高频、低频、电源和天线4部分组成。 高频部分包括主振荡器（master oscillator）、缓冲 放大器（buffer）、倍频器（frequency double）、 中间放大器、末级功率推动和末级（受调）功率放 大器（modulated amplifier）。主振荡器的作用是 产生频率稳定的高频振荡，现多采用石英晶体振荡 器。缓冲放大用来减轻后级对主振荡器的影响。因 石英晶体产生的振荡频率不能太高，用倍频器来提 高频率。倍频后还需多级放大，以达到推动末级功 放的电平。末级高频功放则将输出功率提高到所需 的发射功率，并受低频功率电平的调制。

（3）调相（Phase
Modulation，PM） 载波振幅不变，载波的瞬时相位按基带 信号的变化规律变化。调相获得的已调 波称为调相波。调频和调相又统称为调 角。 由于调幅应用较早而且使用广泛，现以 图1-3所示的调幅发射机为例来说明发射 设备的主要组成。
图1—3 调幅广播发射机框图
无线电通信
现在人们可用移动电话方便自由地通话，可
用收音机收听各个国家的无线电广播，可用 电视机收看世界各地的电视节目，基本实现 了古代人民千里眼、顺风耳的愿望。高频电 子线路(high frequency electronic circuit)就是 研究解决无线电通信、广播和电视中有关技 术问题的学科。
调幅、调频和调相
高频载波通常是一个正弦波振荡信
号，有振幅、频率和相位三个参数 可以改变。用基带信号对载波进行 调制就有调幅、调频和调相三种方 式。
（1）调幅（Amplitude Modulation，AM） 载波 的频率和相位不变，载波的振幅按基带信号的变 化规律变化。调幅获得的已调波称为调幅波。中 短波广播和电视的高频图像信号都是调幅波。 （2）调频（Frequency Modulation，FM） 载波的振幅不变，载波的瞬时频率按基带信号的 变化规律变化。调频获得的已调波称为调频波。 调频广播和电视的高频伴音信号都是调频波。
无线电波的频率相差很大，因而波长变
化很大。不同波长的无线电波传播规律 不同，应用范围也不同，因此通常把无 线电波划分成不同波段。表1-1列出了常 见的波段名称、波长范围、频段名称、 频率范围和主要用途。
表1-1 常用电磁波的波段和频率
图1—2 无线电波的传播方式
波长不同的无线电波在空间的传播特性不同， 长波（long wave）和中波（medium wave） 的波长较长，遇障碍物绕射能力强，且地面的 吸收损耗较少，可沿地面远距离传播，所以长 波和中波的通信和广播主要以地波方式传播。 短波（short wave）的波长较短，地面绕射 能力弱，且地面吸收损耗较大，不宜地面传播， 但短波能被天空的电离层（ionosphere）反射 到远处，因此短波的通信和广播主要以天波方 式传播。
高频电子技术
广州工商职业技术学院
第1章 高频电子技术概论
信息传输的发展 无线电通信系统和无线电波特性 无线电信号的产生与发射 无线电信号的接收
信息的传输
信息和传输技术在现代社会是极为重要的。
信息的传输也就是通信，所谓通信就是通过 第三方（人或设备系统）传输和交换信息的 过程。通信是快速、准确地获取和掌握信息 的重要方式。 在各种信息传输技术中，无线电通信是最方 便的。
无线电波传播特性 ： 无线电信号的传播方式、 传播距离、 传播特点 等，由无线电信号的频率决定。 电波的传播方式主要有：如下页图。 直射（视距）(a): 电视、调频广播，移动通信，中 继与卫星等；超短波 绕射（地波）(b): 波长长，地面吸收少，绕射能力 强；广播、通信；中长波 折射和反射（天波）(c):借助60~600km的电离层； 广播、通信；短波 散射传播(d):借助10~12km的对流层，适合 400~6000MHz信号

低频部分包括声电变换器（话筒）、前
置放大、低频电压放大与低频功率放大。 用于实现声电变换，并将音频信号逐级 放大到调制所需要的功率，对末级高频 功放进行调制。 电源部分给各部分电路提供直流电能。 天线部分把调制器送来的高频已调波信 号通过天线以电磁波形式辐射出去。