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1、绪 论,信息与通信工程学院,内容提要,内容提要,信号的频域表示方法,通信系统的基本结构,通信电路系统的发展趋势,本课程的内容、特点及要求,非线性器件的频率变换作用,几种常用的信号表示方法,信号的频域表示方法,频域表示方法：,时域表达式法：,波形表达：,根据傅立叶变换的基本原理，任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。若把信号看成一个函数，则为研究信号提供了一个新的方法。通过研究信号的频谱可以突出信号传输中的主要问题，如信号的变化规律，信号在不同频率段中的能量分布等,信号及其频谱,由于任何复杂的信号都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，因此所谓“频谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。为了
2、更直观地了解信号的频率组成和特点，通常采用作图的方法来表示频谱,信号的频域表示方法,注意：信号是有频段范围的,一些信号的频段,信号的频域表示方法,WCDMA FDD：上行为1920-1980MHz，下行为2110-2170MHz,语音信号：通常集中在300Hz-3.4KHz的范围内,CDMA2000：上行为824-849MHz，下行为869-894MHz,调频广播：87-108MHz。带宽200kHz,TD-SCDMA：18801920MHz，20102025MHz，23002400MHz,通信系统的定义及分类,通信系统的基本结构,一切能完成信息传输任务的系统可以统称为通信系统,按照信道中传输
3、的基带信号是模拟信号还是数字信号，可以把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统：,模拟信号：代表信息的电信号的参数为连续取值,数字信号：电信号不仅在时间上是离散的，而且在取值上也是离散的,按照所用信道的不同可以分为有线通信系统和无线通信系统,按照业务的不同可以分为电话、电报、传真和数据通信系统等,通信系统方框图(一),信源指需要传送的原始信息源，一般是非电物理量，如语言、音乐、文字等,信源经输入变换器后转换成电信号(称为基带信号)，如话筒、摄像机、传感器等,发送设备将基带信号变换成适合于信道传输特性的信号，在放大后送入信道,通信系统的基本结构,通信系统方框图(二),信号在信道的传输过程中不可避
4、免地要受到干扰，也可称为噪声,注意1：噪声指信道中的噪声及分散在通信系统中其它各处噪声的集中表示,注意2：噪声可能是相对的,注意3：噪声可以有其自己的频段范围，而且可能和信号占据相同的频段,通信系统的基本结构,通信系统方框图(三),接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选出，经输出变换器恢复出原始信息，供收信者(信宿)使用,通信系统的基本结构,关于信道(一),信道指信号传输的通道，包括有线信道和无线信道。信道不同其传输特性也不一样,有线通信信道举例：,双绞线：适用于短距离(小于100m)、低数据率的环境,同轴电缆：适用距离在几百米、带宽小于10MHz、码流率小于20Mbps的环境,通信系统的基本
5、结构,关于信道(二),无线通信信道：以自由空间为传输媒质，包括三种传播途径：,地波：即沿地面传播的无线电波,空间波(直线波)：即在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波,天波：即经过地面100km至500km的电离层反射传送到接收点的电磁波,通信系统的基本结构,通信频段的划分,频率范围名称及符号 用途传输媒介略0.3-3k音频AF 电话数据终端3-30k甚低频VLF 导航、频标30-300k低频LF 电力通信、导航0.3-3M中频MF 调幅广播、移动通信等3-30M高频HF 短波广播、军用通信等30-300M甚高频VHF 电视、调频、模拟移动0.3-3G超高频UHF 电视、雷达、移动通信3-3
6、0G特高频SHF 微波、卫星、雷达30-300G极高频EHF 微波、雷达等105-107G紫外、可见光、红外 光纤,通信系统的基本结构,调制与解调,使用调制、解调的部分原因：,解调：与调制过程相反,天线理论的约束,信道复用及区分不同信源,通信系统的基本结构,调制：将携带信号的低频电信号“装载”到高频振荡信号上。调制时，载波可以是正弦型信号也可以是脉冲串或一组数字信号,调制方式简介,调制可以分为模拟(连续)调制和数字调制方式。在模拟调制中调制信号(基带信号)的取值是连续的；而数字调制中的调制信号的取值则为离散的,对于使用正弦波作为载波的模拟调制方式而言，可以对其幅度、频率、相位进行调制，例如调幅
7、(AM)、调频(FM)、调相(PM)。前者又被称为幅度调制，后两者又被称为角度调制,例：电视中图像是调幅，伴音是调频。广播电台中常用的调制方式是调幅与调频,通信系统的基本结构,滤波及其分类,滤波的作用之一：“选频”，即允许某一部分频率的信号顺利通过，而使另一部分频率的信号被急剧衰减(即被滤掉),滤波器的简单分类方法及其举例,通信系统的基本结构,调幅式无线电发送设备与接收设备的简单框图,此外，还可以包括自动增益控制(AGC)、自动频率控制和自动相位控制在内的反馈控制电路,通信系统的基本结构,数字通信系统模型,对于数字通信系统来说，除了包含图中的各个功能模块以外，还要有同步系统，用于建立系统的收发
8、两端相对一致的时间对应关系，即通过在收端确立每一码位的起止时刻，确定接收码组与发送码组之间的对应关系，从而正确恢复发端的信息,通信系统的基本结构,非线性器件的含义,非线性器件的频率变换作用,线性系统：,非线性器件：,具有多种含义不同的参数，且参数随激励量的大小而变化，例如二极管的等效电阻,在分析非线性器件的响应特性时，必须注明其控制变量,不再满足叠加定理，如二极管的伏安特性,但在分析小信号时，可在工作点处线性化处理,非线性器件的频率变换作用(一),以二极管为例：,由于二极管的非线性特性使二极管电流中出现了新的频率分量，实现了频率变换,可以看出：,各分量的决定因素,可使用滤波电路达到频率变换的目
9、的,非线性器件的频率变换作用,非线性器件的频率变换作用(二),若外加两个不同频率的余弦信号电压：,输出电流中不仅含有直流分量、基波分量和二次谐波分量，而且还包含了组合频率分量,非线性器件的频率变换作用,通信电路系统的发展趋势,通信电路系统的发展趋势,模拟电子电路系统的集成化,通信电路系统的数字化,但要以集成电路完全取代分立元件电路，还有许多困难：指标要求较高，集成化问题尚未有效解决,模拟电路可以高频率工作和实时处理信号，但也存在一些缺点：参数稳定性较差，时间常数不够准确及稳定，处理比较麻烦,课程内容(一),课程内容及特点,本课程将主要结合无线电通信这一方式，讨论设备和系统中高频电子电路的组成、
10、工作原理以及工程计算等内容。课程内容主要包括以下几个方面：,信号的产生：正弦波振荡电路,高频信号的放大：小信号谐振放大电路、谐振功率放大电路、宽带高频功率放大电路及功率合成电路,噪声与干扰：电路中的噪声来源及电路产生噪声能力的衡量方法,课程内容(二),课程内容及特点,信号的频率变换：倍频、变频、调制、解调等,反馈控制电路：AGC、APC、AFC等,课程特点(一),非线性电子电路中，为实现同一功能，因指标要求不同，可以采用形式各异的电路。此外，同一形式的电路，可因其工作状态、输入信号的性质、电平的高低、输出滤波特性的不同而完成不同的功能。因此在学习时应注意掌握各种功能电路的基本工作原理、不同电路
11、的优缺点及其适用场合。要抓住各种电路之间的共性以及各种功能之间的内部联系，而不要局限于某个具体的电路及其工作原理,课程内容及特点,课程特点(二),非线性电子电路中，有源器件工作在特性的非线性区，一般很难对这种电路进行严格的定量分析，工程上多采用近似方法进行分析，并在实现时进行相应的调测工作。因此，在学习时应注意各种电路在不同工作条件下的简化，掌握各种电路在工程设计时的步骤和计算方法，也可以使用计算机辅助分析,课程内容及特点,课程特点(三),是电路理论、电子电路基础、信号与系统等课程的后续课程,本课程与电子电路基础的相同点：电路的基本形式、基本工作原理、偏置方法、反馈、电路的稳定性、信号源的属性、放大电路的基本特性等,可在学习过程中有意识地找出两者的共性与差异,课程内容及特点,课程特点(四),本课程与电子电路基础的不同点：,除少部分电路外，大部分为用来完成频谱变换功能的非线性电路,注意所谓高频与低频的概念,杂散参数对电路的影响严重；具有不同的分析方法；需要考虑馈电电路的去耦与接地等,课程内容及特点,参考书目,解月珍、谢沅清编著，通信电子电路，机械工业出版社,谢嘉奎主编，电子线路(非线性部分，第四版)，高等教育出版社,课程内容及特点,陈邦媛编著，射频通信电路，(第二版)，科学出版社,
