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高频电子线路概论课件

? 高频电子线路课程是结合无 线电通信方式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。 ? ?电磁学的发展以及电子技术的发展推 动着无线电通信的发展: 古代的烽火 *代的旗语 电磁波 传送信息 19世纪电 磁学理论 1864麦克斯韦 电报(1837莫尔斯) 电磁场方程 电话(1876贝尔) 1887赫兹证明 电磁波的 存在 0.1 无线电通信发展史 无线电 通信 无线电通信 实用阶段 马可尼 1895年首次百米距离通信 (意) 1901年首次横渡大西洋通信 发送设备:火花发射机、电弧发生器等 接收设备:粉末检波器 ? 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 ? 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。 ? 0.2 无线电通信系统的组成 ? 0.2.1 概念 ? ? 信源 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 已调信号 或电信号的系统。 调制 (高频信号) 解调 ?0.2.2 输入 无线通信系统的组成 (6部分) 输出 发送 接收 变换器 设备 信道 设备 变换器 输 出 ? 基带信号 (低频信号) 噪声与干扰 基带信号 信道 话 筒 信源 音频 放大器 调制器 变频器 激励放大 输出功 率放大 载波 振荡器 发送设备 天线开关 扬 声 器 信宿 天线 音频 放大器 解调器 中频放大 与滤波 混频器 高频放大 本地 振荡器 接收设备 图0—1 无线通信系统的基本组成 ?1、信源和输入变换器:发出传送的信息(声 音、文字、图像等)的终端设备,如话筒。 ?2、发送设备: ? 调制 高频振荡信号 (载波信号) 基带信号 (调制信号) 已调信号 调制 调幅(AM) 调频(FM) 调相(PM) ? 放大 电压、功率放大。 ?3、信道(传输媒介): ? (1)无线电波的波段划分以及相应的传播方 式和用途。 ? 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 ? (2) 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: 紫外线 8m/s ? c = f λ c=3 × 10 10 无线电波 X射线 宇宙射线 红外线 15 105 101 0 可见光 102 0 102 5 f/Hz ?/m 3× 10 3 3× 10 -2 3× 10 -7 3× 10 -1 2 3× 10 -1 7 -7 (3.8 ~ 7.8)× 10 (3)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。 ? 直射波或空间波(视距传播) (a): 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、调频广播、移动通信,中继与卫 星等;条件:超短波(频率大于30MHz) ? 绕射波(地波传播:沿地面传播) (b): 特点:波长 愈长,传播损耗愈小。地面吸收少,绕射能力强;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。条件: λ〉物体高度 ? 折射和反射(天波)(c):借助60~600km的电离层; 特点:损耗小,传播距离远;因电离层状态不断变化 ? 射线 (a) 电离层 (b) 对流层 (c) (d) (a) 直射传播; (b) 地波传播; (c) 天波传播; (d) 散射传播 ?4、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)。 ?5、信宿:还原成原传送的信号的终端设备, 如扬声器,显示器等。 0.3 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 ? (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。 超外差式调幅广播接收机框图 外差方法是将输入信号频率变换为音频,而阿姆斯特朗提出的 方法是将输入信号变换为超音频,所以称之为超外差。本振频 fI ? fL ? fS 率比外来信号高 465KHZ所以叫超外差。若是超外差形式,则 fL ? fS ? fI 若采用超内差形式,则 ? (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。 f I ?f f的高频 L ? fc ? (2)混频器:两个输入信号。频率为 c f I ? 465 kHz 已调信号,本机振荡器产生的频率为 f 的本振信 fL ? fC ? fI fL L ? fC ? fI 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: ?



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