第1章高频电子技术概论512

第1章高频电子技术概论第1章高频电子技术概论2高频电子技术课程是结合无线电通信方式主要讨论无线电接收和发送设备中各单元高频电子线路的组成、工作原理及工程分析计算。高频电子线路是针对传输、处理频率高于3MHz信号的电路，又称射频（RF）电路。主要应用于无线电通信系统。第1章高频电子技术概论31.1无线电通信发展史早期萌发：无线电电子学时代：古代的烽火近代的旗语19世纪电磁学理论电报（1837莫尔斯）电话（1876贝尔）电磁波的存在1864麦克斯韦电磁场方程1887赫兹证明无线电通信电磁波传送信息马可尼（意）1895年首次百米距离通信1901年首次横渡大西洋通信无线电通信实用阶段发送设备：火花发射机、电弧发生器等接收设备：粉末检波器1904年电子二极管1907年电子三极管1948年晶体管1958年集成电路1967年大规模集成电路1978年超大规模集成电路第1章高频电子技术概论4电子技术的发展推动着无线电通信技术的发展。无线电通信快速发展时代：无线电通信从简单的通信快速扩展到计算机科学、宇航技术、自动控制以及各学科领域。可以说，到目前，上至天文，下到地理，大到宇宙空间，小至基本粒子等的科学研究，从工农业生产到社会家庭生活，均离不开无线电通信技术。无线电电报通信无线电电话通信无线电广播无线电传真、电视第1章高频电子技术概论51.2无线电通信系统的组成概念电信系统：传送光或电信号的系统无线通信系统：以无线介质传送光或电信号的系统。无线通信系统的组成(6部分)信源(终端)+发送设备（发信机）+信道+天线、天线开关+接收设备（收信机）+信宿(终端)。第1章高频电子技术概论6图1—1无线通信系统的基本组成信源天线信道发送设备接收设备信宿音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器第1章高频电子技术概论7信源：发出传送的信息（声音、文字、图像等）的终端设备，如话筒。发送设备：调制放大电压、功率放大。信道（传输媒介）：有线信道，如：架空明线，电缆，波导，光纤等。无线信道，如：海水，地球表面，自由空间等。不同信道有不同的传输特性，同一信道对不同频率信号的传输特性也是不同的。基带信号（调制信号）高频振荡信号（载波信号）已调信号调制调幅（AM）调频（FM）调相（PM）第1章高频电子技术概论8无线电波的波段划分以及相应的传播方式和用途。第1章高频电子技术概论9例：1、GSM数字蜂窝系统（单频、双频手机）2、我国无线电广播系统第1章高频电子技术概论10无线电波的信号的频率指标（30K—300G）。无线电波只是一种波长比较长的电磁波,占据的频率范围很广。在自由空间中,波长与频率存在以下关系:c=fλc=3×108m/s从频率角度看，无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。无线电波105红外线1010可见光紫外线1015X射线1020宇宙射线1025f/Hz/m3×1033×10－2(3.8～7.8)×10－73×10－73×10－123×10－17第1章高频电子技术概论11无线电波传播特性：无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等，由无线电信号的频率决定。电波的传播方式主要有：如下页图。直射（视距）(a):电视、调频广播，移动通信，中继与卫星等；超短波绕射（地波）(b):波长长，地面吸收少，绕射能力强；广播、通信；中长波；条件：λ〉物体折射和反射（天波）(c):借助60~600km的电离层；广播、通信；短波；条件：物体〉λ散射传播(d):借助10~12km的对流层，适合400~6000MHz信号；条件：阻挡物体多，体积小于波长。第1章高频电子技术概论12(a)射线(b)(c)电离层(d)对流层（a）直射传播;（b）地波传播;（c）天波传播;（d）散射传播第1章高频电子技术概论13接收设备：一般采用超外差的形式。主要特点就是由频率固定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。当信号频率改变时,只要相应地改变本地振荡信号频率即可。接收设备主要完成选频、放大和解调（已调波调制波）。信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器等。无线通信系统的类型按工作频段分，有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信。按传输手段分，有无线通信、有线通信和光纤通信。按通信方式分，有（全）双工、半双工和单工方式。按调制方式分，有调幅、调频、调相和混合调制。按传送的信号类型分，有模拟通信和数字通信，也可分为语音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。第1章高频电子技术概论141.3无线电发射设备和接收设备的组成以无线电调幅广播发射和接收设备为例说明：无线电调幅广播发射机框图第1章高频电子技术概论15（1）振荡器：产生fosc的高频振荡信号，几十kHz以上。（2）高频放大器：一或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至fc，并提供足够大的载波功率。（3）调制信号放大器：多级放大器组成，前几级为小信号放大器，用于放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。（4）振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。第1章高频电子技术概论16超外差式调幅广播接收机框图第1章高频电子技术概论17（1）高频放大器：由一级或多级小信号谐振放大器组成，放大天线上感生的有用信号；并利用放大器中的谐振系统抑制天线上感生的其它频率的干扰信号。可调谐。（2）混频器：两个输入信号。频率为fc的高频已调信号，本机振荡器产生的频率为fL的本振信号。将频率为fc的高频已调信号不失真的变换为载波频率为fI的中频已调信号：，我国中频为：（3）本机振荡：用来产生频率为（或）的高频振荡信号，fL是可调的，并能跟踪fc。（4）中频放大器：由多级固定调谐的小信号放大器组成，放大中频信号。（5）检波器：实现解调功能，将中频调辐波变换为反映传送信息的调制信号。（6）低频放大器：由小信号放大器和功率放大器组成，放大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。ILcfffI465kHzfLCIfffLCIfff第1章高频电子技术概论181.4本课程的研究对象、内容以及特点研究对象：无线电发射设备和接收设备的组成、工作原理和工程分析计算。内容：发射和接收设备各单元电路的工作原理、性能特点、典型电路、工程分析方法、测试及调试方法等。单元电路：高频小信号放大电路、正弦波振荡器、高频功率放大电路、调制解调电路、混频电路、反馈控制电路、频率合成器等。特点：高频电子线路大部分是非线性电路，如振荡电路、调制解调电路等，一般都用非线性分析方法，这与低频模拟电子线路中可近似用线性分析方法不同，但是对应高频小信号放大器，由于输入信号足够小，而又要求不失真放大，故可用线性分析方法。第1章高频电子技术概论19采用非线性分析法时，精确求解十分困难，一般都采用计算机辅助设计的方法进行近似分析，在工程上也往往根据实际情况对非线性器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简单的分析方法获得具有实际意义的结果。学习注意点：在熟悉典型的单元电路的基础上，要抓住各种电路之间的共性，洞悉各种功能之间的内在联系。坚持“以分立为基础，集成为重点，分立为集成服务”的原则。重视实践环节，理论联系实际，加强课后的思考和练习。学时问题：理论学时44，实验学时10。第1章高频电子技术概论201.5本课程选用的教材和参考书本课程使用教材：《高频电子技术基础与应用》李金明主编机械工业出版社本课程推荐参考书：《高频电子线路》高吉祥主编电子工业出版社《高频电子技术》刘守义主编电子工业出版社《高频电路原理与分析》曾兴雯等编西安电子科技大学出版社第1章高频电子技术概论21思考题与习题1、无线通信为什么要用高频信号？“高频”信号指的2、什么是调制？有哪几种调制方式？？1、因为：低频信号能量较低，辐射力弱；发射低频信号需要巨大尺寸的天线，无法实现；不同发射台的信号同样的接收机无法区分，且会造成相互干扰。故无线通信要用高频信号。高频信号通常指的是3MHz以上的信号。2、所谓调制是将低频的基带信号加在高频振荡载波信号上面并去控制它的参数（幅度、瞬时频率以及瞬时相位）。有调幅、调频和调相三种调制方式。