[課件資料]1緒論2017-2-20

通信電子線路,緒論,通信電子線路,教材：陳啟興編著，通信電子線路清華大學(xué)出版社2008年5月。參考書目：謝嘉奎等著，電子線路（非線性部分）高等教育出版社2000年5月。嚴(yán)國(guó)萍，盧占超等編著，通信電子線路科學(xué)出版社2011年7月。,主要研究高頻電子線路的內(nèi)容，也可稱為高頻電子線路或者非線性電路等。,參考影片聽風(fēng)者,主要學(xué)習(xí)無線通信系統(tǒng)所涉及到的各單元電路的組成、工作原理、性能計(jì)算及應(yīng)用。能熟悉非線性電子線路課程的體系結(jié)構(gòu)，掌握分析非線性電子線路的方法。培養(yǎng)一定的系統(tǒng)分析的綜合能力。,課程的目的與任務(wù)：,仍然是模擬電路：輸入、輸出均為模擬量電路由D、BJT、MOS、R、L、C組成器件一般工作在高頻段，信號(hào)為高頻信號(hào)器件常工作在非線性狀態(tài),課程所研究電路的特點(diǎn)：,兩級(jí)低頻放大電路,單管單調(diào)諧放大電路,四、（18分）如圖為多級(jí)放大電路，已知場(chǎng)效應(yīng)管T1、T2配對(duì),gm5ms，rds不考慮。三極管T3、T4配對(duì),100，rbe=1K。問：（1）T1、T2構(gòu)成什么放大電路？其作用是什么？（2）T3、T4構(gòu)成什么電路？其作用是什么？（3）計(jì)算T1、T2、T3、T4的靜態(tài)電流；（4）計(jì)算電路中頻段的總電壓放大倍數(shù)Vo/(V1-V2)；（5）計(jì)算電路的輸入和輸出電阻。,平均分5.4分不到,前級(jí)差分放大電路的負(fù)載為反向放大器的輸入電阻Ri2：,第二級(jí)射極偏置放大電路負(fù)載為第三級(jí)共集電路的輸入電阻Ri3：,這個(gè)學(xué)期的調(diào)諧放大電路：,通過變壓器耦合級(jí)聯(lián)，多級(jí)放大電路的增益計(jì)算？！,線性電子電路與非線性電子電路對(duì)比,線性電路：盡量使用器件特性的線性部分。電路基本是線性的，但存在不希望有的失真。,非線性電路：利用器件特性的非線性特性，完成振蕩、信號(hào)調(diào)制（頻率變換）、放大等功能。,在很大程度上，通信電子線路的學(xué)習(xí)需要建立在低頻電子線路課程的基礎(chǔ)之上。,本書內(nèi)容安排的三個(gè)層次：,由電路功能的基本原理導(dǎo)出基本電路。,合理近似，引出對(duì)電路的工程近似分析。,根據(jù)分析結(jié)果，提出對(duì)電路的設(shè)計(jì)原則及改進(jìn)電路性能的基本途徑。,1.1通信技術(shù)發(fā)展史1.2近代通信發(fā)展史1.3電磁波與通信1.4通信方式1.5通信系統(tǒng)1.6應(yīng)用1.7課后思考,緒論目錄,古代人們是如何傳遞信息的？,1.1通信發(fā)展史,驛傳,飛鴿傳書,烽火臺(tái),現(xiàn)代信息傳遞有哪些方式？,有線電話,1.1通信發(fā)展史,我們的課程討論的是無線通信,無線手機(jī),電腦-網(wǎng)絡(luò),紙質(zhì)媒介,無線通信是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無線通信又統(tǒng)稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無線移動(dòng)通信。,1.1通信發(fā)展史,無線通信發(fā)展歷程,1.1通信發(fā)展史,電磁波的發(fā)現(xiàn),莫爾斯電報(bào)機(jī)（1837）-最早的通信工具,1.1通信發(fā)展史,當(dāng)時(shí)摩爾斯電碼被使用了在有線電報(bào)通信系統(tǒng),電磁偉人莫爾斯生于：1791年4月27日卒于：1872年4月2日物理學(xué)家發(fā)明莫爾斯電碼發(fā)明有線電報(bào)畫家代表作：降落的朝圣者,莫爾斯和他發(fā)明的電報(bào)機(jī),1.1通信發(fā)展史,莫爾斯電碼,1.1通信發(fā)展史,莫爾斯電碼由點(diǎn)（）、劃（）兩種符號(hào)組成。也稱滴和嗒。1、一點(diǎn)為一基本信號(hào)單位，一劃的長(zhǎng)度=3點(diǎn)的長(zhǎng)度。2、在一個(gè)數(shù)字或字母內(nèi)，各點(diǎn)、劃之間的間隔應(yīng)為兩點(diǎn)的長(zhǎng)度。3、字母（數(shù)字）與字母（數(shù)字）之間的間隔為7點(diǎn)的長(zhǎng)度。,1.1通信發(fā)展史,莫爾斯電碼舉例,1.1通信發(fā)展史,Hello(),Goodmorning(),劃一般是三個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度；點(diǎn)劃之間的間隔是一個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度；字元之間的間隔是三個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度；單詞之間的間隔是七個(gè)點(diǎn)的長(zhǎng)度。,SOS（),1.1通信發(fā)展史,無線電之父-馬可尼,1894年在父親的莊園試驗(yàn),1896年去倫敦,1897年建立無線電報(bào)公司,1899年首次實(shí)現(xiàn)英法無線通信,1916年實(shí)現(xiàn)短波無線電通信,1929年建立世界性無線通信網(wǎng),馬可尼,馬可尼的發(fā)報(bào)裝置,馬可尼的收?qǐng)?bào)裝置,1.1通信發(fā)展史,馬可尼實(shí)驗(yàn)裝置,金屬天線,火花隙,凝聚檢波器,摩斯電碼發(fā)生機(jī),凝聚檢波器有電磁波，玻璃管內(nèi)金屬粉末凝聚導(dǎo)電,馬可尼發(fā)送第一封無線電報(bào)的設(shè)備復(fù)制品,馬可尼調(diào)諧器1910,1.1通信發(fā)展史,夫妻檔野外生存蒙塞拉特島的蘇弗里耶火山,“求生技能？”,大哥大,2G,諾基亞,短信,1G,語音,短信,模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào),1.2近代通信發(fā)展史,3G,上網(wǎng)、藍(lán)牙、GPS,視頻傳輸,緩沖速度,上網(wǎng),GPS,藍(lán)牙,速率更快,視頻傳輸,4G,1.2近代通信發(fā)展史,5G,傳輸速度更快、功能更齊全,速度更快,傳輸速率更高,連接的內(nèi)容更豐富,期待中.,1.2近代通信發(fā)展史,1G-5G的對(duì)比,1.2近代通信發(fā)展史,1.2近代通信發(fā)展史,1.3電磁波與通信,指向性強(qiáng)應(yīng)用廣泛,頻率較低，信號(hào)強(qiáng)度易被環(huán)境衰減,1.3電磁波與通信,地波,地波沿地球表面空間傳播的無線電波叫做地波。適合波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電波中長(zhǎng)波（3MHz以下），它們具有較好的繞過表面障礙物的能力。,1.3電磁波與通信,天波,天波依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫做天波。短波（3M-30MHz）最適合天波傳播,1.3電磁波與通信,空間波沿直線傳播的無線電波。當(dāng)波長(zhǎng)短于10米時(shí)，電波會(huì)穿過電離層，飛向宇宙。超短波（微波30M-300MHz）最適合空間波傳播。,空間波,為什么發(fā)射塔都建得很高？,1.3電磁波與通信,例題：頻率為300MHz的信號(hào)波長(zhǎng)為多大？需要多長(zhǎng)的天線？如果是10kHz的聲音信號(hào)呢？解：=天線的長(zhǎng)度約為0.25m。=30000m天線的長(zhǎng)度約為2500m。,1.3電磁波與通信,理論和實(shí)踐證明，天線長(zhǎng)度應(yīng)與無線電信號(hào)波長(zhǎng)相比擬，計(jì)算上常采用：天線長(zhǎng)度等于四分之一或八分之五波長(zhǎng)。,1.4通信方式,對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信，按消息傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為以下三種：,單工通信只能單方向傳輸,半雙工通信可以雙向傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行，必須輪流交替,全雙工通信可以同時(shí)雙向傳輸,單工通信(SimplexCommunication),1、發(fā)送端只能發(fā)送信息，接收端只能接收信息；2、根據(jù)收發(fā)頻率的異同，單工通信可分為同頻通信和異頻通信。,1.4通信方式,1、發(fā)送端與接收端也可以相互轉(zhuǎn)變；2、可以理解為一種切換方向的單工通信。,半雙工通信(Half-duplexCommunication),1.4通信方式,1、沒有切換方向所產(chǎn)生的時(shí)間延遲，有利于某些不能有時(shí)間延誤的交互式應(yīng)用；2、需要2根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號(hào)；3、需配合其他相關(guān)設(shè)備，如雙絞線的網(wǎng)絡(luò)纜線、能全雙工傳輸?shù)募€器（HUB）、支持全雙工作業(yè)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。,全雙工通信(FullduplexCommunication),1.4通信方式,1.5通信系統(tǒng),按信號(hào)特征分類：,數(shù)字通信系統(tǒng),模擬通信系統(tǒng),1.5通信系統(tǒng),調(diào)幅,調(diào)頻,消息信號(hào),載波,PM,消息信號(hào),載波,AM,通信系統(tǒng)的一般模型,1.5通信系統(tǒng),1.5通信系統(tǒng),通信系統(tǒng)的一般模型,AM,載波,消息信號(hào),消息信號(hào),載波,PM,無線通信系統(tǒng)組成：發(fā)射裝置+接收裝置+傳輸媒體,無線通信系統(tǒng)的組成,調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成,調(diào)幅接收機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于拱頂工作頻率接收機(jī)，如對(duì)講機(jī)。,調(diào)幅接收機(jī),通過調(diào)整選頻網(wǎng)絡(luò)，可以接收不同節(jié)目，即可選擇不同載波頻率的已調(diào)信號(hào)。但是中頻放大器后的載波頻率是相同的。,基于wifi的智能家居,1.6應(yīng)用一：智能家居,1.6應(yīng)用一：智能家居,-拓展：PLC技術(shù)（需要電力線）,1.6應(yīng)用一：智能家居,1.6應(yīng)用一：可見光通信,1.SolidStateLighting(SSL)givesanopportunitytoVLC.2.Lampsbecomecommunicationdevices.3.PDisalsoimportant.,代表性成果ListofachievementsonVLC（2014）,NonReal-time(Off-Line,Peakbitrate),Real-time,2.AchievementsOnVLC,中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所陳雄斌團(tuán)隊(duì),100MEthernetdemosystem,100M可見光上網(wǎng)模塊（V1.0）,TestResult(80Mbps),系統(tǒng)特點(diǎn)（SystemCharacteristics）,速率較高（光學(xué)平臺(tái)上平均90Mbps、書桌上平均70Mbps）；距離較遠(yuǎn)（光學(xué)平臺(tái)上2.4米、書桌上1.9米）；成本較低（熒光型LED、PIN探測(cè)器、無FPGA芯片、無濾光片）；體積較小（第一版20cm*8cm、第二版12cm*7cm，可繼續(xù)優(yōu)化）。,100MVLCModule(V2.0),雙向100Mbps可見光上網(wǎng)系統(tǒng)-（Symmetrical100MbpsVLCEthernetSystem）,中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所陳雄斌團(tuán)隊(duì),可見光通信模塊（VisibleLightCommunicationModules）,10M可見光光貓,USB可見光接收機(jī),集成電力載波通信功能的