第1章 高頻電子技術(shù)概論512

1、第1章高頻電子技術(shù)概論第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 2高頻電子技術(shù)課程高頻電子技術(shù)課程是結(jié)合無(wú)線電通信方式是結(jié)合無(wú)線電通信方式主要討論無(wú)線電接收和發(fā)送設(shè)備中各單元高頻主要討論無(wú)線電接收和發(fā)送設(shè)備中各單元高頻電子線路的組成、工作原理及工程分析計(jì)算。電子線路的組成、工作原理及工程分析計(jì)算。高頻電子線路是針對(duì)傳輸、處理頻率高于高頻電子線路是針對(duì)傳輸、處理頻率高于3MHz信號(hào)的電路，又稱信號(hào)的電路，又稱射頻（射頻（RF）電路）電路。主。主要應(yīng)用于無(wú)線電通信系統(tǒng)。要應(yīng)用于無(wú)線電通信系統(tǒng)。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 31.1無(wú)線電通信發(fā)展史無(wú)線電通信發(fā)展史q 早期萌發(fā)：早期萌

2、發(fā)：q 無(wú)線電電子學(xué)時(shí)代：無(wú)線電電子學(xué)時(shí)代：古代的烽火古代的烽火近代的旗語(yǔ)近代的旗語(yǔ)19世紀(jì)電世紀(jì)電磁學(xué)理論磁學(xué)理論電報(bào)電報(bào)（1837莫爾斯莫爾斯）電話電話（1876貝爾貝爾）電磁波的電磁波的存在存在1864麥克斯韋麥克斯韋電磁場(chǎng)方程電磁場(chǎng)方程1887赫茲證明赫茲證明無(wú)線電無(wú)線電通信通信電磁波電磁波傳送信息傳送信息馬可尼馬可尼（意意）1895年首次百米距離通信年首次百米距離通信1901年首次橫渡大西洋通信年首次橫渡大西洋通信無(wú)線電通信無(wú)線電通信實(shí)用階段實(shí)用階段發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：火花發(fā)射機(jī)火花發(fā)射機(jī)、電弧發(fā)生器等電弧發(fā)生器等接收設(shè)備接收設(shè)備：粉末檢波器粉末檢波器1904年年電電子子二二極極管管1

3、907年年電電子子三三極極管管1948年年晶晶體體管管1958年年集集成成電電路路1967年年大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路1978年年超超大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 4 電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展。電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展。q 無(wú)線電通信快速發(fā)展時(shí)代：無(wú)線電通信快速發(fā)展時(shí)代：無(wú)線電通信從簡(jiǎn)單的通信快速擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)科學(xué)、宇航技術(shù)、無(wú)線電通信從簡(jiǎn)單的通信快速擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)科學(xué)、宇航技術(shù)、自動(dòng)控制以及各學(xué)科領(lǐng)域。自動(dòng)控制以及各學(xué)科領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)，到目前，上至天文，下到地理，大到宇宙空間，小可以說(shuō)，到目前，上至天文，下到地理，大到宇

4、宙空間，小至基本粒子等的科學(xué)研究，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到社會(huì)家庭生活，均至基本粒子等的科學(xué)研究，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到社會(huì)家庭生活，均離不開無(wú)線電通信技術(shù)。離不開無(wú)線電通信技術(shù)。無(wú)無(wú)線線電電電電報(bào)報(bào)通通信信無(wú)無(wú)線線電電電電話話通通信信無(wú)無(wú)線線電電廣廣播播無(wú)無(wú)線線電電傳傳真真、電電視視第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 51.2 無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成無(wú)線電通信系統(tǒng)的組成 v 概念概念 電信系統(tǒng)：傳送電信系統(tǒng)：傳送光或電信號(hào)光或電信號(hào)的系統(tǒng)的系統(tǒng) 無(wú)線通信系統(tǒng)：以無(wú)線通信系統(tǒng)：以無(wú)線介質(zhì)無(wú)線介質(zhì)傳送傳送光或電信號(hào)光或電信號(hào)的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。v 無(wú)線通信系統(tǒng)的組成無(wú)線通信系統(tǒng)的組成 (6部分部分) 信源信源(

5、終端終端)+發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備（發(fā)信機(jī)）（發(fā)信機(jī)）+ 信道信道 + 天線、天線開關(guān)天線、天線開關(guān) +接收設(shè)備接收設(shè)備（收信機(jī)）（收信機(jī)）+信宿信宿(終端終端) 。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 6 圖圖11 無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成無(wú)線通信系統(tǒng)的基本組成 信源天線信道發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信宿音頻放大器調(diào)制器激勵(lì)放大輸出功率放大載波振蕩器天線開關(guān)高頻放大混頻器中頻放大與濾波解調(diào)器音頻放大器話筒本地振蕩器揚(yáng)聲器變頻器第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 7q 信源：發(fā)出傳送的信息（聲音、文字、圖像等）的終端設(shè)備，信源：發(fā)出傳送的信息（聲音、文字、圖像等）的終端設(shè)備，如話筒。如話筒。q

6、發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備：調(diào)制調(diào)制放大放大電壓、功率放大。電壓、功率放大。q 信道（傳輸媒介）：信道（傳輸媒介）：有線信道，如：架空明線，電纜，波導(dǎo)，光纖等。有線信道，如：架空明線，電纜，波導(dǎo)，光纖等。無(wú)線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。無(wú)線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。 不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對(duì)不同頻率信號(hào)的傳不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對(duì)不同頻率信號(hào)的傳輸特性也是不同的。輸特性也是不同的?；鶐盘?hào)基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)）高頻振蕩信號(hào)高頻振蕩信號(hào)（載波信號(hào)載波信號(hào)）已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)調(diào)制調(diào)制調(diào)幅調(diào)幅（AM）調(diào)頻調(diào)頻（FM）調(diào)相調(diào)相（PM）第第1章高頻電子技術(shù)概論章

7、高頻電子技術(shù)概論 8 無(wú)線電波的波段劃分以及相應(yīng)的傳播方式和用途。無(wú)線電波的波段劃分以及相應(yīng)的傳播方式和用途。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 9例：例：1、GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機(jī)）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機(jī)）2、我國(guó)無(wú)線電廣播系統(tǒng)、我國(guó)無(wú)線電廣播系統(tǒng)第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 10 無(wú)線電波的無(wú)線電波的頻率特性頻率特性 信號(hào)的頻率指標(biāo)（信號(hào)的頻率指標(biāo)（30K300G）。）。 無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波無(wú)線電波只是一種波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的電磁波, 占據(jù)的頻率占據(jù)的頻率范圍很廣。范圍很廣。 在自由空間中在自由空間中, 波長(zhǎng)與頻率存在以下關(guān)系波長(zhǎng)與頻率存在以

8、下關(guān)系: c = f c=3 108m/s從頻率角度看，無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相從頻率角度看，無(wú)線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相對(duì)較低的電磁波。對(duì)較低的電磁波。 無(wú)線電波105紅外線1010可見光紫外線1015X射線1020宇宙射線1025f/Hz/m3103310 2(3.87.8)10 7310 7310 12310 17第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 11 無(wú)線電波傳播特性無(wú)線電波傳播特性 ： 無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、無(wú)線電信號(hào)的傳播方式、 傳播距離、傳播距離、 傳播特點(diǎn)等，由無(wú)傳播特點(diǎn)等，由無(wú)線電信號(hào)的頻率決定。線電信號(hào)的頻率決定。電波的傳播方式主要有：如下頁(yè)圖。電波的傳播

9、方式主要有：如下頁(yè)圖。 直射（視距）直射（視距）(a): 電視、調(diào)頻廣播，移動(dòng)通信，中繼與衛(wèi)星電視、調(diào)頻廣播，移動(dòng)通信，中繼與衛(wèi)星等；等；超短波超短波 繞射（地波）繞射（地波）(b): 波長(zhǎng)長(zhǎng)，地面吸收少，繞射能力強(qiáng)；廣波長(zhǎng)長(zhǎng)，地面吸收少，繞射能力強(qiáng)；廣播、通信；播、通信；中長(zhǎng)波中長(zhǎng)波；條件：；條件： 物體物體 折射和反射（天波）折射和反射（天波）(c):借助借助60600km的電離層；廣播、的電離層；廣播、通信；通信；短波短波；條件：；條件：物體物體 散射傳播散射傳播(d):借助借助1012km的對(duì)流層，適合的對(duì)流層，適合4006000MHz信號(hào)；條件：阻擋物體多，體積小于波長(zhǎng)。信號(hào)；條件：

10、阻擋物體多，體積小于波長(zhǎng)。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 12(a)射線(b)(c)電離層(d)對(duì)流層無(wú)線電波的主要傳播方式無(wú)線電波的主要傳播方式（a） 直射傳播直射傳播; （b） 地波傳播地波傳播; （c） 天波傳播天波傳播; （d） 散射傳播散射傳播第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 13q 接收設(shè)備：一般采用超外差的形式。接收設(shè)備：一般采用超外差的形式。主要特點(diǎn)就是由頻率固主要特點(diǎn)就是由頻率固定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接收信號(hào)的選擇和放大。定的中頻放大器來(lái)完成對(duì)接收信號(hào)的選擇和放大。 當(dāng)信號(hào)頻當(dāng)信號(hào)頻率改變時(shí)率改變時(shí), 只要相應(yīng)地改變本地振蕩信號(hào)頻率即可。只要相應(yīng)地改變本

11、地振蕩信號(hào)頻率即可。 接收設(shè)備主要完成選頻、放大和解調(diào)（已調(diào)波調(diào)制波）。接收設(shè)備主要完成選頻、放大和解調(diào)（已調(diào)波調(diào)制波）。q 信宿：還原成原傳送的信號(hào)的終端設(shè)備，如揚(yáng)聲器，顯示器信宿：還原成原傳送的信號(hào)的終端設(shè)備，如揚(yáng)聲器，顯示器等。等。v 無(wú)線通信系統(tǒng)的類型無(wú)線通信系統(tǒng)的類型 按工作頻段分，有中波通信、短波通信、超短波通信、微按工作頻段分，有中波通信、短波通信、超短波通信、微 波通信和衛(wèi)星通信。波通信和衛(wèi)星通信。 按傳輸手段分，有無(wú)線通信、有線通信和光纖通信。按傳輸手段分，有無(wú)線通信、有線通信和光纖通信。 按通信方式分，有（全）雙工、半雙工和單工方式。按通信方式分，有（全）雙工、半雙工和單工

12、方式。 按調(diào)制方式分，有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和混合調(diào)制。按調(diào)制方式分，有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和混合調(diào)制。 按傳送的信號(hào)類型分，有模擬通信和數(shù)字通信，也可分為按傳送的信號(hào)類型分，有模擬通信和數(shù)字通信，也可分為語(yǔ)音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。語(yǔ)音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。 第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 141.3無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成以無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射和接收設(shè)備為例說(shuō)明：以無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射和接收設(shè)備為例說(shuō)明：無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)框圖無(wú)線電調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)框圖第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 15（1）振蕩器：振蕩器：

13、產(chǎn)生產(chǎn)生 fosc 的高頻振蕩信號(hào)，幾十的高頻振蕩信號(hào)，幾十 kHz 以上。以上。 （2）高頻放大器：高頻放大器：一或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器，放大振蕩信號(hào)，一或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器，放大振蕩信號(hào)，使頻率倍增至使頻率倍增至 fc，并提供足夠大的載波功率。，并提供足夠大的載波功率。（3）調(diào)制信號(hào)放大器：調(diào)制信號(hào)放大器：多級(jí)放大器組成，前幾級(jí)為小信號(hào)放大器，多級(jí)放大器組成，前幾級(jí)為小信號(hào)放大器，用于放大微音器的電信號(hào)；后幾級(jí)為功放，提供功率足夠的調(diào)制用于放大微音器的電信號(hào)；后幾級(jí)為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號(hào)。信號(hào)。（4）振幅調(diào)制器：振幅調(diào)制器：實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將

14、輸入的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)變換為所需的調(diào)幅波信號(hào)，并加到天線上。變換為所需的調(diào)幅波信號(hào)，并加到天線上。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 16超外差式調(diào)幅廣播接收機(jī)框圖超外差式調(diào)幅廣播接收機(jī)框圖第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 17（1）高頻放大器：高頻放大器：由一級(jí)或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器組成，放大天由一級(jí)或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號(hào)；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感線上感生的有用信號(hào)；并利用放大器中的諧振系統(tǒng)抑制天線上感生的其它頻率的干擾信號(hào)。可調(diào)諧。生的其它頻率的干擾信號(hào)?？烧{(diào)諧。 （2）混頻器：混頻器：兩個(gè)輸入信號(hào)。頻率為兩個(gè)輸入信號(hào)。頻率為

15、fc 的高頻已調(diào)信號(hào)，本機(jī)振的高頻已調(diào)信號(hào)，本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的頻率為蕩器產(chǎn)生的頻率為 fL 的本振信號(hào)。將頻率為的本振信號(hào)。將頻率為 fc 的高頻已調(diào)信號(hào)的高頻已調(diào)信號(hào)不失真的變換為載波頻率為不失真的變換為載波頻率為 fI 的中頻已調(diào)信號(hào)的中頻已調(diào)信號(hào)：，我國(guó)中頻為：我國(guó)中頻為：（3）本機(jī)振蕩：本機(jī)振蕩：用來(lái)產(chǎn)生頻率為用來(lái)產(chǎn)生頻率為 （或）（或）的高頻振蕩信號(hào)，的高頻振蕩信號(hào)， fL 是可調(diào)的，并能跟蹤是可調(diào)的，并能跟蹤 fc。（4）中頻放大器：中頻放大器：由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成，放大中由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成，放大中頻信號(hào)。頻信號(hào)。（5）檢波器：檢波器：實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)

16、輻波變換為反映傳送信息實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能，將中頻調(diào)輻波變換為反映傳送信息的調(diào)制信號(hào)。的調(diào)制信號(hào)。（6）低頻放大器：低頻放大器：由小信號(hào)放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制由小信號(hào)放大器和功率放大器組成，放大調(diào)制信號(hào)，向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率。信號(hào)，向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率。ILcfffI465kHzf LCIfffLCIfff第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 181.4本課程的研究對(duì)象、內(nèi)容以及特點(diǎn)本課程的研究對(duì)象、內(nèi)容以及特點(diǎn)q 研究對(duì)象：無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成、工作原理和工研究對(duì)象：無(wú)線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的組成、工作原理和工程分析計(jì)算。程分析計(jì)算。q 內(nèi)容：發(fā)射和接收設(shè)備各內(nèi)

17、容：發(fā)射和接收設(shè)備各單元電路單元電路的工作原理、性能特點(diǎn)、典的工作原理、性能特點(diǎn)、典型電路、工程分析方法、測(cè)試及調(diào)試方法等。型電路、工程分析方法、測(cè)試及調(diào)試方法等。單元電路：?jiǎn)卧娐罚焊哳l小信號(hào)放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放高頻小信號(hào)放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放大電路、調(diào)制解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成大電路、調(diào)制解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成器等。器等。q 特點(diǎn)：特點(diǎn)：高頻電子線路大部分是高頻電子線路大部分是非線性電路非線性電路，如振蕩電路、調(diào)制解，如振蕩電路、調(diào)制解調(diào)電路等，一般都用調(diào)電路等，一般都用非線性分析方法非線性分析方法，這與低頻模擬電子，這與低頻

18、模擬電子線路中可近似用線性分析方法不同，但是對(duì)應(yīng)線路中可近似用線性分析方法不同，但是對(duì)應(yīng)高頻小信號(hào)高頻小信號(hào)放大器放大器，由于輸入信號(hào)足夠小，而又要求不失真放大，故，由于輸入信號(hào)足夠小，而又要求不失真放大，故可用可用線性分析方法線性分析方法。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 19采用非線性分析法時(shí)，精確求解十分困難，一般都采用計(jì)采用非線性分析法時(shí)，精確求解十分困難，一般都采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行近似分析，在工程上也往往根據(jù)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行近似分析，在工程上也往往根據(jù)實(shí)際情況對(duì)非線性器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進(jìn)行實(shí)際情況對(duì)非線性器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進(jìn)行合理的近似

19、，以便用簡(jiǎn)單的分析方法獲得具有實(shí)際意義的合理的近似，以便用簡(jiǎn)單的分析方法獲得具有實(shí)際意義的結(jié)果。結(jié)果。q 學(xué)習(xí)注意點(diǎn)：學(xué)習(xí)注意點(diǎn)：在熟悉典型的單元電路的基礎(chǔ)上，要抓住各種電路之間的在熟悉典型的單元電路的基礎(chǔ)上，要抓住各種電路之間的共性，洞悉各種功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。共性，洞悉各種功能之間的內(nèi)在聯(lián)系。堅(jiān)持堅(jiān)持“以分立為基礎(chǔ)，集成為重點(diǎn)，分立為集成服務(wù)以分立為基礎(chǔ)，集成為重點(diǎn)，分立為集成服務(wù)”的的原則。原則。重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)課后的思考和練習(xí)。重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)課后的思考和練習(xí)。q 學(xué)時(shí)問(wèn)題：學(xué)時(shí)問(wèn)題：理論學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)44，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10。第第1章高頻電子技術(shù)概論章高頻電子技術(shù)概論 201.5本課程選用的教材和參考書本課程選用的教材和參考書本課程使用教材：本課程使用教材：高頻電子技