模塊一課題一課題二課件

1、高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二1 2010.2高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二無線通信系統(tǒng)組成無線通信系統(tǒng)組成圖圖1-1-1 1-1-1 無線廣播系統(tǒng)的組成無線廣播系統(tǒng)的組成 高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二任務一任務一 無所不在的通信設備無所不在的通信設備高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二通信系統(tǒng)的基本組成通信系統(tǒng)的基本組成 輸入輸入 變換器變換器 發(fā)送發(fā)送 設備設備 信道信道 接收接收 設備設備 噪聲噪聲與干擾與干擾 信源信源 輸出輸出 變換器變換器 圖圖1-1-2 1-1-2 通信系統(tǒng)的基本組成通信系統(tǒng)的基本組成通信：從發(fā)送者到接收者之間信息的傳遞。通信：從發(fā)送者

2、到接收者之間信息的傳遞。通信系統(tǒng)：利用電信號傳播信息。通信系統(tǒng)：利用電信號傳播信息。子任務一子任務一 無線通信系統(tǒng)的基本組成無線通信系統(tǒng)的基本組成高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二1信源信源 指需要傳送的原始信息，如聲音、圖像、文字等。指需要傳送的原始信息，如聲音、圖像、文字等。2. 輸入變換器輸入變換器 將發(fā)送者提供的非電物理量消息將發(fā)送者提供的非電物理量消息(如聲音等如聲音等)變換為電信號變換為電信號(即基帶信號即基帶信號) 。 根據(jù)信源轉(zhuǎn)換為電信號的方式，可分為模擬通信和數(shù)字通根據(jù)信源轉(zhuǎn)換為電信號的方式，可分為模擬通信和數(shù)字通信。本課程主要研究的是模擬通信系統(tǒng)。信。本課程主要研究的是

3、模擬通信系統(tǒng)。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二3. 發(fā)送設備發(fā)送設備 基帶信號頻率低，不便于在信道傳輸。將輸入的基帶信號基帶信號頻率低，不便于在信道傳輸。將輸入的基帶信號變成適合于信道傳輸?shù)男盘?。變成適合于信道傳輸?shù)男盘?。圖圖1-1-3 1-1-3 無線電測向信號源無線電測向信號源高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二4. 信道信道 連接發(fā)、收兩端的信號通道，又稱傳輸媒介。連接發(fā)、收兩端的信號通道，又稱傳輸媒介。 a) b) c)圖圖1-1-4 1-1-4 無線通信天線無線通信天線a)a)衛(wèi)星接收天線衛(wèi)星接收天線 b)b)廣播發(fā)射塔廣播發(fā)射塔 c)c)路由器無線天線路由器無線天線高頻電子

4、技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二5. 接收設備接收設備 與發(fā)送設備的作用相反。將信道傳送過來的信號取出并進與發(fā)送設備的作用相反。將信道傳送過來的信號取出并進行處理，得到與發(fā)送端相對應的基帶信號。行處理，得到與發(fā)送端相對應的基帶信號。圖圖1-1-5 1-1-5 無線電測向機無線電測向機高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二6. 輸出變換器輸出變換器 與輸入變換器的作用相反。將接收輸出的電信號恢復出原與輸入變換器的作用相反。將接收輸出的電信號恢復出原始信號。始信號。7. 噪聲與干擾噪聲與干擾 存在在發(fā)射和接收的整個電路中，因此要求接收裝置增益存在在發(fā)射和接收的整個電路中，因此要求接收裝置增益高，選擇

5、性好。高，選擇性好。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 典型的無線發(fā)射設備的組成典型的無線發(fā)射設備的組成 圖圖1-1-6 1-1-6 典型調(diào)幅發(fā)射機的原理框圖典型調(diào)幅發(fā)射機的原理框圖高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二調(diào)制：用調(diào)制信號去控制高頻振蕩信號的某個參量。調(diào)制：用調(diào)制信號去控制高頻振蕩信號的某個參量。被控制的是高頻振蕩的振幅時，稱為被控制的是高頻振蕩的振幅時，稱為振幅振幅調(diào)制，簡稱調(diào)調(diào)制，簡稱調(diào)幅幅(AM)(AM)。被控制的是高頻振蕩的被控制的是高頻振蕩的頻率頻率時，稱為頻率調(diào)制，簡稱調(diào)頻時，稱為頻率調(diào)制，簡稱調(diào)頻(FM)(FM)。被控制的是高頻振蕩的相位時，稱為相位調(diào)制，簡稱調(diào)

6、相被控制的是高頻振蕩的相位時，稱為相位調(diào)制，簡稱調(diào)相(PM)(PM)。調(diào)制信號：攜有信息的電信號。調(diào)制信號：攜有信息的電信號。載波：未調(diào)制的高頻振蕩信號。載波：未調(diào)制的高頻振蕩信號。 已調(diào)信號：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。已調(diào)信號：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。 u高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無線電傳播一般都要采用高頻（射頻）才適合于天線輻射無線電傳播一般都要采用高頻（射頻）才適合于天線輻射和無線傳播。原因如下：和無線傳播。原因如下： 減小天線的尺寸。只有當天線的尺寸大到可以與信號波長相減小天線的尺寸。只有當天線的尺寸大到可以與信號波長相比擬時，天線才具有較高的輻射效率。舉例，音頻范圍為

7、比擬時，天線才具有較高的輻射效率。舉例，音頻范圍為20Hz20kHz，若發(fā)射，若發(fā)射100Hz的音頻信號，波長的音頻信號，波長 。需減少波長，提高發(fā)射頻率。需減少波長，提高發(fā)射頻率。 選臺。將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，選臺。將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，使接收機可選擇特定電臺的信息而抑制其他電臺發(fā)送的信息和使接收機可選擇特定電臺的信息而抑制其他電臺發(fā)送的信息和各種干擾。各種干擾。 3000ckmf高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 典型的無線接收設備的組成典型的無線接收設備的組成 圖圖1-1-7 1-1-7 調(diào)幅收音機的原理框圖調(diào)幅收音機的原理框圖高頻

8、電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二什么叫超外差式接收機？什么叫超外差式接收機？ 混頻器輸出端獲得載頻頻率為本振和高頻已調(diào)信號兩者頻混頻器輸出端獲得載頻頻率為本振和高頻已調(diào)信號兩者頻率之差。率之差。為什么要使用混頻器？為什么要使用混頻器？ 如果接收機直接將高頻信號放大，對于不同的頻率，如果接收機直接將高頻信號放大，對于不同的頻率，接收接收機的靈敏度（接收弱信號的能力）和選擇性（區(qū)別不同電機的靈敏度（接收弱信號的能力）和選擇性（區(qū)別不同電臺臺的能力）變化較劇烈。而用混頻器得到的中頻信號的頻率的能力）變化較劇烈。而用混頻器得到的中頻信號的頻率固固定，因此中頻放大器的選擇性和增益和接收的頻率無關。定，

9、因此中頻放大器的選擇性和增益和接收的頻率無關。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無線電波波段的劃分無線電波波段的劃分波波 段段波長波長/m頻率頻率/MHz特特 點點說說 明明中、中、長波長波 100 3沿地表沿地表傳播傳播大地表面是導體，一部分電磁波大地表面是導體，一部分電磁波會損耗掉，頻率越高，損耗越大會損耗掉，頻率越高，損耗越大短波短波10 1003 30靠電離層靠電離層反射傳播反射傳播電磁波一部分被吸收，另一部分電磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。頻率越高，被反射或折射到地面。頻率越高，被吸收的能量越小，但頻率超過被吸收的能量越小，但頻率超過一定值，電磁波會穿過電離層，

10、一定值，電磁波會穿過電離層，不再返回地面不再返回地面超短波超短波 30沿空間沿空間直線傳播直線傳播沿地表傳播衰減極大，電磁波又沿地表傳播衰減極大，電磁波又會穿透電離層，不能返回地面。會穿透電離層，不能返回地面。只能采用主要沿空間直線傳播只能采用主要沿空間直線傳播子任務二子任務二 電磁波頻段的劃分與傳輸特點電磁波頻段的劃分與傳輸特點高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 無線電波的傳播方式無線電波的傳播方式高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 沿地面?zhèn)鞑サ牡夭ㄑ氐孛鎮(zhèn)鞑サ牡夭?特點：因為地面的導電特性比較穩(wěn)定，所以電波沿地面特點：因為地面的導電特性比較穩(wěn)定，所以電波沿地面的傳播比較穩(wěn)定；遇障礙

11、物繞射能力強，傳輸距離比較遠。的傳播比較穩(wěn)定；遇障礙物繞射能力強，傳輸距離比較遠。 應用：導航。應用：導航。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 靠電離層的折射和反射進行傳播靠電離層的折射和反射進行傳播 特點：短波通信天線尺寸小，所需發(fā)射功率低，成本特點：短波通信天線尺寸小，所需發(fā)射功率低，成本低；但因電離層狀態(tài)隨時間而變化，所以電波的傳播不穩(wěn)低；但因電離層狀態(tài)隨時間而變化，所以電波的傳播不穩(wěn)定。定。 應用：遠距離無線電廣播、電話通信及中距離小型移動應用：遠距離無線電廣播、電話通信及中距離小型移動電臺等。電臺等。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 沿空間直線傳播沿空間直線傳播 特點：傳播

12、距離只限制在視線范圍內(nèi)，所以傳播距離是有特點：傳播距離只限制在視線范圍內(nèi)，所以傳播距離是有限的，但可以通過架空天線、中繼、或衛(wèi)星等方式擴大傳播距限的，但可以通過架空天線、中繼、或衛(wèi)星等方式擴大傳播距離。離。 應用：中繼通信、調(diào)頻、電視廣播、以及雷達、導航系統(tǒng)應用：中繼通信、調(diào)頻、電視廣播、以及雷達、導航系統(tǒng)中。中。 高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 頻率的分配頻率的分配 同一地區(qū)、同一時段用相同或相近頻率的無線電通信設備同一地區(qū)、同一時段用相同或相近頻率的無線電通信設備工作時必然相互干擾，因此無線電頻率需要仔細規(guī)劃并且加工作時必然相互干擾，因此無線電頻率需要仔細規(guī)劃并且加以利用。以利用。

13、將頻率根據(jù)不同的業(yè)務加以分配。比如：將頻率根據(jù)不同的業(yè)務加以分配。比如： 調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播: 87.5MHz108MHz； GSM頻段：頻段：900Mhz/1800Mhz/1900MHz；無線電總的頻譜范圍有限，力求壓縮每個無線設備的無線電總的頻譜范圍有限，力求壓縮每個無線設備的1.帶寬，減小信道間的間隔和干擾，提高頻譜利用率。帶寬，減小信道間的間隔和干擾，提高頻譜利用率。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 比如，在無線網(wǎng)絡規(guī)劃中，信道分配的問題可以分為兩比如，在無線網(wǎng)絡規(guī)劃中，信道分配的問題可以分為兩類：類：在滿足整個系統(tǒng)無干擾的情況下，最小化所需要的信道數(shù)，在滿足整個系統(tǒng)無干擾的情況下

14、，最小化所需要的信道數(shù)，以節(jié)約有效的頻率資源。以節(jié)約有效的頻率資源。在大多數(shù)應用中，無法提供足夠可用的信道確保無干擾的在大多數(shù)應用中，無法提供足夠可用的信道確保無干擾的信道分配，只能最小化整個系統(tǒng)內(nèi)的干擾，滿足各區(qū)域?qū)π诺婪峙?，只能最小化整個系統(tǒng)內(nèi)的干擾，滿足各區(qū)域?qū)π诺罃?shù)量上的需求。信道數(shù)量上的需求。又比如，采用更加緊密的頻率復用技術(shù)，建立微蜂窩、微又比如，采用更加緊密的頻率復用技術(shù)，建立微蜂窩、微微微1.蜂窩，建設蜂窩，建設GSM900/1800雙頻網(wǎng)絡以及進行網(wǎng)絡優(yōu)化等。雙頻網(wǎng)絡以及進行網(wǎng)絡優(yōu)化等。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二天線是一個能量轉(zhuǎn)換器：天線是一個能量轉(zhuǎn)換器：發(fā)射天線

15、：高頻電能發(fā)射天線：高頻電能 電磁波能電磁波能接收天線：電磁波能接收天線：電磁波能 高頻電能高頻電能天線的重要參數(shù)和特性：天線的重要參數(shù)和特性：方向性系數(shù)方向性系數(shù)天線增益天線增益輸入阻抗輸入阻抗天線效率天線效率 天線天線高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中電場和磁場在空間無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二導線載有交變電流時就可以形成電磁波的輻射。輻射的能力與導線載有交變電流時就可以形成電磁波的輻射。輻射的

16、能力與導線的長短和形狀有關。導線的長短和形狀有關。當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。加，因而就能形成較強的輻射。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導線稱為振子。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導線稱為振子。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子：兩臂長度相等的振子叫做對稱振子：每臂長度為每臂長度為1/4波長，全長為波長，全長為1/2波長的振子也叫半波振子。波長的振子也叫半波振子。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線的天線的方向性方向性是指天線向一定方向輻射電磁波

17、的能力。是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。 對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。所具有的接收能力。 天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 方向性系數(shù)方向性系數(shù)是用來表示天線向某一個方向集中輻射電磁波是用來表示天線向某一個方向集中輻射電磁波程度的一個參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理程度的一個參數(shù)。為了確定定向天線的方向性系數(shù)，通常以理想的非定向天線作為比較的標準。想的非定向天線作為比較的標準。 理想的非定向天線：

18、各方向均勻輻射的理想點源天線，這理想的非定向天線：各方向均勻輻射的理想點源天線，這種天線向各個方向的輻射式均勻的。種天線向各個方向的輻射式均勻的。 任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點產(chǎn)生相等電場強任一定向天線的方向性系數(shù)是指在接收點產(chǎn)生相等電場強度的條件下，非定向天線的總輻射功率對該定向天線的總輻射度的條件下，非定向天線的總輻射功率對該定向天線的總輻射功率之比。功率之比。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比稱為天線的號電流之比稱為天線的輸入阻抗輸入阻抗。 輸入阻抗有電阻分量和電抗

19、分量，即輸入阻抗有電阻分量和電抗分量，即Zin=Rin+j Xin。電抗。電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率，因此，必須使電分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率，因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻?？狗至勘M可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關?；景氩ㄕ褡拥妮斎胱杩古c天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關?；景氩ㄕ褡拥妮斎胱杩篂椋ㄝ斎胱杩篂椋?3.1+ j 42.5 ）歐姆。）歐姆。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二 天線效率天線效率是指天線輻射出去的功率（即有效地轉(zhuǎn)換電磁波是指天線輻射出去的功率（即有效地轉(zhuǎn)換電磁波部分的功率）和輸入

20、到天線的總功率之比。是恒小于部分的功率）和輸入到天線的總功率之比。是恒小于1的數(shù)值。的數(shù)值。 增益增益是是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。它是方向系數(shù)與是是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。它是方向系數(shù)與天線效率的乘積。天線效率的乘積。 增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設計對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設計對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離就越遠。一單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離就越遠。一般基地臺天線采用高增益天線，移動臺天線采用低增益天線。般基地臺天線采用高增益天線，移動臺天線采用低增益天線。高頻電子技術(shù)精品課程模塊一課題一課題二全向天線全向天線 在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線。即在水平面上，輻射與接收無最大方向的天線稱為全向天線。即水平方向圖的基本為圓形。不過在其垂直方向圖上，可以看到輻射水平方向圖的基本為圓形。不過在其垂直方向圖上，可以看到輻射能量是集中的，因此可以獲得天線增益。能量是集中的，因此可以獲得天線增益。全向天線一般由半波振子排列的直線陣組成。全向天線