高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学阳昌汉阳昌汉20132013 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 关于高频电子线路(第2版)电子课件的说明 1.本电子课件是高等教育岀版社2013年8月岀版的阳昌汉主编的高频电子线路(第2版)教材的配套电子课件。 2.编制本电子课件的目的是为使用本教材的教师提供讲课所用的电子教学资料。在教学过程中,教师通过讲授、板书、电子课件等教学手段组识课堂教学。而电子课件是起辅助教学的作用的,它不应该是代替课堂教学“板书”的全部功能。教师可根据教学计划和学时的不同,选取、增删所提供的电子课件资料上的内容以适合自己教学的需要,并充分体现自己的特色。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 3.编制本电子课件的另一目的是为学生提供学习高频电子线路课的辅助电子教材。由于教学内容较充实,有助于自学和研究。 编制者邮箱：yangchanghanhrbeu.edu.cn 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 第第 1 1 章章 绪绪 论论 本章教学基本要求本章教学基本要求 1.了解通信系统的組成及分类。 2.了解无线电传输信道及传输方式。 3.了解无线电发送设备和无线电接收设备的基本组成。 4.了解高频电子线路课的研究对象。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 本章教学内容 1.1 通信系统的基本组成 1.2 无线信道及传播方式 1.3 无线电发送设备的基本组成 1.4 无线电接收设备的基本组成 1.5 高频电子线路课程的研究对象 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.1 1.1 通信系统的基本组成通信系统的基本组成n能完成信息传输任务的系统称为通信系统。n基本組成：n一个通信系统应由输入变换器、发送设备、传输信道、接收设备和输出变换器五个基本部分组成。n 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.输入变换器的功能是将输入信息变换为电信号。 当输入信息为非电量(例如，语言、音乐、文字、图像等)时，输入变换器是必要的，它将非电量的信息变换为电信息。 当输入信息本身就是电信号(例如，计算机输出的二进制信号、传感器输出的电流或电压信号等)时，在能满足发送设备要求的条件下，可不用输入变换器，而直接将电信号送给发送设备。 输入变换器送给发送设备的电信号应反映原输入的全部信息，通常称此信号为基带信号。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 2.传输信道是信号传输的通道。 它可以是平行线、同轴电缆或光缆，也可以是传输无线电波的自由空间或传送声波的水等。 3.输岀变换器的功能是将接收设备输出的电信号变换成原来的信息。 如语言、音乐、文字、图像等。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 4.发送设备的功能是将需传送的电信息(基带信号)加载到高频载波信号上,实现调制,变换成已调波,通过信道发射出去。 发送设备是高频电子线路研究的对象 发送设备的关键是“调制” 研究的问题： 怎样做到不失真的线性调制?怎样做到将已调波有效的传送? 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 5.接收设备的功能是将从信道接收的已调波经放大、频率变换及解调得到原基带信号,送给输岀变换器。 接收设备也是高频电子线路研究的对象 接收设备的关键是“解调” 研究的问题： 怎样做到不失真的线性解调?怎样做到从许多信号(含干扰与噪声)中有效的接收所需信号? 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 模拟通信系统模拟通信系统n发送设备的主要功能是将需传送的模拟基带信号经调制转换成适合信道传送的高频调制信号；n接收设备的主要功能是将接收到的高频调制信号经变频、放大和解调还原成原始的电信号。n所谓模拟信号是信号的参数取值隨时间连续变化的波形信号。发送设备接收设备 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 数字通信系统数字通信系统n它与模拟通信系统的主要区别是在发送设备的调制器前有编码器，在接收设备的解调器后有译码器。送给调制器的是经过信源編码器和信道编码器处理过的数字基带信号，它是离散取值的脉冲信号。n译码器则是编码器的逆过程。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.2 1.2 无线信道及传播方式无线信道及传播方式1.2.1 电磁波频段的划分 国际电气和电子工程师学会（IEEE）的无线电波的频段划分 频带波长名称传播方式典型应用330 kHz10210kmVLF(甚低频)地波远距离导航；声纳；电报；电话30300 kHz101kmLF（低频）地波船舶与航空导航；航标信号0.33 MHz103102mMF（中频）地波或天波调幅广播；舰船无线通信；遇险和呼救330 MHz10210mHF（高频）天波或地波短波调幅广播；短波通信；业余无线电台30300 MHz101mVHF (甚高频）直线传播电视广播；调频广播；航空通信；导航设备0.33 GHz10210cmUHF (超高频）直线传播电视广播；雷达；导航；卫星通信；移动通信330 GHz101cmSHF (特高频）直线传播微波及卫星无线电系统30300 GHz101mmEHF (极高频）直线传播雷达着陆系统；射电天文3003000 GHz10.1mm亚毫米波光纤通信 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学n射频(RF) 频率的频率范围目前还没有明确的界定, 广义地说, 可以向外辐射电磁信号的频率称为射频。一般认为, 当频率高于30MHz时电路的设计就需要考虑射频电路理论, 而射频电路理论应用的典型频段为几百MHz至4GHz, 在这个频率范围内, 电路需要考虑分布参数的影响, 低频的基尔霍夫电路理论不再适用。 我国工程常用频段划分(沿用前苏联制式的频段划分) 波段频率波长波段频率波长P波段0.231GHz13030cmX波段812.5GHz3.752.4cmL波段12GHz3015cm Ku波段12.518GHz2.41.67cmS波段24GHz 157.5cm K波段1826.5GHz1.671.13cmC波段48GHz7.53.75cmKa波段26.540GHz1.130.75cm 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1.2.21.2.2无线信道中电波传播的方式n(1)地波（绕射）传播是电波沿着地球弯曲表面传播,图(a)。长波与中波以地波传播为主。n(2)天波传播是利用电离层的折射和反射来实现传播,图(b)。短波信号主要是利用电离层的反射实现传播。 n(3)直线（视距）传播,图(c)。卫星通信是直线传播,克服了地面直线传播的缺点。超短波及其更高频率适合直线传播。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.3 无线电发送设备的基本组成 由主振器、缓冲倍频器、高频电压放大、调制器和高频功率放大器组成，实现载波的产生，放大和调制以及对已调波的高频功率放大。而传输线和天线部分是完成将已调波通过天线以电磁波形式辐射出去。 无线发送设备的关键部分是调制器。调制可以分为三类，即调幅、调频和调相。 发射机的载波频率由主振器的振荡频率和倍频器的倍频次数决定。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 上变频式的发射机方框图 对于载波频率需要很高，达到典型射频频段的发射机，常采用在低载频下进行调制，然后经过上变频器提高载波频率，并经射频功率放大, 通过传输线及天线辐射岀去。它的特点是在低载频下进行调制，可以得到性价比高的调制效果。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.41.4无线电接收设备的基本组成无线电接收设备的基本组成 1.4.1 1.4.1 直接检波式接收机直接检波式接收机 由接收天线、选频电路、检波器和输出变换器(耳机)四部分组成的最简单的调幅接收机。 特点： 电路简单； 接收灵敏度太低，选择性差，很少直接采用。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1.4.21.4.2直接放大式接收机直接放大式接收机 为了提高检波器的电压传输系数，通常希望送给检波器的高频信号电压达到1V左右。这就需要在选频电路与检波器之间增加高频放大器，将通过选频电路的高频信号进行放大。特点： 灵敏度较高，输出功率也较大； 在用于多个电台接收时，其调谐比较复杂； 高频小信号放大器在整个接收频带内，频率高端的放大倍数比低端要低。即高端与低端灵敏度不同,特别适用于固定频率的接收。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1.4.3 1.4.3 超外差式接收机超外差式接收机 超外差接收机由于有固定频率的中频放大器，它不仅可以实现较高的放大倍数，而且选择性可以做得很高。同时兼顾高灵敏度与高选择性。 缺点是存在一定的混频干扰。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 1.5 1.5 高频电子线路课程的研究对象高频电子线路课程的研究对象 “高频电子线路”课程是电子信息和通信等专业的一门技术基础课。 1.研究对象 通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路的功能、原理和基本组成。 高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制与解调器、角度调制与解调器、混频器(变频器)等都是高频通信系统中的基本功能电路。 由这些基本功能电路可组成发射机、接收机、锁相环与频率合成等系统电路。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 2. 2.“高频高频”与与“功能功能”的基本概念的基本概念 “高频”是指本课程讨论的电路的工作频率范围是几百kHz几百MHz。 包含MF(中频)、HF(高频)和VHF(甚高频),有一段属于典型射频的低端。 以集总参数元件构成的发射机和接收机中的高频基本功能电路,其分析是以电路基本理论为主，必须考虑元器件在这一频率范围的分布参数和极间电容的影响，同时要兼顾射频电路理论的基本要求。 当工作频率达到几百MHz几GHz的典型射频段时, 电路元器件的尺寸与工作频率对应的波长相近，电路分析将从集总参数电路过渡到分布式电路，它的基本本理论是经典的电磁场理论。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 “功能”是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。 例如 高频小信号放大器是指工作频率在几百kHz几百MHz的线性放大器。 正弦波振荡器是指在没有输入信号的条件下电路自动产生一定的频率、一定的幅度,并具有一定频率稳定度的正弦波振荡电压信号。 3.功能电路“功能”的表示方法 输入信号和输出信号的数学表示法 输入信号和输出信号的波形表示法 输入信号和输出信号的频谱表示法 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学例例1 1 高频小信号放大器高频小信号放大器(a)(a)数学表示法数学表示法(b)(b)波形表示法波形表示法(c)(c)频谱表示法频谱表示法 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学例例2 2 正弦波振荡器正弦波振荡器 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学例例3 3 普通调幅波调制电路普通调幅波调制电路 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 4.功能电路的特点 同一功能电路的输入、输出频谱的关系是确定的。可以用不同的器件和不同的电路形式构成。也就是说实现同一功能电路的功能的基本原理是不变的。 大规模集成电路和系统电路通常是由多个不同功能电路组成，掌握了各个功能电路的功能对理解系统电路和应用集成电路会有很大的帮助。 高频功能电路大多属于非线性电子线路。非线性电子线路的分析方法与线性电子线路的分析方法是不相同的。在学习本课程的各功能电路时，要根据不同电路的功能和特点，根据输入信号的大小和器件的工作状态的不同,选用不同的近似分析法，掌握各个功能电路的实现方法和基本原理。