高频电子线路第一讲.ppt

第一章 绪论第一节 无线通信系统概述 一、无线通信系统的组成 广义地说，凡是在发信者与收信者之间以任何方式所进行的消息传递，都是通信。实现消息传递所采用的设备总和，称为通信系统。通信系统的组成模型如图1-1所示。 图1-1 通信系统的组成模型 图1-1中有两种变换。首先，发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收到的信号要反变换成原连续消息。这里所说的原始电信号，由于它通常具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输。因此，在无线通信系统中常需要有第二种变换，即将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，并在接收端进行反变换。这种变换与反变换称为调制及解调。经过调制的信号称为已调信号，它具有两个基本特性，一是携带有信息，二是适应在信道中传输。原始信号又称为基带信号，而已调信号则称为频带信号。于是模拟通信的组成模型略加改变，就可以构成如图1-2所示的无线通信系统。 图1-2 无线通信系统的发送、接收系统框图 图1-2中虚线之上的部分是发送设备；虚线之下的部分是接收设备；信道是自由空间。麦克风、摄像头、扬声器、屏幕都是属于通信的终端设备，麦克风与摄像头是信源，而扬声器与屏幕是信宿。 虚线上面的信息源经过换能器将声音或景像转换为电信号，由它去控制载波振荡器输出的高频信号的某一个参数（振幅、频率或相位，也可以是联合控制），从而实现调制。调制信号幅度不够时，可根据需要进行若干级的放大（通常有预放大、激励放大和输出级放大三级）。最后，已调信号经发射天线以电磁波的形式向空间辐射。 虚线以下的部分是接收机。接收机一般采用超外差方式。接收天线将接收到的微弱高频信号送入到高频小信号放大器，进行放大及初步的选频，使其输出有一定的电压增益，更主要的是从众多的无线电信号中初步选出所需要的信号。为了保证接收机的性能在整个接收频段内不受输入信号频率变化的影响，将经过初步放大和选频的信号送入混频器进行混频，将不同的载波变换为低于载频的固定的中频。取出中频后再进行集中放大与滤波，这样，对提高接收机的性能指标有很大的益处。解调是在中频上进行的。经解调器就能恢复出原始信息，从而完成无线通信的过程。 二、课程要讨论的内容 1.放大器。这里所说的放大器分两类，即高频小信号放大器和高频功率放大器。在调制端，要将已调信号进行功率放大，经发射天线发出电磁波。经过一定距离的传播，会有很大的衰减，到达接收端的能量往往变得非常微弱。仅为10-12~10-14瓦，从电磁场强度来说，只有微伏/米的数量级，为了推动终端设备正常工作，接收机必须将这样微弱的信号加以放大。 2.高频振荡器。发送设备和接收设备中的高频信号源，在发射机中称其为载波振荡器，在接收机中称其为本地振荡器。要将基带信号变换为适合信道传输特性的信号，就得寻找一个载体，使基带信号寄载于高频振荡波的某个参数之上。因为载波是余弦信号或正弦波，它有三个参数：振幅、频率和相位，所以出现了振幅调制、频率调制和相位调制等不同的调制方式。顾名思义，所谓的振幅调制方式，就是用基带信号去控制载频的振幅，使其振幅按照调制信号的规律变化；所谓的调频，就是用基带信号去控制高频振荡波的频率，使其频率按基带信号的规律变化。可见，要实现基带信号的频带传输，必须由高频振荡器来提供载体。高频振荡器就是产生这一载体的振荡器。 3.变换信号 。在发射机中要将基带信号的频谱搬移在载频上，这是信号的变换；接收机收到的是高频已调波，如调幅、调频或调相信号等。这些信号已经不同于原调制信号，因此不能在终端设备中直接显示出来，而接收机必须把高频已调信号通过频率变换电路恢复为原始的调制信号，这一变换信号的过程被称为解调。实现分为两个步骤，首先，将高频信号变换为频率相对于高频来说是中频的信号上；经中频放大与滤波，然后在较高的电平上实现解调。接收机的增益获得、灵敏度提高、保真度提高、选择性增强等性能指标的改善主要依赖于中频放大。可见，将频段内变化着的信号变换在固定的中频上进行特定的处理（放大信号、提纯有用信号、抑制干扰），对降低接收设备的复杂度，提高接收机的性能带来颇多的好处。 4.控制。在图1-2所示无线通信系统中，还没有包含通信系统中的控制电路，实际的无线通信系统中，万万离不开控制电路。为了保障通信的及时性和可靠性，离不开某些反馈控制电路，包括自动增益控制（AGC）电路、自动频率控制（AFC）电路及自动相位控制电路（PLL）。这些电路也是本课程要重点讨论的对象。 三、无线通信系统的信道 在图1-2中，连接收、发