高頻電子線路

第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課二、高頻電子線路課程的研究對(duì)象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課二、高頻電子線路課程的研究對(duì)象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象高頻是指本課程討論的功能電路的特點(diǎn):*工作頻率范圍幾百KHz-幾百M(fèi)Hz的高頻頻段；*電路用LCR分離元件和有源器件組成*有源器件的極間電容不能忽略，而且研制電路時(shí)必須考慮電路分布電容對(duì)電路特性的影響第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日一、高頻電子線路課程是電子信息和通信等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課二、高頻電子線路課程的研究對(duì)象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的高頻功能電路的功能、基本組成與原理功能是指基本電路能夠完成的信號(hào)傳輸和信號(hào)變換處理的具體工作任務(wù)*功能電路的功能表示形式*輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)表示法輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形表示法輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻譜表示法例1高頻小信號(hào)放大器例2普通調(diào)幅波調(diào)制電路

第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日高頻功能電路可以用不同的器件和不同的電路形式構(gòu)成。其功能和輸入、輸出頻譜的關(guān)系不會(huì)因不同器件或不同的電路形式而改變。也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)同一功能電路的功能的基本原理是不變的大規(guī)模集成電路通常是由多個(gè)不同功能電路組成的第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日三通信系統(tǒng)1.通信系統(tǒng)的基本組成2.輸入變換器的功能是將需傳送的信息變換為相應(yīng)的電信號(hào)。*當(dāng)傳送信息為非電量（例如，聲音、文字等）時(shí)輸入變換器是必要的*當(dāng)傳送的信息本身是電信號(hào)（例如，計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制信號(hào)、傳感器輸出的電流或是電壓信號(hào)等）時(shí)，不能滿(mǎn)足發(fā)送設(shè)備的要求條件下，可以不用輸入變換器，而直接將電信號(hào)發(fā)送給發(fā)送設(shè)備。3.傳輸信道是信號(hào)的傳輸通道。有線信道：平行線、同軸電纜和光纜。無(wú)線信道；自由空間、水4.輸出變換器是將接收設(shè)備的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成原來(lái)傳送的信號(hào)。例如：聲音、文字、圖象等結(jié)論：輸入變換器、傳輸信道和輸出變換器不是高頻電子線路課程的研究對(duì)象，而發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備中的有關(guān)高頻功能電路才是高頻電子線路的研究對(duì)象。

第一節(jié)高頻電子線路課程的研究對(duì)象第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成與基本原理

一、無(wú)線電發(fā)送設(shè)備是以自由空間為傳輸信道，把需要傳送的信息（聲音、文字、圖象）變成電信號(hào)，傳送到遠(yuǎn)方的接收點(diǎn)。二、信息傳輸?shù)幕疽笕?、基帶信?hào)直接發(fā)送

1、基帶信號(hào)是需傳送的原始信息的電信號(hào)。不同的原始信息占有不同的頻帶寬度。例如聲音信號(hào)通過(guò)微音器變換成電信號(hào)，一般來(lái)說(shuō)它占有頻帶是20Hz-20KHz。但對(duì)電話來(lái)說(shuō)它強(qiáng)調(diào)可懂度，而不要求音色。因此，國(guó)際規(guī)定電話信號(hào)的頻帶是300Hz-3.4KHz。又如我國(guó)的電視圖像信號(hào)的頻帶是0-6MHz。可見(jiàn)，基帶信號(hào)占有的頻帶屬于低頻范圍。2、基帶信號(hào)通過(guò)電磁波輻射方式直接發(fā)射有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是基帶信號(hào)占有一定的頻帶寬度，但都在低頻范圍，相互之間不易區(qū)分，很難實(shí)現(xiàn)多路通信。二是基帶信號(hào)頻率低，要求有很長(zhǎng)的天線，在工藝及使用上都是很困難的。目前通信采用載波調(diào)制方式進(jìn)行是很普遍的。1、希望傳送距離遠(yuǎn)；2、能夠?qū)崿F(xiàn)多路傳輸，且各路信號(hào)傳輸時(shí)，應(yīng)互不干擾。第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日2.載波調(diào)制方式分為振幅調(diào)制、相位調(diào)制和頻率調(diào)制三類(lèi)。能實(shí)現(xiàn)這樣的調(diào)制的電路稱(chēng)為振幅調(diào)制電路、相位調(diào)制電路和頻率調(diào)制電路。3.載波調(diào)制傳送的特點(diǎn)是載波信號(hào)相當(dāng)于運(yùn)載工具，是頻率很高的高頻、超高頻甚至微波。若采用無(wú)線發(fā)射，其天線尺寸可以很小。而對(duì)于不同的電臺(tái)，可以采用不同的載波頻率，這樣接收時(shí)很容易區(qū)分，能實(shí)現(xiàn)多路傳輸，互不干擾。1.載波調(diào)制是用需傳送的信息（基帶信號(hào)）去控制高頻載波振蕩信號(hào)的三參量之一，使其隨需傳送的信息成線性關(guān)系變化。四、載波調(diào)制傳送

第二節(jié)無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成與基本原理

第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D1-2所示是調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻發(fā)射機(jī)的基本組成方框圖，圖中只是說(shuō)明發(fā)射機(jī)最基本組成，實(shí)際系統(tǒng)會(huì)因不同需要而增加許多其它電路。

五、發(fā)射機(jī)的基本組成

第二節(jié)無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的組成與基本原理

圖1-2發(fā)射機(jī)的基本組成方框圖第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日若主振器的振蕩頻率為，則只需要加緩沖級(jí)。若主振器的振蕩頻率為的1/N，則只需要加倍頻器。ui(t)和送到調(diào)制器進(jìn)行振幅調(diào)制器輸出的調(diào)幅波為

它通過(guò)高頻功率放大、傳輸線經(jīng)天線以電磁波形式輻射出去。

下面以圖1-2（a）為例來(lái)說(shuō)明發(fā)射機(jī)信息傳輸?shù)倪^(guò)程。主振器產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)經(jīng)緩沖或倍頻，并通過(guò)高頻電壓放大后，作為高頻載波電壓送給振幅調(diào)制器。設(shè)其表達(dá)式為其中，

是調(diào)制器輸入高頻載波信號(hào)的瞬時(shí)值，是它的振幅，

是角頻率。第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

第三節(jié)無(wú)線電接收設(shè)備的組成與基本原理

一、無(wú)線電接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反，它的基本任務(wù)是將通過(guò)天空傳來(lái)的電磁波接收下來(lái)，并從中取出需要接收的信息信號(hào)。二、最簡(jiǎn)單的接收機(jī)是由選頻回路和調(diào)解器組成。

1、選頻回路為帶通濾波器，通過(guò)改變其中心頻率實(shí)現(xiàn)選擇不同電臺(tái)的通信。2、接收調(diào)幅信號(hào)，解調(diào)器為振幅檢波器，接收調(diào)相信號(hào)，解調(diào)器為鑒相器；接收調(diào)頻信號(hào)，解調(diào)器為鑒頻器。3、最簡(jiǎn)單接收機(jī)的缺點(diǎn)，接收靈敏度太差，選擇性也差，很少直接采用。但選頻回路和解調(diào)器是任何接收機(jī)不可缺少的部分。圖1-3最簡(jiǎn)單的接收機(jī)方框圖第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日三、超外差接收機(jī)圖1-3所示是應(yīng)用非常廣泛的超外差接收機(jī)的方框原理圖

第三節(jié)無(wú)線電接收設(shè)備的組成與基本原理

圖1-3超外差式接收機(jī)方框圖

第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日超外差式接收機(jī)的信號(hào)流程：

1.高頻調(diào)諧放大器對(duì)外來(lái)的已調(diào)波進(jìn)行選頻和高頻電壓放大，然后送給由混頻器和本機(jī)振蕩器組成的變頻器進(jìn)行變頻。

第三節(jié)無(wú)線電接收設(shè)備的組成與基本原理

4.中頻放大器放大的已調(diào)波經(jīng)過(guò)解調(diào)器取出已調(diào)波的原調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了接收的過(guò)程。5.輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)，超外差接收機(jī)個(gè)功能電路的輸入、輸出信號(hào)的頻譜可用圖1-4表示。3.混頻器送出的載波頻率為的已調(diào)波。通過(guò)中頻放大器進(jìn)行電壓放大。中頻放大器是固定頻率放大器，可以實(shí)現(xiàn)較高的電壓增益和較高的選擇性。例如：（1）輸入為調(diào)幅波時(shí)，通過(guò)變頻后只是載波頻率變?yōu)?，其振幅的變化?guī)律不變。（2）輸入為調(diào)相波時(shí)，通過(guò)變頻后只是載波頻率變?yōu)?，其瞬時(shí)相位的變化規(guī)律不變。（3）輸入為調(diào)頻波時(shí)，通過(guò)變頻后只是載波頻率變?yōu)椋渌矔r(shí)頻率的變化規(guī)律不變。Iw2.變頻器是將輸入的已調(diào)波的載波頻率

變換成為頻率較低的（或是較高的）且是固定不變的中間頻率(稱(chēng)為中頻），而其調(diào)制規(guī)律不變。第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

第三節(jié)無(wú)線電接收設(shè)備的組成與基本原理

圖1-4超外差接收機(jī)各點(diǎn)信號(hào)的頻譜第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日

第三節(jié)無(wú)線電接收設(shè)備的組成與基本原理

(1)為輸入信號(hào)，其頻譜為，為經(jīng)高頻調(diào)諧放大器線性放大的輸出，即，其頻譜為、只是幅值比增大(3)為本振電壓信號(hào)，其頻譜為為與經(jīng)混頻后的輸出電壓，其中其頻譜為、（5）為經(jīng)中頻放大器放大的輸出電壓，，其頻譜為、，只是幅值比增大。(6)為調(diào)幅波經(jīng)解調(diào)后的輸出，其頻譜為。第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)無(wú)線信道及傳播方式

一、無(wú)線傳輸信道無(wú)線傳輸信道有地球表層、大氣層上部的電離層、自由空間和水。二、無(wú)線電波的頻率（或波長(zhǎng)）不同，其傳播方式、傳播距離和傳播特點(diǎn)也不相同。三、電波在信道中傳播的主要方式可分為三種：地波（繞射）傳播、天波傳播（反射和折射）和直線（視距）傳播。1.地波（繞波）傳播是電波沿著地球彎曲表面?zhèn)鞑?，其示意圖如圖1-5（a）所示。由于地表不是理想的導(dǎo)體，電波沿其地表傳播會(huì)有能量損。電波波長(zhǎng)越長(zhǎng)，損耗越小。因此，通常只有長(zhǎng)波和中波范圍才適合繞射方式傳播。地波傳播方式由于地面的電特性不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)有很大變化，其傳播距離比較穩(wěn)定。2.天波傳播是利用電離層的反射和折射來(lái)實(shí)現(xiàn)傳播的，其示意圖如圖1-5（b）所示。地球表面存在著大氣層，大氣層的上部受太陽(yáng)照射產(chǎn)生電離層。電離層的一層介質(zhì)，對(duì)射向它的無(wú)線電波會(huì)產(chǎn)生反射和折射作用。同時(shí)電離層對(duì)電波也有吸收作用。頻率太高的電波會(huì)穿過(guò)電離層達(dá)到外層太空。短波信號(hào)主要是利用電離層的反射和折射來(lái)實(shí)現(xiàn)傳播。特別是利用地面和電離層的多次反射和折射，能實(shí)現(xiàn)幾千公里的遠(yuǎn)距離通信。但是，電離層的特性受多種因素的影響，這種通信的穩(wěn)定性較差。第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3.直線（視距）傳播是電波在天線間沿著直線傳播，其示意圖如圖1-5（c）所示。由于直線傳播要求天線的高度要高才能增大傳播距離，因此，采用一個(gè)離地面幾萬(wàn)公里的衛(wèi)星作為地面信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)器?？梢允箓鞑ゾ嚯x大大提高，這就是衛(wèi)星通信。其示意圖如圖1-5（d）所示。直線傳播適用于超短波、分米波、厘米波和毫米波。