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)代電子設備多為交叉運用。,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)應用。 顯著特點: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、導航與電子對抗等 頻率高于高頻電路、集總參數(shù)應用,低頻電路——儀器、儀表、自動化控制、醫(yī)療 電子、電話線等頻率較低的一般性應用。 特點: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,,強電(高低壓)——電力電子技術,發(fā)供電設備,電力拖動,大功率電器等。 特點: 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——自動化控制、計算機、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設備和系統(tǒng)中; 無線電技術已廣泛應用于無線電通信、廣播、電視、雷達、導航等諸多方面; 其共同特點:利用高頻(射頻)無線電波來傳遞信息。因此,設備中產(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備和系統(tǒng)中高頻電路的線路組成、工作原理及工程設計計算。 要求能夠?qū)σ话阈缘摹⒊S玫姆蔷€性電子電路進行分析,根據(jù)分析結(jié)果,提出電路的設計原則及改進電路性能的基本途徑。,本課程的性質(zhì) 是一門專業(yè)基礎課;相關知識要求較高,難度超過《模擬電子技術基礎》 特點 非純理論性課程 實踐性很強 以工程實踐的觀點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、應用及設計方法等。,課程說明,,主要教學內(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)學習指導書高等教育出版 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距離傳送的原因? 信息傳輸應滿足2個要求: 1、距離遠; 2、多路傳輸互不干擾,,1、距離遠; 實現(xiàn)方法: 電磁波可以遠距離傳送,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)的構成,無線通信系統(tǒng),換能器: 將聲音變成電信號 Microphone,發(fā)射機: 將電信號變成特定頻率和足夠強度的高頻信號 Transmitter,接收機: 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成聲音 Speaker Earphone,1.時間特性 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)學表達式法,如:,階越函數(shù),正弦波,,1. 時間特性 指信號隨時間變化快慢的特性,通常用時域波形或數(shù)學表達式(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,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MHz 例:300KHz~300MHz:對應波長1000m ~1m (低)音頻電磁波:20Hz ~20KHz, 對應電磁波長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的關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,,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或幾個參數(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)射機框圖及信號變化波形,無線電發(fā)射機,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,,無線電超外差式接收機框圖及信號變化波形,,,超外差接收機各處波形示意圖,,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,應用很廣泛。 信號通過非線性系統(tǒng)后,最主要的特點是將產(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,各個頻段的傳播特性和應用情況如何? 信號通過線性與非線性系統(tǒng)各有什么特點?,- 配套講稿:
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