通信电路原理课件1_1
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2012年12月23日 《通信电路原理》 13
1.1.2 通信系统的基本特性（续二） 三、信号失真度
信号失真度是指接收设备输出信号不同(失真）于发送端基
带信号的程度。
产生信号失真的原因：
•信道特性不理想； •对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。
2012年12月23日
《通信电路原理》
14
1.1.2 通信系统的基本特性（续三） 四、抗干扰能力
信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，使接收
机输出信号的质量下降。
提高通信系统抗干扰能力的技术：
•采用具有强抗干扰能力的体制； •采用高质量的调制和解调电路。
任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信。
2012年12月23日
《通信电路原理》
无线网：WLAN 高 性 能 高 价 格 产 品 可移 动式 计算 移动 通信 军用 战场的无线网络覆盖 无线个人通信 可移动式计算 无线数据广播
2012年12月23日
《通信电路原理》
11
1.1.2 通信系统的基本特性 一、传输距离
传输距离是指信号从发送端传输到达接收端并能被可靠接收 的最大距离。 传输距离与什么因素有关？ 与通信方式有关（有无中继）。 无中继的无线通信： •发送端的信号功率； •信号通过信道的损耗； •信号通过信道时混入各种形式的干扰和噪声； •接收机的接收灵敏度； • ……
•缺点：电路比较复杂；除了有用信号外，还存在位于镜 象频率处的无用信号的干扰。（有一次变频和二次变频 方案） •零中频接收机原理：将有用信号直接变换到基带，即选 择中频频率为零（直接下变频方案）。采用正交解调技 术。 •优点：没有镜象频率干扰；电路便于集成。缺点：有用 信号和本机振荡信号之间的耦合（泄漏）。
2012年12月23日 《通信电路原理》 7
无线（通信）系统（接收部分）
模拟与射频电路
RF-Front： 本课程学习内容
通信算法
协议处理
phone
Logic
Accelerators (bit level)
RTOS book
Keypad, Display
Control
ARQ
A D
FSM
FFT
Filters
因此，研究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中 是很重要的。
信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量 例：设非线性输出输入特性 和输入信号分别是：
2012年12月23日
《通信电路原理》
19
1.1.4 通信系统中的信号（续2）
举例：调幅波 ：
VAM (t ) [ A0 f (t )] cos 0t
设调制信号是单频正弦信号： f (t ) Vm cos t
则得到标准调幅波 SAM。mA 是调幅度。
VAM (t ) [ A0 Vm cos t ] cos 0t A0 (1 m A cos t ) cos 0t
2012年12月23日 《通信电路原理》 18
1.1.4 通信系统中的信号（续1）
载波信号： •调制技术：当所使用信道的频率特性不适于基带 信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱 搬移到信道的工作频率范围内； •举例：为了实现中波广播可以利用调幅技术将声 音基带信号搬移到中波波段的某一频率附近。 •这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。
接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够 高的选择性（区分不同已调信号的能力）。 自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候， 接收机能得到相差不多的信号。
2012年12月23日 《通信电路原理》 24
发送与接收设备小结（续一）
超外差接收机的优点：容易得到足够大而且比较稳定的 放大量；具有较高的选择性和较好的频率特性；易于调整。
2012年12月23日 《通信电路原理》 12
1.1.2 通信系统的基本特性（续一） 二、通信容量
通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。
与已调信号所占有的频带宽度密切相关： • 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz； • 中波调幅广播（535KHz~1605KHz），广播电台每个已 调信号占有的频带宽度是 9KHz； • 调频广播（88MHz~108MHz），最小频带宽度是 200KHz； • 我国采用的电视信号的频带是0～8MHz。 复用技术：频分、时分、码分、空分等 例：载波电话的频分复用FDM
2012年12月23日
《通信电路原理》
21
1.1.5 通信系统中的发送与接收设备
调幅发射机方框原理图
波形2
波形3
振荡器
缓冲级
倍频器
放大级
调制器
高频 功放
波形1
低频 放大
2012年12月23日 《通信电路原理》
低频 功放
22
超外差接收机原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信 号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高 超外差接收机方框原理图 稳定的中频放大器容易实现。中波调幅广播中频是 465KHz。电视图象信号的中频是 38MHz。 波形4 波形6 波形7
射 频 标 签
2012年12月23日
《通信电路原理》
9
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（中间产品）
中 性 能 中 成 本 产 品 个 人 无 线 局 域 网 络 电子设备的无线互联 2.4GHz 工作频率 小于 10 米的工作距离 小于 20dBm 的发射功率 可选择数据加密措施 采用无线方式共享资源 移动电话、固定电话 个人电脑、便携电脑 个人数字助理(PDA) 调制解调器、打印机 数字相机 外设共享 有线互联链路的共享
2012年12月23日
《通信电路原理》
10
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（高档产品）
覆盖办公室或者庭院的静态高 速网络，支持高速计算机网络 的无线接入 支持 any-time, any -where 的个 人语音和低速数据通信 支持 many-time, many -where 的 高速信息获取 数字视频、高质量音频的无线 传递 军事通信、数字化单兵装备
把载波抑制掉，可得到抑制载波调幅波 SCAM：
VSCAM (t ) A0 cos 0t Vm cos t
设调制信号是方波信号（-1v ~1v），则是幅度键控调幅波 ASK。
2012年12月23日 《通信电路原理》 20
1.1.4 通信系统中的信号（续3）
单频正弦调制信号调制高频载波信号产生SAM已调信号：
《通信电路原理》
2012年9月~ 2013年1月
Email：sun@ 办公地点：新主楼F1124 Tel：82338573
2012年12月23日 《通信电路原理》 1
笫1章
绪பைடு நூலகம்
论
1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信系统的组成与分类 1.1.2 通信系统的基本特性 1.1.3 通信系统的信道 1.1.4 通信系统中的信号 1.1.5 通信系统中的发送与接收设备
2012年12月23日 《通信电路原理》 17
1.1.4 通信系统中的信号
基带信号：
•信号频带：在通信系统中被传输的信号，一般情况下都 不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频 率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号 所占有的频带宽度。 •举例：对电话来说，它强调可懂度，而不要求音色等。 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz；电视由于要 传输图像，所以带宽较大，我国采用的电视信号的频带 是0～8MHz等。 •定义：称这种直接表示原始信息的电信号为基带信号。 直接传送基带信号称为基带信号传输。 •电话电缆可传输电话基带信号。视频电缆可传输电视基 带信号。
PSTN/xDSL 电缆/电缆 调制解调器
声控玩具 Talking Teddy 手持式控制器 2012年12月23日 《通信电路原理》
6
移动通信系统中（手机）包含的关键（电子）技术
能量的有效利用； 数字系统设计技术； 模拟集成电路（RFIC）设计技术； 半导体器件及工艺技术； 智能天线； 显示器件及其控制技术； 数字信号处理； 封装； 电子材料。 最重要的因素：成本。
2012年12月23日
《通信电路原理》
25
1.2 信号传输的基本问题
1.2.1 信号通过线性系统：
在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器、滤波 器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作于 线性状态下的反馈控制电路等。
理想线性系统的幅度频率特性：
相位频率特性为线性函数 例如：
H ( j) H () A
1.2 信号传输的基本问题 1.2.1 信号通过线性系统 1.2.2 信号通过非线性系统 1.2.3 干扰 1.3 通信电路的基本形式
2012年12月23日 《通信电路原理》 2
1.1.1 通信系统的分类与组成
分类：
按通信调制方式来分：数字通信与模拟通信；
按信道中传输的信号来分：基带信号通信与载波信号通信； 按传输信道来分：有线通信、无线通信、光通信；
按信号传输的方向来分：单工、双工、半双工。
2012年12月23日
《通信电路原理》
3
通信系统基本组成方框图
2012年12月23日
《通信电路原理》
4
(全球星系统）
计算机
(WLAN)
无线接 入点AP
笔记本 计算机 同步 卫星
(765KM)
低轨 卫星
手机
局域网
(35860KM)
地面站
卫星手机
基站
电视机 计算机
输入 回路 波形5
高频 放大
混频器
中频 放大
解调器
低频 放大
本地 振荡器
2012年12月23日 《通信电路原理》
自动 增益 控制
23
发送与接收设备小结
由于是采用无线传输，所以在发射机端有调制过程，在接 收机端有解调制过程。 发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大 器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等，这些电路都 是非线性电路。
K
4
若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真， 但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。
26
2012年12月23日
《通信电路原理》
1.2 信号传输的基本问题（续一）
1.2.2 信号通过非线性系统
在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍 频器、振荡器、及各种调制、解调器等。
15
1.1.3 通信系统的信道
一、衰减特性：信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信 号能量被衰减的程度。 二、工作频率范围：不同的信道具有不同的工作频率范围。 （参考表1.1.1）。
三、频率特性：信道的频率特性是指在信道的工作频率范围 内，当不同频率的信号通过时，由信道引起幅度衰减和附加 相移。它们通常是不同的。 四、时变与时不变特性：在某些信道中，信道的传输特性是 随时间变化的。例如：无线信道。
微处理器核心
(ARM)
专用逻辑电路
Coders
模拟
数字 DSP 核心
2012年12月23日
《通信电路原理》
8
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（低端产品）
低 性 能 、 低 成 本 的 产 品 低频 近距离及中等距离读写 门禁系统、动物识别 100-500 kHz 价格相对便宜 库存控制、停车管理 读取速度慢 中间频率 近距离及中等距离读写 门禁系统 10-15 MHz 价格可以做到便宜 各种智能卡 读取速度适中 高频 远距离读写 道路及铁路状况检测 850-950 MHz 读取速度高 高速收费系统 2.4-5.8 GHz 直线传播 价格相对贵
五、干扰特性：不同的信道将受到不同的外来干扰。
2012年12月23日
《通信电路原理》
16
移动通信中信道的特殊问题
选择性衰落（频域）和延时扩展（时域）： •多径传播：到达接收点的信号，除直射波外还有多个反 射波和散射波。产生选择性衰落和延时扩展。 •选择性衰落：使用不同频率的信号将产生不同的衰减特 性，故产生失真。 •延时扩展：延时扩展对高速数据传输影响很大，产生码 间干扰（ISI）。 多卜勒频移：在高速移动情况下接收，还要考虑多卜勒频 率的影响。 在城市环境中，移动情况下的无线传输信道的传输特性是 十分恶劣的。
有线 电视网
公用 通信网
电话局
电话机 计算机
寻呼机
寻呼台
广播网
电视机 （模拟向数字转换） 收音机
2012年12月23日
《通信电路原理》
5
通信系统实例：无线连接的家庭信息网络
电话通信 台式电脑 便携电脑 无线头盔
带无线接口的电脑
卫星天线
儿童监护
冰箱数据板
3 cups flour 1 cup grated chocola.
1.1.2 通信系统的基本特性（续二） 三、信号失真度
信号失真度是指接收设备输出信号不同(失真）于发送端基
带信号的程度。
产生信号失真的原因：
•信道特性不理想； •对信号进行处理的电路（发送与接收设备）特性不理想。
2012年12月23日
《通信电路原理》
14
1.1.2 通信系统的基本特性（续三） 四、抗干扰能力
信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，使接收
机输出信号的质量下降。
提高通信系统抗干扰能力的技术：
•采用具有强抗干扰能力的体制； •采用高质量的调制和解调电路。
任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信。
2012年12月23日
《通信电路原理》
无线网：WLAN 高 性 能 高 价 格 产 品 可移 动式 计算 移动 通信 军用 战场的无线网络覆盖 无线个人通信 可移动式计算 无线数据广播
2012年12月23日
《通信电路原理》
11
1.1.2 通信系统的基本特性 一、传输距离
传输距离是指信号从发送端传输到达接收端并能被可靠接收 的最大距离。 传输距离与什么因素有关？ 与通信方式有关（有无中继）。 无中继的无线通信： •发送端的信号功率； •信号通过信道的损耗； •信号通过信道时混入各种形式的干扰和噪声； •接收机的接收灵敏度； • ……
•缺点：电路比较复杂；除了有用信号外，还存在位于镜 象频率处的无用信号的干扰。（有一次变频和二次变频 方案） •零中频接收机原理：将有用信号直接变换到基带，即选 择中频频率为零（直接下变频方案）。采用正交解调技 术。 •优点：没有镜象频率干扰；电路便于集成。缺点：有用 信号和本机振荡信号之间的耦合（泄漏）。
2012年12月23日 《通信电路原理》 7
无线（通信）系统（接收部分）
模拟与射频电路
RF-Front： 本课程学习内容
通信算法
协议处理
phone
Logic
Accelerators (bit level)
RTOS book
Keypad, Display
Control
ARQ
A D
FSM
FFT
Filters
因此，研究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中 是很重要的。
信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量 例：设非线性输出输入特性 和输入信号分别是：
2012年12月23日
《通信电路原理》
19
1.1.4 通信系统中的信号（续2）
举例：调幅波 ：
VAM (t ) [ A0 f (t )] cos 0t
设调制信号是单频正弦信号： f (t ) Vm cos t
则得到标准调幅波 SAM。mA 是调幅度。
VAM (t ) [ A0 Vm cos t ] cos 0t A0 (1 m A cos t ) cos 0t
2012年12月23日 《通信电路原理》 18
1.1.4 通信系统中的信号（续1）
载波信号： •调制技术：当所使用信道的频率特性不适于基带 信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱 搬移到信道的工作频率范围内； •举例：为了实现中波广播可以利用调幅技术将声 音基带信号搬移到中波波段的某一频率附近。 •这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。
接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够 高的选择性（区分不同已调信号的能力）。 自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候， 接收机能得到相差不多的信号。
2012年12月23日 《通信电路原理》 24
发送与接收设备小结（续一）
超外差接收机的优点：容易得到足够大而且比较稳定的 放大量；具有较高的选择性和较好的频率特性；易于调整。
2012年12月23日 《通信电路原理》 12
1.1.2 通信系统的基本特性（续一） 二、通信容量
通信容量是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。
与已调信号所占有的频带宽度密切相关： • 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz； • 中波调幅广播（535KHz~1605KHz），广播电台每个已 调信号占有的频带宽度是 9KHz； • 调频广播（88MHz~108MHz），最小频带宽度是 200KHz； • 我国采用的电视信号的频带是0～8MHz。 复用技术：频分、时分、码分、空分等 例：载波电话的频分复用FDM
2012年12月23日
《通信电路原理》
21
1.1.5 通信系统中的发送与接收设备
调幅发射机方框原理图
波形2
波形3
振荡器
缓冲级
倍频器
放大级
调制器
高频 功放
波形1
低频 放大
2012年12月23日 《通信电路原理》
低频 功放
22
超外差接收机原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信 号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高 超外差接收机方框原理图 稳定的中频放大器容易实现。中波调幅广播中频是 465KHz。电视图象信号的中频是 38MHz。 波形4 波形6 波形7
射 频 标 签
2012年12月23日
《通信电路原理》
9
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（中间产品）
中 性 能 中 成 本 产 品 个 人 无 线 局 域 网 络 电子设备的无线互联 2.4GHz 工作频率 小于 10 米的工作距离 小于 20dBm 的发射功率 可选择数据加密措施 采用无线方式共享资源 移动电话、固定电话 个人电脑、便携电脑 个人数字助理(PDA) 调制解调器、打印机 数字相机 外设共享 有线互联链路的共享
2012年12月23日
《通信电路原理》
10
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（高档产品）
覆盖办公室或者庭院的静态高 速网络，支持高速计算机网络 的无线接入 支持 any-time, any -where 的个 人语音和低速数据通信 支持 many-time, many -where 的 高速信息获取 数字视频、高质量音频的无线 传递 军事通信、数字化单兵装备
把载波抑制掉，可得到抑制载波调幅波 SCAM：
VSCAM (t ) A0 cos 0t Vm cos t
设调制信号是方波信号（-1v ~1v），则是幅度键控调幅波 ASK。
2012年12月23日 《通信电路原理》 20
1.1.4 通信系统中的信号（续3）
单频正弦调制信号调制高频载波信号产生SAM已调信号：
《通信电路原理》
2012年9月~ 2013年1月
Email：sun@ 办公地点：新主楼F1124 Tel：82338573
2012年12月23日 《通信电路原理》 1
笫1章
绪பைடு நூலகம்
论
1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信系统的组成与分类 1.1.2 通信系统的基本特性 1.1.3 通信系统的信道 1.1.4 通信系统中的信号 1.1.5 通信系统中的发送与接收设备
2012年12月23日 《通信电路原理》 17
1.1.4 通信系统中的信号
基带信号：
•信号频带：在通信系统中被传输的信号，一般情况下都 不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频 率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号 所占有的频带宽度。 •举例：对电话来说，它强调可懂度，而不要求音色等。 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz；电视由于要 传输图像，所以带宽较大，我国采用的电视信号的频带 是0～8MHz等。 •定义：称这种直接表示原始信息的电信号为基带信号。 直接传送基带信号称为基带信号传输。 •电话电缆可传输电话基带信号。视频电缆可传输电视基 带信号。
PSTN/xDSL 电缆/电缆 调制解调器
声控玩具 Talking Teddy 手持式控制器 2012年12月23日 《通信电路原理》
6
移动通信系统中（手机）包含的关键（电子）技术
能量的有效利用； 数字系统设计技术； 模拟集成电路（RFIC）设计技术； 半导体器件及工艺技术； 智能天线； 显示器件及其控制技术； 数字信号处理； 封装； 电子材料。 最重要的因素：成本。
2012年12月23日
《通信电路原理》
25
1.2 信号传输的基本问题
1.2.1 信号通过线性系统：
在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器、滤波 器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作于 线性状态下的反馈控制电路等。
理想线性系统的幅度频率特性：
相位频率特性为线性函数 例如：
H ( j) H () A
1.2 信号传输的基本问题 1.2.1 信号通过线性系统 1.2.2 信号通过非线性系统 1.2.3 干扰 1.3 通信电路的基本形式
2012年12月23日 《通信电路原理》 2
1.1.1 通信系统的分类与组成
分类：
按通信调制方式来分：数字通信与模拟通信；
按信道中传输的信号来分：基带信号通信与载波信号通信； 按传输信道来分：有线通信、无线通信、光通信；
按信号传输的方向来分：单工、双工、半双工。
2012年12月23日
《通信电路原理》
3
通信系统基本组成方框图
2012年12月23日
《通信电路原理》
4
(全球星系统）
计算机
(WLAN)
无线接 入点AP
笔记本 计算机 同步 卫星
(765KM)
低轨 卫星
手机
局域网
(35860KM)
地面站
卫星手机
基站
电视机 计算机
输入 回路 波形5
高频 放大
混频器
中频 放大
解调器
低频 放大
本地 振荡器
2012年12月23日 《通信电路原理》
自动 增益 控制
23
发送与接收设备小结
由于是采用无线传输，所以在发射机端有调制过程，在接 收机端有解调制过程。 发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大 器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等，这些电路都 是非线性电路。
K
4
若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真， 但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。
26
2012年12月23日
《通信电路原理》
1.2 信号传输的基本问题（续一）
1.2.2 信号通过非线性系统
在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍 频器、振荡器、及各种调制、解调器等。
15
1.1.3 通信系统的信道
一、衰减特性：信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信 号能量被衰减的程度。 二、工作频率范围：不同的信道具有不同的工作频率范围。 （参考表1.1.1）。
三、频率特性：信道的频率特性是指在信道的工作频率范围 内，当不同频率的信号通过时，由信道引起幅度衰减和附加 相移。它们通常是不同的。 四、时变与时不变特性：在某些信道中，信道的传输特性是 随时间变化的。例如：无线信道。
微处理器核心
(ARM)
专用逻辑电路
Coders
模拟
数字 DSP 核心
2012年12月23日
《通信电路原理》
8
以射频集成电路为核心可以形成的电子产 品（低端产品）
低 性 能 、 低 成 本 的 产 品 低频 近距离及中等距离读写 门禁系统、动物识别 100-500 kHz 价格相对便宜 库存控制、停车管理 读取速度慢 中间频率 近距离及中等距离读写 门禁系统 10-15 MHz 价格可以做到便宜 各种智能卡 读取速度适中 高频 远距离读写 道路及铁路状况检测 850-950 MHz 读取速度高 高速收费系统 2.4-5.8 GHz 直线传播 价格相对贵
五、干扰特性：不同的信道将受到不同的外来干扰。
2012年12月23日
《通信电路原理》
16
移动通信中信道的特殊问题
选择性衰落（频域）和延时扩展（时域）： •多径传播：到达接收点的信号，除直射波外还有多个反 射波和散射波。产生选择性衰落和延时扩展。 •选择性衰落：使用不同频率的信号将产生不同的衰减特 性，故产生失真。 •延时扩展：延时扩展对高速数据传输影响很大，产生码 间干扰（ISI）。 多卜勒频移：在高速移动情况下接收，还要考虑多卜勒频 率的影响。 在城市环境中，移动情况下的无线传输信道的传输特性是 十分恶劣的。
有线 电视网
公用 通信网
电话局
电话机 计算机
寻呼机
寻呼台
广播网
电视机 （模拟向数字转换） 收音机
2012年12月23日
《通信电路原理》
5
通信系统实例：无线连接的家庭信息网络
电话通信 台式电脑 便携电脑 无线头盔
带无线接口的电脑
卫星天线
儿童监护
冰箱数据板
3 cups flour 1 cup grated chocola.