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1第1章绪论信息与控制学院付丽华2015-16（1）2019/12/14友情提示：如何学好高频课【课程性质】：理论联系实践，突出重点，重应用，强调物理概念，强调工程实践。【认真练习】：每次课程结束附有小练习，望各位同学认真做答，内含各位同学期待的期末考试内容。项目教学，不背公式，应用结论。从各个角度消化课堂知识。2第一章绪论【教学目的与要求】①掌握高频电子技术和通信系统模型的概况；②掌握调制和解调的基本概念，了解电磁波的频段划分；③掌握非线性电路的特点。【考核方式】①平时成绩（含到课率、课堂表现、作业、单元测试）占10％。②半导体收音机实际技能考核占60%（项目实操考试占20%，理论知识考核成绩占40%）③实操出勤率，产品质量及数量和制作过程表现占30%。3第一章绪论①通信与通信系统②无线电波的基本特点③非线性电路的基本概念④本课程的主要内容及特点4【主要内容】1.1、通信与通信系统5【通信系统】用电信号（或光信号）传输信号的系统称为通信系统，也称电信系统。【通信系统的组成】一般通信系统由输入、输出变换器，发送、接收设备和信道等组成。1.1、通信与通信系统6【无线通信系统组成框图】①提供需要传送的信息②将信息源（图像、声音等）的信息变换成电信号，把该信号称为基带信号；③将基带信号进行某种处理，并以足够的功率送入信道，以实现有效的传送，其中最主要的处理为调制。调制后的信号称为已调信号，或已调波；④信息的传送通道，又称传输媒介。信道可分为无线信道和有线信道两大类；⑤把由信道传送过来的已调信号取出并进行处理，得到与发送相对应的原基带信号，把这一过程称为解调；⑥把基带信号恢复成原来形式的信息。1.1、通信与通信系统【通信系统分类】按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为模拟信号）的通信系统,称为模拟通信系统。图1.1.2为调幅发射机的组成框图。图1.1.3为超外差式调幅接收机的组成框图。2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字信号）的通信系统,称为数字通信系统。71.1、通信与通信系统【典型调幅发送设备的组成框图】8产生高频电振荡信号，这种高频电波是用来运载基带信号，称为载波，或载频。输出信号的频率是输入信号频率整数倍的电路，称为倍频器。作用1：提高高频振荡频率作用2：把振荡器产生的高频振荡放大到一定的幅度将输入的高频载波信号和低频调制信号，变换成高频已调信号，并以足够大的功率输送到天线，然后辐射到空间；输入变换器，它的作用是把声音信源转变成电信号，称为音频信号，即基带信号或调制信号；把话筒变换的音频信号放大到一定的幅度，以实现一定的调制度。1.1、通信与通信系统—调幅发射机各部分的作用【调制】①什么是调制？把待传送基带信号（调制信号）“装载”到高频振荡信号上去的过程。②三种信号调制信号、载波信号、已调信号③三种调制方式调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）9【问题与讨论】为什么要调制？因为信号源直接发送存在的问题，主要有以下两点：①天线尺寸天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟时（波长λ的1/10~1），信号才能被天线有效的辐射出去。对于音频范围20Hz~20kHz来说，这样的天线不可能实现。②信号选择如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。101.1、通信与通信系统—调幅发射机各部分的作用1.1、通信与通信系统—调幅发射机各部分的作用【三种调制方式】用待传送基带信号去改变高频振荡信号的某一参量，就可以实现调制。①振幅调制（AM）：用基带信号去改变高频振荡信号的振幅，则称为振幅调制，简称调幅；②频率调制(FM)：用基带信号去改变高频振荡信号的频率，则称为频率调制，简称调频；③相位调制(PM)：用基带信号去改变高频振荡信号的相位，则称为相位调制，简称调相。11111.1、通信与通信系统【典型超外差调幅接收设备的组成框图】12121.1、通信与通信系统【超外差接收机】①什么是超外差接收机？为了提高接收机的性能，目前广泛采用超外差接收方式；超外差接收机的结构特点是具有混频器。1）获取中频信号：接收机将天线接收的高频已调信号的载波信号经高频放大器进行初步的选择和放大，并抑制其它无用信号。13fffCLi高频放大器输出的已调信号频率混频器输出频率固定的信号的频率，此频率称为中频信号本地振荡器所提供的高频等幅信号1.1、通信与通信系统2）放大：信号经中频放大器放大到足够值，3）解调器解调：可恢复出原基带信号，经低频放大后输出。②混频器的作用将接收的已调信号的载频频率变为一固定中频信号。超外差接收机的结构特点是具有混频器。141.1、通信与通信系统【解调——信号的“卸载”】①什么是解调？从高频已调波信号中“取出”调制信号的过程。②解调的三种方式①对调幅波的解调——检波②对调频波的解调——鉴频③对调相波的解调——鉴相151.2、无线电波的基本特点无线电波是一种电磁波，其传播速度与光速相，且有λ=c/f。无线电波具有直射、绕射、反射与折射等现象。无线电波的三种传播途径（如图）：16沿地面，有损耗；中长波；传播稳定，距离远；导航和播送标准的时间信号电离层的折射和反射；短波，频率高穿透，频率低反射，受天气影响，不稳定；远距离传播：广播、电话通信，移动电台超短波沿空间直线传播；距离有限；中继通信、调频、电视广播、雷达1.2、无线电波的基本特点【无线电波的波段划分表】17波段名称波长范围频段名称频率范围主要用途长波LW103~104m低频(LF)30~300kHz长距离点与点通信中波MW102~103m中频(MF)300~3000kHz广播、船舶、飞行通信短波SW10~102m高频(HF)3~30MHz短波广播、军事通信米波1~10m甚高频(VHF)30~300MHz电视、调频广播、雷达分米波1~10dm特高频(UHF)300~3000MHz电视、雷达、移动通信厘米波1~10cm超高频(SHF)3~30GHz雷达、中继、卫星通信毫米波1~10mm极高频(EHF)30~300GHz射电天文、卫星、雷达1.3、非线性电路的基本概念【非线性元器件】电子元器件按工作特性分为线性元器件和非线性元器件两种。主要差别：在于其工作特性是非线性的，它的参数不是一个常数，它的参数和外加电压或通过的电流大小有关。【问题与讨论】：列举常见的非线性器件和线性器件？非线性：各种二极管、晶体管等电子器件都是非线性器件；线性：电阻器、平板电容和空心电感线圈等都是线性器件。图1.3.1为线性与非线性电阻器件的伏安特性曲线。18181.3、非线性电路的基本概念【线性电路】全部由线性或处于线性工作状态的元器件组成的电路，称为线性电路。【非线性电路】电路中只要含有一个元器件是非线性的或处于非线性工作状态，称为非线性电路。但是当作用在非线性器件上的信号很小、工作点取得适当时非线性器件近似处于线性工作状态，可当作线性器件。【例如】：在模拟电子技术中的晶体三级管放大器，在小信号作用下，在直流工作点Q处可近似作为线性器件，微变等效分析法，就是基于这一点为基础的。191.3、非线性电路的基本概念【非线性电路的基本特点】①非线性电路能够产生新的频率分量，具有频率变换作用；②非线性电路分析上不适用叠加定理；③当作用信号很小、工作点取得适当时，非线性电路可近似按线性电路进行分析。201.4、本课程的主要内容及特点【研究内容】本课程主要是研究通信系统中共用的基本单元电路，其内容包括高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频小信号放大器为线性电路，其余都属于非线性电子线路。因此要注意以下几点：1）非线性电子线路分析的复杂性；2）非线性电子线路种类和电路形式的多样性；3）非线性电子线路具有很强的实践性。21小结高频电子线路的典型应用是通信系统；通信系统由发射设备、接收设备和传输媒介三部分组成；电信号的发射与接收的关键是调制与解调；高放、混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题；了解无线电信号所具有的基本特点是必备的基本知识。22课堂练习一1.如果广播电台发射的信号频率为fcfI23fLfffCLIfffICL=936KHz,接收机中频=455KHz,问接收机本振频率问多少？解：＝936KHz＋455KHz＝1391KHz答：接收机本振频率为1391KHz。课堂练习二2.如果高频载波频率为150MHZ,问λ/4天线应长？解：∵频率等于光速C除以波长λ,即ƒ＝C∕λ,则：λ＝C∕ƒ,λ＝3×÷150×＝2(米),λ/4＝2÷4＝0.5(米)答：λ/4天线应0.5米长。10810624课堂练习三3.中波广播波段的波长范围为187~560米,问其波率范围为?解：∵频率ƒ等于光速C除以波长λ,即ƒ＝C∕λ,则：λ＝560米时，ƒ＝3×∕560≈536KHzλ＝187米时，ƒ＝3×∕187≈1604KHz答：波率范围为536KHz～1604KHz。10810825【本节作业】p5.1.1、1.2【下节内容】第2章小信号选频放大器2.1LC谐振回路2.1.1并联谐振回路的选频特性2.1.2选频网络的性能指标2.1.3阻抗变换电路26