通信電路原理課件

通信電路原理通信電路原理第1章緒論1.1通信系統(tǒng)的基本概念

1.1.1通信系統(tǒng)的組成

1.1.2通信系統(tǒng)的基本特性

1.1.3通信系統(tǒng)的信道

1.1.4通信系統(tǒng)中的信號(hào)

1.1.5通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設(shè)備1.2信號(hào)傳輸?shù)幕締?wèn)題

1.2.1信號(hào)通過(guò)線(xiàn)性系統(tǒng)

1.2.2信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性系統(tǒng)

1.2.3

干擾1.3通信電路的基本形式第1章緒論1.1通信系統(tǒng)的基本概念1.2信號(hào)傳輸?shù)?1.1.1通信系統(tǒng)組成的示意圖

局域網(wǎng)基臺(tái)有線(xiàn)電視網(wǎng)廣播網(wǎng)地面站電話(huà)局尋呼臺(tái)同步衛(wèi)星低軌衛(wèi)星公用電信網(wǎng)電話(huà)機(jī)計(jì)算機(jī)電視機(jī)計(jì)算機(jī)電視機(jī)收音機(jī)尋呼機(jī)計(jì)算機(jī)衛(wèi)星手機(jī)(765KM)(35860KM)手機(jī)(全球星系統(tǒng))31.1.1通信系統(tǒng)組成的示意圖局域網(wǎng)基4當(dāng)前移動(dòng)，無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展WLANWPANHOME-RFHighPerformanceHighCostLowPerformanceLowCostWLAN:WirelessLocalAreaNets（手機(jī)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)）。WPAN:WirelessPersonalAreaNets(個(gè)人無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))。

又叫Bluetooth（‘藍(lán)牙’），工作范圍：10~100m。工作頻率范圍：2.400~2.4835GHz。速率：1Mbit/s。全世界現(xiàn)已有1880家廠(chǎng)商支持V1.0B技術(shù)規(guī)范版本。HOME-RF:Home--RadioFrequency(家庭無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))。RFID：RadioFrequencyIdentification（非接觸識(shí)別系統(tǒng)）。RFID4當(dāng)前移動(dòng)，無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展WLANWPANHOME-RFHi51.1.2通信系統(tǒng)的基本特性一、傳輸距離傳輸距離是指信號(hào)從發(fā)送端到達(dá)接收端并能被可靠接收的最大距離。發(fā)送端的信號(hào)功率。信號(hào)通過(guò)信道的損耗。信號(hào)通過(guò)信道混入各種形式的干擾和噪聲。接收機(jī)的接收靈敏度。51.1.2通信系統(tǒng)的基本特性一、傳輸距離發(fā)送端的信號(hào)功6二、通信容量通信容量是指一個(gè)信道能夠同時(shí)傳送獨(dú)立信號(hào)的路數(shù)。已調(diào)信號(hào)所占有的頻帶寬度。國(guó)際規(guī)定電話(huà)信號(hào)的頻帶是300～3400Hz。中波調(diào)幅廣播（535KHz~1605KHz），廣播電臺(tái)每個(gè)已調(diào)信號(hào)占有的頻帶寬度是9KHz。

我國(guó)采用的電視圖象信號(hào)的頻帶是0～8MHz。信道多址復(fù)用的方式。頻分復(fù)用（FDMA）。時(shí)分復(fù)用（TDMA）。

碼分復(fù)用（CDMA）。6二、通信容量已調(diào)信號(hào)所占有的頻帶寬度。國(guó)際規(guī)定電話(huà)信號(hào)7三、信號(hào)失真度信號(hào)失真度指的是接收設(shè)備輸出信號(hào)不同(失真）于發(fā)送端基帶信號(hào)的程度。信道特性不理想。對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的電路（發(fā)送與接收設(shè)備）特性不理想。四、抗干擾能力信號(hào)通過(guò)信道時(shí)，總要混入各種形式的干擾和噪聲，使接收機(jī)輸出信號(hào)的質(zhì)量下降。提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力。選用高質(zhì)量的調(diào)制和解調(diào)電路?？勺龅剑喝魏稳嗽谌魏螘r(shí)候和任何地點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)通信。7三、信號(hào)失真度信道特性不理想。對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的電路（發(fā)81.1.3通信系統(tǒng)的信道一、衰減特性信道的衰減特性是指信號(hào)經(jīng)信道傳輸時(shí)，信號(hào)能量被衰減的程度。二、工作頻率范圍不同的信道具有不同的工作頻率范圍。三、頻率特性信道的頻率特性是指在信道的工作頻率范圍內(nèi)，當(dāng)不同頻率的信號(hào)通過(guò)時(shí)，由信道引起的幅度衰減和附加相移是不同的。四、時(shí)變與時(shí)不變特性在某些信道中，信道的傳輸特性是隨時(shí)間變化的。例如：無(wú)線(xiàn)信道。五、干擾特性81.1.3通信系統(tǒng)的信道一、衰減特性二、工作頻率范圍三、9移動(dòng)通信中信道的特殊問(wèn)題選擇性衰落（頻域）和延時(shí)擴(kuò)展（時(shí)域）在城市環(huán)境中，樹(shù)林和建筑物等會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生反射和散射，從而使到達(dá)接收點(diǎn)的信號(hào)，除直射波外還有多個(gè)反射波和散射波。使接收信號(hào)產(chǎn)生選擇性衰落和延時(shí)擴(kuò)展。多卜勒頻移在高速移動(dòng)情況下接收，還要考慮多卜勒頻率的影響。

在城市環(huán)境中，移動(dòng)情況下的無(wú)線(xiàn)傳輸信道的傳輸特性是十分惡劣的。選擇性衰落使不同的頻率不同的衰減特性，產(chǎn)生失真。延時(shí)擴(kuò)展對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸影響很大。9移動(dòng)通信中信道的特殊問(wèn)題選擇性衰落（頻域）和延時(shí)擴(kuò)展（時(shí)101.1.4通信系統(tǒng)中的信號(hào)基帶信號(hào)傳輸

信號(hào)頻帶：在通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男盘?hào)，一般情況下都不是單一頻率的信號(hào)，而是含有一定頻率范圍內(nèi)的各頻率分量。而它所占有頻率范圍的大小，則稱(chēng)為這個(gè)信號(hào)所占有的頻帶寬度。

舉例：對(duì)電話(huà)來(lái)說(shuō)，它強(qiáng)調(diào)可懂度，而不要求音色等。國(guó)際規(guī)定電話(huà)信號(hào)的頻帶是300～3400Hz。在通信系統(tǒng)中，規(guī)定一路電話(huà)信號(hào)所占的帶寬為4kHz。又如，我國(guó)采用的電視圖象信號(hào)的頻帶是0～8MHz等。

定義：稱(chēng)這種直接表示原始信息的電信號(hào)為基帶信號(hào)。直接傳送基帶信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)傳輸。電話(huà)電纜可傳輸電話(huà)基帶信號(hào)。視頻電纜可傳輸電視基帶信號(hào)。101.1.4通信系統(tǒng)中的信號(hào)信號(hào)頻帶：在通信系統(tǒng)中被傳11載波信號(hào)傳輸

當(dāng)所使用信道的頻率特性不適于基帶信號(hào)傳輸時(shí)，可以利用調(diào)制技術(shù)將基帶信號(hào)的頻譜搬移到信道的工作頻率范圍內(nèi)。例如，為了實(shí)現(xiàn)中波廣播可以利用調(diào)幅技術(shù)將聲音基帶信號(hào)搬移到中波波段的某一頻率附近。這種傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為載波信號(hào)傳輸。舉例：三種調(diào)幅信號(hào)。設(shè)調(diào)制信號(hào)是單頻正弦信號(hào)：這是標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波SAM。是調(diào)幅度。11載波信號(hào)傳輸當(dāng)所使用信道的頻率特性不適于基12信道復(fù)用

由于一個(gè)實(shí)際信道可用的通頻帶往往比一路基帶信號(hào)所占有的頻帶寬得多，為了充分利用信道，需要將多路基帶信號(hào)合成群路信號(hào)在信道中傳輸。在接收端再將群路信號(hào)分解為各基帶信號(hào)。根據(jù)復(fù)用方式不同，可分為頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用等。(FDMA,TDMA,CDMA)把載波抑制掉，是抑制載波調(diào)幅波SCAM。設(shè)調(diào)制信號(hào)是方波信號(hào)（0~1v），則是幅度鍵控調(diào)幅波ASK。CAD1-0112信道復(fù)用由于一個(gè)實(shí)際信道可用的通頻帶往131.1.5通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設(shè)備緩沖級(jí)倍頻器放大級(jí)調(diào)制器功率放大器振蕩器低頻功放低頻放大調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框原理圖波形2波形1波形3131.1.5通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設(shè)備緩沖級(jí)倍頻器放大級(jí)14超外差接收機(jī)方框原理圖高頻放大混頻器中頻放大解調(diào)器低頻放大輸入回路自動(dòng)增益控制本地振蕩器波形4波形6波形5波形714超外差接收機(jī)方框原理圖高頻混頻器中頻解調(diào)器低頻輸入自動(dòng)本15發(fā)送與接收設(shè)備小結(jié)：發(fā)送與接收設(shè)備中，產(chǎn)生頻率變換的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等。接收機(jī)要有足夠高的靈敏度（接收弱信號(hào)的能力）和足夠高的選擇性（區(qū)分不同已調(diào)信號(hào)的能力）。超外差接收原理：接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號(hào)變成統(tǒng)一的中頻已調(diào)信號(hào)，再進(jìn)行中頻放大，高增益高穩(wěn)定的中頻放大器容易實(shí)現(xiàn)。中波調(diào)幅廣播中頻是465KHz。電視圖象信號(hào)的中頻是38MHz。自動(dòng)增益控制原理（AGC）：接收弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)的時(shí)候，接收機(jī)能得到相差不多的信號(hào)。由于是采用無(wú)線(xiàn)調(diào)制傳輸，所以在發(fā)射機(jī)端有調(diào)制過(guò)程，在接收機(jī)端有解調(diào)制過(guò)程。15發(fā)送與接收設(shè)備小結(jié)：發(fā)送與接收設(shè)備中，產(chǎn)生頻率變換的電161.2信號(hào)傳輸?shù)幕締?wèn)題1.2.1

信號(hào)通過(guò)線(xiàn)性系統(tǒng)在通信設(shè)備中，屬于線(xiàn)性系統(tǒng)的電路有線(xiàn)性放大器、濾波器、均衡器、相加（減）器、微分（積分）電路以及工作于線(xiàn)性狀態(tài)下的反饋控制電路等。理想線(xiàn)性系統(tǒng)的幅度頻率特性，相位頻率特性為線(xiàn)性函數(shù)即在本例中，K=若線(xiàn)性系統(tǒng)的特性不是理想的，則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的波形失真，但不會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量，這種失真稱(chēng)為線(xiàn)性失真。161.2信號(hào)傳輸?shù)幕締?wèn)題在通信設(shè)備中，屬于線(xiàn)性系統(tǒng)的171.2.2信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性系統(tǒng)在通信電路中，屬于非線(xiàn)性系統(tǒng)的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等。電路種類(lèi)與形式很多，應(yīng)用很廣泛。因此，研究信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性系統(tǒng)的問(wèn)題在通信電路原理分析中是很重要的。信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性系統(tǒng)后，最主要的特點(diǎn)是將產(chǎn)生新的頻率分量。

例：設(shè)非線(xiàn)性輸出輸入特性是設(shè)：則中有：直流分量；基波分量和諧波分量：組合頻率分量：171.2.2信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性系統(tǒng)在通信電路中，屬于非線(xiàn)性18信號(hào)在傳輸過(guò)程中，不可避免地會(huì)受到各種無(wú)用信號(hào)的干擾，這些干擾是限制通信系統(tǒng)性能的主要因素。熱噪聲：自由電子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)與晶格碰撞，產(chǎn)生熱噪聲。存在于所有的電子器件和傳輸信道中?；フ{(diào)干擾：我們利用器件的非線(xiàn)性，產(chǎn)生需要的頻率分量，但是同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不需要的頻率分量，若濾除不干凈就會(huì)形成干擾。1.2.3干擾18信號(hào)在傳輸過(guò)程中，不可避免地會(huì)受到各種無(wú)用信號(hào)熱噪聲191.3通信電路的基本形式及它們之間的聯(lián)系抽樣數(shù)據(jù)電路模擬電路數(shù)字電路抽樣電路編碼器濾波器解碼器模擬信號(hào)輸入模擬信號(hào)輸出抽樣信號(hào)數(shù)字信號(hào)191.3通信電路的基本形式及它們之間的聯(lián)系抽樣數(shù)據(jù)電路20模擬電路：輸入輸出皆是模擬信號(hào)，處理的也是模擬信號(hào)。電路特性可用代數(shù)方程或微分方程表示，求解用拉氏變換。抽樣數(shù)據(jù)電路：輸入輸出皆是離散的時(shí)間序列信號(hào)。電路特性可用差分方程表示，求解用Z變換。數(shù)字電路：數(shù)字電路處理的是數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)經(jīng)時(shí)鐘信號(hào)抽樣，得抽樣信號(hào)。抽樣信號(hào)經(jīng)量化，編碼就得數(shù)字信號(hào)。20模擬電路：輸入輸出皆是模擬信號(hào)，處理的也是模擬信號(hào)。21《通信電路原理》課程教學(xué)要求

希望能做到：堅(jiān)持基本要求，建立系統(tǒng)概念，增加機(jī)輔分析，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

堅(jiān)持基本要求：課堂上布置的為鞏固講課內(nèi)容的習(xí)題，每人必須獨(dú)立完成，每周交一次，統(tǒng)一交到主南308（電子工程系學(xué)生工作辦公室)。（平時(shí)成績(jī)20分）

增加機(jī)輔分析：每章均布置若干機(jī)輔練習(xí)題（Pspice和Matlab的使用）。要求以宿舍為單位，在課外完成，每個(gè)宿舍交一份。（請(qǐng)注明寫(xiě)程序同學(xué)姓名，平時(shí)成績(jī)10分）。

建立系統(tǒng)概念：安排幾次課外的課堂討論，主要目的是建立系統(tǒng)概念和機(jī)輔分析總結(jié)。討論方法是：有討論提綱，按宿舍準(zhǔn)備，課堂上各班有重點(diǎn)發(fā)言。（重點(diǎn)發(fā)言同學(xué)另加分）

激發(fā)學(xué)習(xí)興趣：通過(guò)完成這些綜合性的課外設(shè)計(jì)練習(xí)題和課堂討論，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)同學(xué)之間相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。21《通信電路原理》課程教學(xué)要求希望能做到：堅(jiān)持基本要求，22習(xí)題一：1-4，1-5，1-6，1-7，1-9CAD1-01：用非線(xiàn)性VCVC實(shí)現(xiàn)一個(gè)幅度調(diào)制電路，如題圖CAD1_01所示。輸入信號(hào)為兩個(gè)不同頻率的信號(hào)和，輸出實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)相乘，即。設(shè)是50kHz的正弦信號(hào)，是1kHz的調(diào)制信號(hào)。要求得到標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波SAM（調(diào)幅度=0.3和1.0）抑制載波調(diào)幅波SCAM幅度鍵控調(diào)幅波ASK

并分析上述三種調(diào)幅波的特點(diǎn)。題圖CAD1_01

幅度調(diào)制電路CAD1-0122習(xí)題一：1-4，1-5，1-6，1-7，1-9CAD1-23附錄1.1.1:調(diào)幅發(fā)射機(jī)各處波形示意圖返回23附錄1.1.1:調(diào)幅發(fā)射機(jī)各處波形示意圖返回24附錄1.1.2:超外差接收機(jī)各處波形示意圖返回24附錄1.1.2:超外差接收機(jī)各處波形示意圖返回25附錄1.1.3:CAD1_01的參考網(wǎng)單文件12返回325附錄1.1.3:CAD1_01的參考網(wǎng)單文件12返回326******************************************CAD1_01:ANAMPLITUDE-MODULATEDCIRCUIT*XAM1:SAMWHENMA=0.3*V(2)ISTHEINPUTSIGNAL*V(3)ISTHEOUTPUTSIGNAL*XAM2:SAMWHENMA=1.0*V(5)ISTHEINPUTSIGNAL*V(6)ISTHEOUTPUTSIGNAL*XAM3:SCAM*V(8)ISTHEINPUTSIGNAL*V(9)ISTHEOUTPUTSIGNAL*XAM4:ASK*V(11)ISTHEINPUTSIGNAL*V(12)ISTHEOUTPUTSIGNAL******************************************26****************************27*******************************************CONNECTIONS:V1*|V2*||VO*|||.SUBCKTAM123R1101E9R2201E9RL301E6EMOD30POLY(2)(10)(20)0000