高频电子线路 第一章PPT课件
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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·德·福雷斯特发明了电子三极管，用它可 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
9
✓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。
10
➢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。
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。
27
如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图
电 压
f/HzΒιβλιοθήκη Baidu
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。
28
➢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。
29
➢脉冲信号的分解
20世纪60年代开始出现将“管”、“路”结合起 来的集成电路。
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。
A
t
25
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。
26
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
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
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
21
fi f0 fs
fi
fi
fΩ
fΩ
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
23
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)
24
2.波形表达方式 例如：
u Asin t
小。高次谐波的谱线可以分 0 布到很高的频率，但其幅度
已相当小。
f1 f3 f5 f7 f9 f
1.2End 31
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。
13
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。
14
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
• 常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件
6
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。
7
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。
i (a) I0
i (b)
一次谐波 i1
i (c)
t
三次谐波 i1
i (d)
t
五次谐波 i1 t
七次谐波 i7 t
30
➢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…分
别表示三、五、七次谐波，
i
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
15
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。广播 电台中常用的方法是调 幅与调频。
17
调幅演示
18
调频演示
19
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
• 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
8
✓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
11
➢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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•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。
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·德·福雷斯特发明了电子三极管，用它可 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
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✓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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➢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。
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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如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图
电 压
f/HzΒιβλιοθήκη Baidu
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。
28
➢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。
29
➢脉冲信号的分解
20世纪60年代开始出现将“管”、“路”结合起 来的集成电路。
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。
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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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
高频放大
音频放大
发
调制
射 天
线
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
21
fi f0 fs
fi
fi
fΩ
fΩ
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
23
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)
24
2.波形表达方式 例如：
u Asin t
小。高次谐波的谱线可以分 0 布到很高的频率，但其幅度
已相当小。
f1 f3 f5 f7 f9 f
1.2End 31
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。
13
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。
14
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
• 常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件
6
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。
i (a) I0
i (b)
一次谐波 i1
i (c)
t
三次谐波 i1
i (d)
t
五次谐波 i1 t
七次谐波 i7 t
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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…分
别表示三、五、七次谐波，
i
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
15
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 声音
倍频 话筒
• 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
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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
11
➢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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•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。