高频电子线路 第一章

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•散射通信
• 利用对流层对电波的散射进行通讯， 它适用于超短波以及微波波段的通 信，通信距离很远。
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接收设备
• 接收设备的作用： 接收传送过来的信号，并进行处理，以恢复发送端 的基带信号。 • 接收设备的要求： 由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真， 接收设备要尽量减少这种失真。
播电台中常用的方法是
调幅与调频。
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调幅演示
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调频演示
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高频振荡
缓冲
倍频
高频放大
调制
发 射 天 线
声音
话筒
音频放大
图 1.2.8 调幅发射机方框图
• 最简单的接收机原理框图
1MHz 870kHz 640kHz
选择性电路
检 波
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fi f 0 fs
fi fi fΩ fΩ
音 频
极低频(ELF) 超低频(SLF) 特低频(ULF) 甚低频（VLF） 低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 超高频（SHF） 极高频（EHF） 至高频
射 频
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 丝米波
微波
微波
图 1.3.1 电磁波传播的几种方式
高频电子线路的工作频段
段 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 频段名称 频段范围 （含上限，不含下限） 3～30赫（Hz） 30～300赫（Hz） 300～3000赫（Hz） 3～30千赫（KHz） 30～300千赫（KHz） 300～3000千赫（KHz） 3～30兆赫（MHz） 30～300兆赫（MHz） 300～3000兆赫（MHz） 3～30吉赫（GHz） 30～300吉赫（GHz） 300～3000吉赫（GHz） 波段名称 波长范围 （含上限，不含下限） 100～10兆米 10～1兆米 100～10万米 10～1万米 10～1千米 10～1百米 100～10米 10～1米 10～1分米 10～1厘米 10～1毫米 10～1丝米
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有线通信信道
1. 双绞线 适用于短距离（小于100m）、1Mb/s数据 率的通信环境。
2. 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。 3. 光纤电缆 特点：衰减小（小于1db/km）、工作频率
高、信息容量大
9Hale Waihona Puke Baidu
无线通信信道
• 无线通信的传输媒质是自由空间。 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的传播 途径可分为两大类：地波和天波。
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脉冲信号的频谱
• f1表示脉冲重复频率，也就 是基波频率。f3、 f5 、f7… i 分别表示三、五、七次谐波， 在f 轴的0点，表示直流分量， 这条谱线的长度表示脉冲直 流分量（即平衡值）的大小。 高次谐波的谱线可以分布到 0 很高的频率，但其幅度已相 当小。
f1
f3 f 5 f 7 f 9
1.1End
发送信号
发送设备
图 1.2.3 通信系统框图
传输信道
接收信号
接收设备
通信系统是指“电通信” ，包括移动通信、电报、 电话、广播、电视、雷达、遥测、遥控等。
发送信号（信号源）
• 在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号，为此，就 需要将各种形式的信息转变成电信号。 • 常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件
一 绪论
1.1
无线电通信发展简史
1.2
无线电信号传输原理
1.2.1 传输信号的基本方法
1.2.2 无线电信号的产生与发射
1.2.3 无线电信号的接收 1.2.4 信号及其频谱
1.3
通信的传输媒质
1837年莫尔斯发明电报，创造莫尔斯电码，开创 通信的新纪元。 1864年英国物理学家麦克斯韦从理论上证明了电 磁波的存在，为后来的无线电发明和发展奠定了 坚实的理论基础。
300 KHz
300 MHz
chapt1End
作业
• 1、画出通信系统框图。 • 2、连续波调制的方式有哪些？特点是什么？ • 3、画出调幅发射机方框图。 • 4、画出超外差式接收机方框图及各点波形。
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接收信号
• 由接收设备所还原出来的，适于人类接收的形式。 • 例如： 还原声音的喇叭 恢复图象的显象管
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图 1.2.3 正弦调幅波形
将音频信号“装载”在高频载波上，以利于由天 线发射和接收。
• 将音频信号“装载”到
高频振荡中的方法有好
几种，如调频、调幅、
调相等。电视中图象是
调幅，伴音是调频。广
f
1.2End
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发送设备
传输媒质
图 1.2.3 通信系统框图
接收设备
根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。
计算机1 广播网 电视机 收音机 有线 电视网 计算机2 局域网
发送设备
传输媒质
图 1.2.3 通信系统框图
接收设备
有线通信传输媒质有： 双线对电缆 同轴电缆 光纤（光缆） 无线通信的传输媒质是自由空间。
如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图
电 压
f/Hz 300 3400
可以看到语音信号的频谱是连续的， 其主要能量集中在1000Hz左右。
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一般数字信号的频谱图
振 幅
f 可见，数字信号的频谱是不连续的。
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脉冲信号的分解
i (a) I0 t i (b) t i 三次谐波 i1 (d) t 一次谐波 i1 (c) t 七次谐波 i7 i 五次谐波 i1
3. 频域表示法
由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的 正弦信号之和，因此，所谓“频谱”即是指组成信号 的各正弦分量按频率分布的情况。为了更直观地了解 信号的频率组成和特点，我们通常采用作图的方法来 表示频谱。用频率f 作横座标，用信号的各正弦分量 的相对振幅作纵座标，通常称之为频谱图。
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地波（分为地面波和空间波）
1. 地面波 就是沿地面传播的无线电波。适用于长波和超长 波。 2. 空间波 是在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波, 发射天线和接收天线较高，接收点的电磁波由直接波 和地面反射波合成。适用于超短波。
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天 波
• 经过地面100km至500km的电离层反射传送到接收点的 电磁波。适用于短波。 • 电离层反射的特点： 频率越高，吸收能量越小，但频率过高电波会穿 透电离层。故频率只限于中短波段300Khz－30Mhz 。
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发送设备
• 发送设备的作用： 将基带信号变换成适合信道的传输特性的信号。 • 对基带信号进行变换的原因： 由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特 性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。
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传输媒质（信道）
• 信号从发送到接收中间要经过传输信道，又称传输信道。 不同的传输信道有不同的传输特性。如电缆、光缆、无线 电波等。 • 根据传输媒质的不同，可以分为两大类： 有线通信：双线对电缆、同轴电缆、光缆 无线通信：自由空间
fs
fs f0
图 1.2.11 超外差式接收机方框图
无线电发射机和接收机原理框图
消息 信号源 放大器 调制器 已调波 放大器 发射 天线
高频 振荡器
谐振放大器 或倍频器
本地 振荡器
接收 天线
解调器
中频 放大器
混频器
高频 放大器
选择 电路
放大器
视频显示器 扬声器等等
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1.2.4 信号及其频谱
• 常用的信号表示方法 1. 数学表达式法 如： 正弦波 u=Asinωt 阶跃函数 u=Aε(t)
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2.波形表达方式 例如：
u A sin t
A
t
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3. 频域表示法
根据傅立叶变换的基本原理，任何一个
函数都可以用傅立叶级数展开。如果把信号
看成一个函数，这就为我们研究信号提供了
一种新的方法。通过研究信号的频谱我们可
以突出在信号传输中存在的主要问题，如信
号的变化规律，信号的能量分布等。
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1876年贝尔发明电话，能够直接将语言信号变为 电信号沿导线传送。
1887年德国物理学家赫兹以卓越的实验技巧证实 了电磁波是客观存在的。
1895年马可尼首次在几百米的距离实现电磁波通 信，1901年首次完成横渡大西洋的通信。 1904年，弗莱明发明电子二极管，进入无线电电 子学时代。 1907年李· 福雷斯特发明了电子三极管，用它可 德· 组成多种重要功能的电子线路。 1948年肖克莱等人发明了晶体三极管，它在许多 方面已取代了电子管的传统地位。 20世纪60年代开始出现将“管”、“路”结合起 来的集成电路。