高頻電子線路第1章緒論ppt課件

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高頻電子線路,,---非線性電子線路,主要內(nèi)容：,課程說明 主要教學(xué)內(nèi)容及參考書 無線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)的組成 無線電信號的特性 無線電發(fā)射機(jī)框圖及信號變化波形* 信號通過系統(tǒng)的基本問題 作業(yè),*注：現(xiàn)代電子設(shè)備多為交叉運(yùn)用。,主要分析研究方法 電的傳遞路徑方式與,高頻電路——廣播、電視、通訊等頻率較高,電參數(shù)集中的高頻（射頻）應(yīng)用。 顯著特點(diǎn)：工作頻率界于低頻電路和微波 電路之間，內(nèi)“路”外“場”。,微波電路——通信、雷達(dá)、導(dǎo)航與電子對抗等 頻率高于高頻電路、集總參數(shù)應(yīng)用,低頻電路——儀器、儀表、自動(dòng)化控制、醫(yī)療 電子、電話線等頻率較低的一般性應(yīng)用。 特點(diǎn)：能量直接在線路上 傳遞。,電磁場 ——完全非“電路”傳輸，能量以“場”的形式傳遞和接收,頻率由低到高,,強(qiáng)電（高低壓）——電力電子技術(shù)，發(fā)供電設(shè)備，電力拖動(dòng)，大功率電器等。 特點(diǎn)： 能量以線路（電纜）形式傳遞，頻率50Hz（某些國家60Hz）,弱電,,,數(shù)字電路——自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通訊等,模擬電路,,課程說明,理論體系,課程說明,高頻電子線路用于各種無線電技術(shù)設(shè)備和系統(tǒng)中； 無線電技術(shù)已廣泛應(yīng)用于無線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航等諸多方面； 其共同特點(diǎn)：利用高頻（射頻）無線電波來傳遞信息。因此，設(shè)備中產(chǎn)生和接收、檢測高頻信號的基本功能電路大都是相同的。 本課程主要結(jié)合無線電通信這一工作方式討論設(shè)備和系統(tǒng)中高頻電路的線路組成、工作原理及工程設(shè)計(jì)計(jì)算。 要求能夠?qū)σ话阈缘?、常用的非線性電子電路進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，提出電路的設(shè)計(jì)原則及改進(jìn)電路性能的基本途徑。,本課程的性質(zhì) 是一門專業(yè)基礎(chǔ)課；相關(guān)知識要求較高，難度超過《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 特點(diǎn) 非純理論性課程 實(shí)踐性很強(qiáng) 以工程實(shí)踐的觀點(diǎn)來處理電路中的一些問題 研究內(nèi)容 功率放大、正弦波振蕩、調(diào)制解調(diào)等非線性電子電路的工作原理、特點(diǎn)、應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法等。,課程說明,,主要教學(xué)內(nèi)容,功率放大電路 正弦振蕩電路 頻率變換電路,,,,線性部分：小信號高頻放大器,參考書,1.張肅文，高頻電子線路（第四版），高等教育出版社， 2.張肅文，高頻電子線路（第四版）學(xué)習(xí)指導(dǎo)書高等教育出版 社， 3.曾興雯，高頻電子線路，高等教育出版社 4.曾興雯、劉乃安、陳健，高頻電子線路輔導(dǎo)書，高等教育出版社,,通信系統(tǒng)的定義：傳輸信息的系統(tǒng) 通信系統(tǒng)的分類：有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng) 低頻信號不能直接遠(yuǎn)距離傳送的原因？ 信息傳輸應(yīng)滿足2個(gè)要求： 1、距離遠(yuǎn)； 2、多路傳輸互不干擾,,1、距離遠(yuǎn)； 實(shí)現(xiàn)方法： 電磁波可以遠(yuǎn)距離傳送，非電量變?yōu)殡娏浚?天線輻射特性：天線長度波長1/10,音頻電磁波：20Hz ～20KHz， 對應(yīng)電磁：波長15 000 Km ～15Km,,2、多路傳輸互不干擾,辦法： 1、把低頻基帶信號加載到高頻載波上去再發(fā)射，天線短； 2、不同的電臺（頻道）采用不同的高頻載波；,發(fā)射天線 將高頻電信號 變成電磁場發(fā)射 Antenna,接收天線 將電磁場變成 高頻電信號,,,,無線通信系統(tǒng)的構(gòu)成,無線通信系統(tǒng),換能器： 將聲音變成電信號 Microphone,發(fā)射機(jī)： 將電信號變成特定頻率和足夠強(qiáng)度的高頻信號 Transmitter,接收機(jī)： 將高頻信號還原成攜帶有聲音的電信號 Receiver,換能器： 將攜帶有聲音的電信號恢復(fù)成聲音 Speaker Earphone,1.時(shí)間特性 2.頻譜特性 3.頻率特性 4.傳播特性 5.調(diào)制特性,無線電信號的特性,,1、數(shù)學(xué)表達(dá)式法,如：,階越函數(shù),正弦波,,1. 時(shí)間特性 指信號隨時(shí)間變化快慢的特性，通常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式（電壓或電流）來表示。,,2. 頻譜特性,任何形式的信號都可以分解為許多不同頻率、不同幅度的正弦信號之和。,脈沖信號的分解,2.頻譜特性,脈沖信號的頻譜,f1表示脈沖重復(fù)頻率，也就是基波頻率。f3、 f5 、f7…分別表示三、五、七次諧波，在f 軸的0點(diǎn)，表示直流分量，這條譜線的長度表示脈沖直流分量（即平衡值）的大小。高次諧波的譜線可以分布到很高的頻率，但其幅度已相當(dāng)小。,,,,總結(jié)： 任何形式的信號都可以分解為許多不同頻率、不同幅度的正弦信號之和。 諧波次數(shù)越高，幅度越小，影響越小。任何信號都會占據(jù)一定的帶寬。 從頻譜特性上看，帶寬就是信號能量主要部分（一般為90％以上）所占據(jù)的頻帶。 頻譜特性有幅頻特性和相頻特性兩部分，分別反映信號中各個(gè)頻率分量的振幅和相位的分布情況。,例如：下面所示為一般語音信號的頻譜示意圖,,,,可以看到語音信號的頻譜是連續(xù)的，其主要 能量集中在1000Hz左右。,電壓,f/Hz,300,3400,,,3. 頻率特性 指無線電信號的頻率或波長。對頻率或波長進(jìn)行分段，稱為頻段或波段。 本書涉及的頻段是從中頻（MF）到超高頻（UHF）的頻率范圍。,電磁波輻射的波譜很寬, 如下圖 1所示。,圖1 電磁波波譜圖,,表1 無線電波段的劃分表,無線電波的頻段劃分、主要傳播方式和用途表如表1所示,,,,,本課程高頻（射頻）頻率范圍： 幾百KHz～幾百M(fèi)Hz 例：300KHz～300MHz:對應(yīng)波長1000m ～1m （低）音頻電磁波：20Hz ～20KHz， 對應(yīng)電磁波長15 000 Km ～15Km 中波（調(diào)幅）廣播段：531KHz ～1602KHz 調(diào)頻廣播段：30 MHz ～300 MHz,,4. 傳播特性 指無線電信號的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。不同頻段的無線電信號，其傳播特性不同。決定傳播方式和傳播特點(diǎn)的關(guān)鍵因素是無線電信號的頻率。,,,,,沿地面?zhèn)鞑?大地,無線電波傳播方式 地面波 1、繞著地球表面?zhèn)鞑?2、f 200m 3、中、長波段,電離層,,,大地,無線電波傳播方式 天波 1、利用電離層折射和反射傳播 2、1500KHz λ10m 3、短波段 4、無線廣播、通訊,,沿視距傳播,大地,無線電波傳播方式 空間波（直射傳播） 1、沿直線傳播 2、f 30MHz; λ10m 3、超短波段、微波 4、中繼通訊、調(diào)頻廣播、電視、雷達(dá),,5. 調(diào)制特性 要通過載波傳送消息，就必須使載波信號的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)（振幅、頻率或相位）隨消息信號改變，這一過程就稱為調(diào)制（ Modulation） 。 三種基本調(diào)制方式是振幅調(diào)制（調(diào)幅AM）、頻率調(diào)制（調(diào)頻FM）和相位調(diào)制（調(diào)相PM），還可以有組合調(diào)制方式。 “高頻電子線路”課程主要討論模擬消息（調(diào)制）信號和正弦載波的模擬調(diào)制。,,,,,,無線電發(fā)射機(jī)框圖及信號變化波形,無線電發(fā)射機(jī),將音頻信號“裝載”到高頻振蕩中的方法有好幾種，如調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相等。電視中圖象是調(diào)幅，伴音是調(diào)頻。廣播電臺中常用的方法是調(diào)幅與調(diào)頻。,,,,最簡單的接收機(jī),,無線電超外差式接收機(jī)框圖及信號變化波形,,,超外差接收機(jī)各處波形示意圖,,信號通過系統(tǒng)的基本問題,信號通過線性系統(tǒng) ■在通信設(shè)備中，屬于線性系統(tǒng)的電路有線性放大器、濾波器、均衡器、相加（減）器、微分（積分）電路以及工作于線性狀態(tài)下的反饋控制電路等。,線性系統(tǒng)滿足疊加定理,假定,若線性系統(tǒng)的特性不是理想的，則會產(chǎn)生信號的波形失真，但不會產(chǎn)生新的頻率分量，這種失真稱為線性失真。,信號通過非線性系統(tǒng),例：設(shè)非線性輸出輸入特性是：,假定輸入信號為：,則輸出信號為：,產(chǎn)生了新的頻率分量,非線性系統(tǒng)不滿足疊加定理 在通信電路中，屬于非線性系統(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。電路種類與形式很多，應(yīng)用很廣泛。 信號通過非線性系統(tǒng)后，最主要的特點(diǎn)是將產(chǎn)生新的頻率分量。,本章作業(yè)：,畫出無線通信收發(fā)信機(jī)的原理框圖，并說明各部分的功能 無線通信為什么采用高頻信號 無線電信號的波段是如何劃分的，各個(gè)頻段的傳播特性和應(yīng)用情況如何？ 信號通過線性與非線性系統(tǒng)各有什么特點(diǎn)？,