高频西电教学课件：1 绪论
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一、无线通信系统的组成
无线通信(或称无线电通信)的类型很多, 可以根据传输方法、 频率 范围、 用途等分类。不同的无线通信系统, 其设备组成和复杂度虽然 有较大差异, 但它们的基本组成不变, 图1- 1是无线通信系统基本组成的 方框图。
图中虚线以上部分为发送设备（发信机）, 虚线以下部分为接收 设备（收信机）, 天线及天线开关为收发共用设备。 信道为自由空间。 话筒和扬声器属于通信的终端设备, 分别为信源和信宿。
第1章 绪 论
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课
件
第1章 绪论
➢1.1 无线通信系统概述 ➢1.2 信号、频谱与调制 ➢1.3 本课程的特点 ➢思考题与习题
第1章 绪 论
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课
件
什么是信息：
是指在人类的生产、生活和科学研究等方面相互之间需要 传递的各种数据的总称。
如：生活中的语音、图像、使用的密码、姓名、年龄；机 器设备的控制指令；宇宙探索之中的科研数据等！
第1章 绪 论
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课
件
为什么要使用通讯手段？
使信息能够—
传得更远 传得更快
第1章 绪 论
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课
件
认识“波”
•声 波 机械波，频率低，分极低频声波、人类可感知 声波（20Hz-20kHz）和超声波；
•电磁波 电场和磁场交变耦合传播特性，光波属于电磁 波，人类可感知的光波频率范围为可见光区，
c• f
第1章 绪 论
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件
说明：“高频”是一个相对的概念，上表中的“高频”是一个狭义的概 念，指的是短波波段，其频率范围为3～30MHz，而广义的“高频”指的 是射频，其频率范围非常宽，只要电路尺寸比工作波长小得多，可以用 集中参数来分析实现，都可以认为属于“高频”（就目前技术来讲， “高频”的上限频率可达3GHz）
• 获得更高增益，必然降低带宽； • 带宽降到最低情况下，接近于零时，电路工作在接近
点频放大情况下，增益可做到更高
• 判断电路是否工作在近似点频放大情况下，采用相对 带宽来进行判断，即：
f 或者足够小
f0
0
第1章 绪 论
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课
1.1 无线通信系统概述
件
高频电路是通信系统, 特别是无线通信系统的基础, 是无线通信设 备的重要组成部分。
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1020
1025
f/Hz
/m
3×10 3
3×10 －2
3×10 －7
(3.8～7.8)×10－7
3×10 －12 3×10 －17
图 1 — 4 电磁波波谱
第1章 绪 论
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课
从上图可以知道，无线电波只是一种波长比较长的电 件
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:
课 件
按照无线通信系统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。 所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。 射频实际上就是 “高频”的广义语, 它是指适合无线电发射和传播的频率。 无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。
第1章 绪 论
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课
件
信息传递的进步
•说话
• 喊话 • 扩音喊话 • 信鸽 • 信使（千里加急） • 没有出路了……
•狼烟、火光 • 旗语 • 灯语 • 无线电报 • 有线电话 • 无线电话……(一片光明)
第1章 绪 论
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件
信号的时频域特征
第1章 绪 论
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件
放大电路的约束—增益带宽积
注意：不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同, 传播的能力和方式也不同, 因而其应用范围也不同。
不同频段的信号具有不同的分析与实现方法, 对 于米波以上（含米波, λ≥1 m）的信号通常用集总（中） 参数的方法来分析与实现, 而对于米波以下（λ<1 m）的 信号一般应用分布参数的方法来分析与实现， 当然, 这也 是相对的。
第1章 绪 论
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信源
件
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
信源
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
信宿
本地 振荡器
图1—1 无线通信系统的基本组成
第1章 绪 论
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课
超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大器 件
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。
优点：由于中频比载频低的多，对选频网络的Q值要 求低的多，容易实现高增益。
不足：由于存在混频，因而存在频率组合干扰，且抑 制干扰比较麻烦。
数字中频结构：将混频后的中频信号正交数字化，然后 进行数字解调。
直接变换结构：采用零中频，如图1-2所示。
第1章 绪 论
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课
2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单 工方式。
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以 及混合调制等。
第1章 绪 论
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件
4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通
信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体
通信等。
Fra Baidu bibliotek
各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂 程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路及其原理 都是相同的, 遵从同样的规律。 本书将以模拟通信为重点 来研究这些基本电路, 认识其规律。 这些电路和规律完全 可以推广应用到其它类型的通信系统。
c=fλ
（1—1）
式中: c为光速, f 和λ分别为无线电波的频率和波长
因此我们也可以认为无线电波是一种频率相对较低的
电磁波。
注意区别：
无线电波（交变电磁场）在介质（绝缘型）中的传播 电路电信号（电流或电荷）在介质（良导体）中的传播
第1章 绪 论
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2、无线电波的频（波）段划分
件
无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。 对频率或波长进行分段, 分别称为频段或波段（波段划分 请见下表）。
第1章 绪 论
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1.2 无线电信号的频谱及特性
一、无线电信号的频率及分段
1、信号频率及波谱 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 — 4 所示。
第1章 绪 论
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件
紫外线
无线电波 105
红外线
1015
由上面的例子可以总结出无线通信系统的基本组成, 从 件
中也可看出高频电路的基本内容应该包括:
（1）高频振荡器：用于产生载波或本地振荡信号
（2）放大器：包括小信号放大和功率放大
（3）混频或变频：
（4）调制与解调：
（5）反馈控制电路：包括AGC、AFC和APC（PLL）
第1章 绪 论
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二、无线通信系统的类型
无线通信(或称无线电通信)的类型很多, 可以根据传输方法、 频率 范围、 用途等分类。不同的无线通信系统, 其设备组成和复杂度虽然 有较大差异, 但它们的基本组成不变, 图1- 1是无线通信系统基本组成的 方框图。
图中虚线以上部分为发送设备（发信机）, 虚线以下部分为接收 设备（收信机）, 天线及天线开关为收发共用设备。 信道为自由空间。 话筒和扬声器属于通信的终端设备, 分别为信源和信宿。
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➢1.1 无线通信系统概述 ➢1.2 信号、频谱与调制 ➢1.3 本课程的特点 ➢思考题与习题
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什么是信息：
是指在人类的生产、生活和科学研究等方面相互之间需要 传递的各种数据的总称。
如：生活中的语音、图像、使用的密码、姓名、年龄；机 器设备的控制指令；宇宙探索之中的科研数据等！
第1章 绪 论
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为什么要使用通讯手段？
使信息能够—
传得更远 传得更快
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认识“波”
•声 波 机械波，频率低，分极低频声波、人类可感知 声波（20Hz-20kHz）和超声波；
•电磁波 电场和磁场交变耦合传播特性，光波属于电磁 波，人类可感知的光波频率范围为可见光区，
c• f
第1章 绪 论
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件
说明：“高频”是一个相对的概念，上表中的“高频”是一个狭义的概 念，指的是短波波段，其频率范围为3～30MHz，而广义的“高频”指的 是射频，其频率范围非常宽，只要电路尺寸比工作波长小得多，可以用 集中参数来分析实现，都可以认为属于“高频”（就目前技术来讲， “高频”的上限频率可达3GHz）
• 获得更高增益，必然降低带宽； • 带宽降到最低情况下，接近于零时，电路工作在接近
点频放大情况下，增益可做到更高
• 判断电路是否工作在近似点频放大情况下，采用相对 带宽来进行判断，即：
f 或者足够小
f0
0
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1.1 无线通信系统概述
件
高频电路是通信系统, 特别是无线通信系统的基础, 是无线通信设 备的重要组成部分。
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1020
1025
f/Hz
/m
3×10 3
3×10 －2
3×10 －7
(3.8～7.8)×10－7
3×10 －12 3×10 －17
图 1 — 4 电磁波波谱
第1章 绪 论
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从上图可以知道，无线电波只是一种波长比较长的电 件
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:
课 件
按照无线通信系统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。 所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频（RF）频率。 射频实际上就是 “高频”的广义语, 它是指适合无线电发射和传播的频率。 无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。
第1章 绪 论
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信息传递的进步
•说话
• 喊话 • 扩音喊话 • 信鸽 • 信使（千里加急） • 没有出路了……
•狼烟、火光 • 旗语 • 灯语 • 无线电报 • 有线电话 • 无线电话……(一片光明)
第1章 绪 论
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信号的时频域特征
第1章 绪 论
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件
放大电路的约束—增益带宽积
注意：不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同, 传播的能力和方式也不同, 因而其应用范围也不同。
不同频段的信号具有不同的分析与实现方法, 对 于米波以上（含米波, λ≥1 m）的信号通常用集总（中） 参数的方法来分析与实现, 而对于米波以下（λ<1 m）的 信号一般应用分布参数的方法来分析与实现， 当然, 这也 是相对的。
第1章 绪 论
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信源
件
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
信源
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
信宿
本地 振荡器
图1—1 无线通信系统的基本组成
第1章 绪 论
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超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大器 件
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。
优点：由于中频比载频低的多，对选频网络的Q值要 求低的多，容易实现高增益。
不足：由于存在混频，因而存在频率组合干扰，且抑 制干扰比较麻烦。
数字中频结构：将混频后的中频信号正交数字化，然后 进行数字解调。
直接变换结构：采用零中频，如图1-2所示。
第1章 绪 论
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2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单 工方式。
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以 及混合调制等。
第1章 绪 论
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件
4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通
信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体
通信等。
Fra Baidu bibliotek
各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂 程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路及其原理 都是相同的, 遵从同样的规律。 本书将以模拟通信为重点 来研究这些基本电路, 认识其规律。 这些电路和规律完全 可以推广应用到其它类型的通信系统。
c=fλ
（1—1）
式中: c为光速, f 和λ分别为无线电波的频率和波长
因此我们也可以认为无线电波是一种频率相对较低的
电磁波。
注意区别：
无线电波（交变电磁场）在介质（绝缘型）中的传播 电路电信号（电流或电荷）在介质（良导体）中的传播
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2、无线电波的频（波）段划分
件
无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。 对频率或波长进行分段, 分别称为频段或波段（波段划分 请见下表）。
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1.2 无线电信号的频谱及特性
一、无线电信号的频率及分段
1、信号频率及波谱 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 — 4 所示。
第1章 绪 论
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课
件
紫外线
无线电波 105
红外线
1015
由上面的例子可以总结出无线通信系统的基本组成, 从 件
中也可看出高频电路的基本内容应该包括:
（1）高频振荡器：用于产生载波或本地振荡信号
（2）放大器：包括小信号放大和功率放大
（3）混频或变频：
（4）调制与解调：
（5）反馈控制电路：包括AGC、AFC和APC（PLL）
第1章 绪 论
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二、无线通信系统的类型