第1章 高頻電子技術概論512

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

2、發(fā)：q 無線電電子學時代：無線電電子學時代：古代的烽火古代的烽火近代的旗語近代的旗語19世紀電世紀電磁學理論磁學理論電報電報（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方程電磁場方程1887赫茲證明赫茲證明無線電無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線電通信無線電通信實用階段實用階段發(fā)送設備發(fā)送設備：火花發(fā)射機火花發(fā)射機、電弧發(fā)生器等電弧發(fā)生器等接收設備接收設備：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章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 4 電子技術的發(fā)展推動著無線電通信技術的發(fā)展。電子技術的發(fā)展推動著無線電通信技術的發(fā)展。q 無線電通信快速發(fā)展時代：無線電通信快速發(fā)展時代：無線電通信從簡單的通信快速擴展到計算機科學、宇航技術、無線電通信從簡單的通信快速擴展到計算機科學、宇航技術、自動控制以及各學科領域。自動控制以及各學科領域?？梢哉f，到目前，上至天文，下到地理，大到宇宙空間，小可以說，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研究，從工農業(yè)生產到社會家庭生活，均至基本粒子等的科學研究，從工農業(yè)生產到社會家庭生活，均離不開無線電通信技術。離不開無線電通信技術。無無線線電電電電報報通通信信無無線線電電電電話話通通信信無無線線電電廣廣播播無無線線電電傳傳真真、電電視視第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 51.2 無線電通信系統(tǒng)的組成無線電通信系統(tǒng)的組成 v 概念概念 電信系統(tǒng)：傳送電信系統(tǒng)：傳送光或電信號光或電信號的系統(tǒng)的系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)：以無線通信系統(tǒng)：以無線介質無線介質傳送傳送光或電信號光或電信號的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。v 無線通信系統(tǒng)的組成無線通信系統(tǒng)的組成 (6部分部分) 信源信源(

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

6、發(fā)送設備：發(fā)送設備：調制調制放大放大電壓、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，光纖等。有線信道，如：架空明線，電纜，波導，光纖等。無線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。無線信道，如：海水，地球表面，自由空間等。 不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對不同頻率信號的傳不同信道有不同的傳輸特性，同一信道對不同頻率信號的傳輸特性也是不同的。輸特性也是不同的?；鶐盘柣鶐盘枺ㄕ{制信號調制信號）高頻振蕩信號高頻振蕩信號（載波信號載波信號）已調信號已調信號調制調制調幅調幅（AM）調頻調頻（FM）調相調相（PM）第第1章高頻電子技術概論章

7、高頻電子技術概論 8 無線電波的波段劃分以及相應的傳播方式和用途。無線電波的波段劃分以及相應的傳播方式和用途。第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 9例：例：1、GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（單頻、雙頻手機）2、我國無線電廣播系統(tǒng)、我國無線電廣播系統(tǒng)第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 10 無線電波的無線電波的頻率特性頻率特性 信號的頻率指標（信號的頻率指標（30K300G）。）。 無線電波只是一種波長比較長的電磁波無線電波只是一種波長比較長的電磁波, 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, 波長與頻率存在以下關系波長與頻率存在以

8、下關系: c = f c=3 108m/s從頻率角度看，無線電波也可以認為是一種頻率相從頻率角度看，無線電波也可以認為是一種頻率相對較低的電磁波。對較低的電磁波。 無線電波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章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 11 無線電波傳播特性無線電波傳播特性 ： 無線電信號的傳播方式、無線電信號的傳播方式、 傳播距離、傳播距離、 傳播特點等，由無傳播特點等，由無線電信號的頻率決定。線電信號的頻率決定。電波的傳播方式主要有：如下頁圖。電波的傳播

9、方式主要有：如下頁圖。 直射（視距）直射（視距）(a): 電視、調頻廣播，移動通信，中繼與衛(wèi)星電視、調頻廣播，移動通信，中繼與衛(wèi)星等；等；超短波超短波 繞射（地波）繞射（地波）(b): 波長長，地面吸收少，繞射能力強；廣波長長，地面吸收少，繞射能力強；廣播、通信；播、通信；中長波中長波；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的對流層，適合的對流層，適合4006000MHz信號；條件：阻擋物體多，體積小于波長。信號；條件：

10、阻擋物體多，體積小于波長。第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 12(a)射線(b)(c)電離層(d)對流層無線電波的主要傳播方式無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章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 13q 接收設備：一般采用超外差的形式。接收設備：一般采用超外差的形式。主要特點就是由頻率固主要特點就是由頻率固定的中頻放大器來完成對接收信號的選擇和放大。定的中頻放大器來完成對接收信號的選擇和放大。 當信號頻當信號頻率改變時率改變時, 只要相應地改變本地振蕩信號頻率即可。只要相應地改變本

11、地振蕩信號頻率即可。 接收設備主要完成選頻、放大和解調（已調波調制波）。接收設備主要完成選頻、放大和解調（已調波調制波）。q 信宿：還原成原傳送的信號的終端設備，如揚聲器，顯示器信宿：還原成原傳送的信號的終端設備，如揚聲器，顯示器等。等。v 無線通信系統(tǒng)的類型無線通信系統(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，有無線通信、有線通信和光纖通信。按傳輸手段分，有無線通信、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。 按調制方式分，有調幅、調頻、調相和混合調制。按調制方式分，有調幅、調頻、調相和混合調制。 按傳送的信號類型分，有模擬通信和數(shù)字通信，也可分為按傳送的信號類型分，有模擬通信和數(shù)字通信，也可分為語音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。語音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。 第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 141.3無線電發(fā)射設備和接收設備的組成無線電發(fā)射設備和接收設備的組成以無線電調幅廣播發(fā)射和接收設備為例說明：以無線電調幅廣播發(fā)射和接收設備為例說明：無線電調幅廣播發(fā)射機框圖無線電調幅廣播發(fā)射機框圖第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 15（1）振蕩器：振蕩器：

13、產生產生 fosc 的高頻振蕩信號，幾十的高頻振蕩信號，幾十 kHz 以上。以上。 （2）高頻放大器：高頻放大器：一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，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）調制信號放大器：調制信號放大器：多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調制用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調制信號。信號。（4）振幅調制器：振幅調制器：實現(xiàn)調幅功能，將輸入的載波信號和調制信號實現(xiàn)調幅功能，將

14、輸入的載波信號和調制信號變換為所需的調幅波信號，并加到天線上。變換為所需的調幅波信號，并加到天線上。第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 16超外差式調幅廣播接收機框圖超外差式調幅廣播接收機框圖第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 17（1）高頻放大器：高頻放大器：由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天由一級或多級小信號諧振放大器組成，放大天線上感生的有用信號；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；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?？烧{諧。生的其它頻率的干擾信號?？烧{諧。 （2）混頻器：混頻器：兩個輸入信號。頻率為兩個輸入信號。頻率為

15、fc 的高頻已調信號，本機振的高頻已調信號，本機振蕩器產生的頻率為蕩器產生的頻率為 fL 的本振信號。將頻率為的本振信號。將頻率為 fc 的高頻已調信號的高頻已調信號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 的中頻已調信號的中頻已調信號：，我國中頻為：我國中頻為：（3）本機振蕩：本機振蕩：用來產生頻率為用來產生頻率為 （或）（或）的高頻振蕩信號，的高頻振蕩信號， fL 是可調的，并能跟蹤是可調的，并能跟蹤 fc。（4）中頻放大器：中頻放大器：由多級固定調諧的小信號放大器組成，放大中由多級固定調諧的小信號放大器組成，放大中頻信號。頻信號。（5）檢波器：檢波器：實現(xiàn)解調功能，將中頻調

16、輻波變換為反映傳送信息實現(xiàn)解調功能，將中頻調輻波變換為反映傳送信息的調制信號。的調制信號。（6）低頻放大器：低頻放大器：由小信號放大器和功率放大器組成，放大調制由小信號放大器和功率放大器組成，放大調制信號，向揚聲器提供所需的推動功率。信號，向揚聲器提供所需的推動功率。ILcfffI465kHzf LCIfffLCIfff第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 181.4本課程的研究對象、內容以及特點本課程的研究對象、內容以及特點q 研究對象：無線電發(fā)射設備和接收設備的組成、工作原理和工研究對象：無線電發(fā)射設備和接收設備的組成、工作原理和工程分析計算。程分析計算。q 內容：發(fā)射和接收設備各內

17、容：發(fā)射和接收設備各單元電路單元電路的工作原理、性能特點、典的工作原理、性能特點、典型電路、工程分析方法、測試及調試方法等。型電路、工程分析方法、測試及調試方法等。單元電路：單元電路：高頻小信號放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放高頻小信號放大電路、正弦波振蕩器、高頻功率放大電路、調制解調電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成大電路、調制解調電路、混頻電路、反饋控制電路、頻率合成器等。器等。q 特點：特點：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、調制解，如振蕩電路、調制解調電路等，一般都用調電路等，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，但是對應線路中可近似用線性分析方法不同，但是對應高頻小信號高頻小信號放大器放大器，由于輸入信號足夠小，而又要求不失真放大，故，由于輸入信號足夠小，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章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 19采用非線性分析法時，精確求解十分困難，一般都采用計采用非線性分析法時，精確求解十分困難，一般都采用計算機輔助設計的方法進行近似分析，在工程上也往往根據(jù)算機輔助設計的方法進行近似分析，在工程上也往往根據(jù)實際情況對非線性器件的數(shù)學模型和電路的工作條件進行實際情況對非線性器件的數(shù)學模型和電路的工作條件進行合理的近似

19、，以便用簡單的分析方法獲得具有實際意義的合理的近似，以便用簡單的分析方法獲得具有實際意義的結果。結果。q 學習注意點：學習注意點：在熟悉典型的單元電路的基礎上，要抓住各種電路之間的在熟悉典型的單元電路的基礎上，要抓住各種電路之間的共性，洞悉各種功能之間的內在聯(lián)系。共性，洞悉各種功能之間的內在聯(lián)系。堅持堅持“以分立為基礎，集成為重點，分立為集成服務以分立為基礎，集成為重點，分立為集成服務”的的原則。原則。重視實踐環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實際，加強課后的思考和練習。重視實踐環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實際，加強課后的思考和練習。q 學時問題：學時問題：理論學時理論學時44，實驗學時，實驗學時10。第第1章高頻電子技術概論章高頻電子技術概論 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