通信电子线路电子教案CH1

2019/8/512019/8/522019/8/53第1章绪论一、本课程在学科中的位置理工农医文史经哲工程类机械电学专业基础课模数高拟字频公共课基础课专业课二、本课程要求1、范围：通信领域中各种高频电路(含非线性电路)的组成、工作原理及分析计算。2、主要内容：高频小信号放大器、高频功率放大器、正玹波振荡器、频谱的线性搬移电路、振幅调制与解调、混频、频率调制与解调、参量电路、反馈控制电路原理及应用。3、要求：掌握基本概念和分析方法；掌握有关内容的数学推导过程；理论与实际结合培养动手能力。强电弱电2019/8/54通信：一地向另一地传递信息。电子通信：各种信息先转换成电磁能量，再通过电子设备进实现通信。1837：摩尔斯---------------电报。1876：贝尔，华特生------电话。1894：马可尼------向大气层发射第一个无线电信号1908：德福莱斯特-----真空三极管。1920：AM广播；1930：阿姆斯特朗：FM调制。2019/8/55信源发信设备收信设备收信者信道有线通信：导线、电缆、光纤无线通信：自由空间1.1通信和通信系统通信：泛指把信息从发送信息者传送到接受信息者的过程。通信系统：完成信息传输的系统。噪声源2019/8/561.2通信系统中的信号变换过程1、信号的概念通信系统中信号的三种形式基带信号：也称消息信号或调制信号，表示信息的电信号。例如：话音、图象信号（模拟信号）；数据、电报信号（数字信号）等。高频载波信号——确知的单一频率的正弦波信号。已调波信号——已载有消息信号的高频载波信号。2019/8/572、信号的表示方法(1)数学表达式：例如，u=2sin2103t（V）(2)波形：如右图itoT/2T3T/22T(3)频谱：将信号所包含的所有频率在坐标横轴上表示出来。对周期性的时间函数，可用傅里叶级数分解为许多离散的频率分量；对非周期性的时间函数，可用傅里叶变换表示为连续谱。2019/8/58双频信号：i(t)=2sin100t+cos200t单频信号：i(t)=2sin100tf(Hz)250(rad/s)10002001001传输信道的带宽必须大于信号的带宽。多频信号：占据一段频带宽度----带宽离散谱连续谱Bf1f2ff22019/8/59K(2t)2to2/23/21例1：图示开关函数用傅里叶级数可分解为tcostcostcostK2222552332221频谱图如下:…2/-2/32/523252o振幅例2：话音信号用傅里叶变换后的频谱分布如图，f(Hz)3003400o振幅2019/8/5103、调制和已调信号频谱（1）调制：将低频消息信号直接发射是不现实的，因此，信号的无线传播必须进行调制。如右图所示。由振荡电路产生一个高频载波信号，可将其加到适当高度的天线上发射出去，作为传输信息的运载工具。不同的电台可采用不同的载波，避免了信号的相互干扰。高频载波信号可表示为：uc=Uccos(ct+c)其中，Uc——振幅；c——角频率；c——初相调制调制信号(话音或图象)高频载波信号已调波2019/8/511（2）调制高频载波信号用需要传输的消息信号（调制信号）去控制高频载波信号的某一参数——振幅、角频率或相位，使其随调制信号的变化而变化，这一过程称为调制。调制后的高频信号称为已调波。已调波本身是高频信号，可以发射，同时因为受到调制，就带着控制它的信号（即要传输的信号）一起发射出去。调制的主要作用：1、进行频谱搬移（将原来不适宜传输的基带信号搬移到适合传输的某一个频段上，再送入信道）；2、实现信道复用（把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输）；3、调制可以提高通信系统抗干扰能力。2019/8/5121.3无线电广播的发射与接收2、通信系统的构成发端用户信道收信设备收端用户发信设备消息信号消息信号高频信号高频信号1、通信系统的任务将各种电信号由发送端传送到接收端，以达到传输消息的目的。2019/8/513(1)低频部分：信息变换与放大(2)高频部分：高频信号产生、放大、调制低频放大器高频振荡器高频谐振放大器振幅调制器高频功放拾音器消息信号（1）发送设备2019/8/514超外差式无线电收信设备的组成（2）接收设备本地振荡器混频器中频放大器检波器(解调)低频放大器高频谐振放大器fcfLfL-fc=fIfc2019/8/5151.4.1无线电波的传播方式（2）视距传播（直射波）：在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波。特点：收、发信高架（高度比波长大的多）。主要用于超短波、微波波段的通信和电视广播。例如，卫星通信采用视距传播。（1）地波传播（绕射波）：沿地面传播的无线电波特点：波长愈长，传播损耗愈小。主要用于中、长波无线电通信和导航。例如，收音机接收的广播电台中波信号。1.4无线电波的传播方式和频段划分无线通信的媒质是自由空间。电磁波从发射天线辐射出去之后，经过自由空间到达接受天线。2019/8/516（3）天波传播：也称电离层传播（反射波）经地面100KM至600KM的电离层反射传送到接收点的电磁波。特点：损耗小，传播距离远；因电离层状态不断变化使天波传播不稳定；因要满足从电离层返回地面的条件（频率越高，吸收能量越小，但频率过高，电波会穿透电离层），工作频率受到限制。主要用于短波、中波的远距离通信和广播。例如，收音机接收的广播电台短波信号或军用短波电台。三种传播方式示意图如下2019/8/517绕射方式（沿地面传播）反射方式直射方式大地大地大地电离层2019/8/5181.4.2频段划分例：多波段收音机Ⅱ：（8.5——18）MHzⅠ：（2.2——8.5）MHzⅢ：（18——30）MHzMW：FMSW：LM(535KHz——1605KHz)（88——108）MHz2019/8/5190246810121416182022电磁频谱：频率（10Hz)n次声频声频超声频射频频带可见光X射线伽马射线宇宙射线2019/8/520无线电波的波段划分波段名称波长范围频率范围应用举例长波波段1000~10000m30~300kHz低频—LF航海设备；无线电信标中波波段100~1000m300~3000kHz中频—MF调幅广播；业余无线电台短波波段10~100m3~30MHz高频—HF短波广播；移动通信；军用通信；业余无线电台超短波波段1~10m30~300MHz甚高频—VHF电视；调频广播；空中交通管制；业余无线电台分米波波段10~100cm300~3000MHz特高频—UHF电视；遥测；雷达；业余无线电台厘米波波段1~10cm3~30GHz超高频—SHF雷达；卫星和空间通信；业余无线电台毫米波波段0.1~1cm30~300GHz极高频—EHF雷达；着陆设备；业余无线电台2019/8/5211.5本课程的主要内容几特点1）电子信息和通信专业的学生必须掌握的一门专业基础课。2）是电路、信号与系统、模拟电子线路、数字电路的后续课程3）学习该课程时注意它与模拟电子线路的不同分析方法和实验测试的不同点。2019/8/522要求：掌握基本概念和分析方法；掌握有关内容的数学推导过程；理论与实际结合培养动手能力。