(II)電子線路

緒論一、無線通信的開展1873年莫爾斯電報(bào)碼遠(yuǎn)距離信息傳遞1876年貝爾創(chuàng)造信鴿、驛站、烽火臺(tái)、海上用的旗語、手語有線通信無線通信的開展1864年麥克斯韋電磁理論1887年赫茲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1904電子管出現(xiàn)，1907年創(chuàng)造電子三極管，無線電電子學(xué)時(shí)代開始1948年創(chuàng)造晶體三極管20世紀(jì)60年代，集成電路出現(xiàn)，并不斷開展無線電技術(shù)主要應(yīng)用于信息的傳輸和處理二、通信系統(tǒng)的根本組成信號(hào)源接收設(shè)備發(fā)送設(shè)備傳輸信道收信裝置1、通信系統(tǒng)的構(gòu)成

在實(shí)際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號(hào)，為此就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常見的信號(hào)源有：話筒攝象機(jī)各種傳感器件1、信號(hào)源發(fā)送設(shè)備的作用：將基帶信號(hào)變換成適合信道的傳輸特性的信號(hào)。對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)特性各異，這些基帶信號(hào)往往并不適合信道的直接傳輸。2、發(fā)送設(shè)備傳輸信道又稱傳輸媒質(zhì)，是傳輸信道的媒質(zhì)。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性。傳輸信道：有線通信信道無線通信信道3、傳輸信道雙絞線適用于短距離〔小于100m〕、1Mb/s數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。同軸電纜適用于距離在幾百米、帶寬小于10MHz、碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。光纖電纜衰減小〔小于1db/km〕、工作頻率高、信息容量大有線通信信道無線通信信道地波:〔分為地面波和空間波〕b、空間波是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波,發(fā)射天線和接收天線較高，接收點(diǎn)的電磁波由直接波和地面反射波合成。天波：經(jīng)過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點(diǎn)的電磁波頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會(huì)穿透電離層，只限于中短波段。a、地面波是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波傳播方式的比照a、靠電離層反射和折射的傳播方式的傳播距離最長b、靠直線傳播方式傳播的距離最短C、沿著地表傳播方式傳播的距離介于上面的兩者之間頻率越高，趨膚效應(yīng)越嚴(yán)重，損耗也越嚴(yán)重。沿著地表傳輸?shù)牟l率不太高，波長在200米以上的波主要沿著地表傳輸，波長在10米到200米的波主要靠電離層傳輸，波長在10米以下，主要是直線傳播。波段名稱波長的范圍頻率范圍用途和傳播方式長波LW1Km～10Km30～300KHZ遠(yuǎn)距離通信、地波中波MW100m～1Km300KHZ～3M廣播、通信、導(dǎo)航、地波、天波短波SW10m～100m3M～30M（高頻）廣播、通信、地波、天波超短波VSW1m～10m30M～300M（甚高頻）廣播、通信、電視、視距、對(duì)流層分米波USW10～100Cm..300M～3G（超高頻）通信、電視、衛(wèi)星

、視距、對(duì)流層厘米波SSW1～10Cm3G～30G（極高頻）中繼、雷達(dá)、衛(wèi)星、視距毫米波ESW300G以上無線電頻段和波段的劃分4、接收設(shè)備接收設(shè)備的作用：對(duì)接收設(shè)備的要求：由于信號(hào)在傳輸和恢復(fù)的過程中存在著干擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。接收傳送過來的信號(hào)，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號(hào)。5、收信裝置〔換能器〕收信裝置接收設(shè)備輸出的電信號(hào)變換成原來形式的信號(hào)的裝置。如：復(fù)原聲音的喇叭恢復(fù)圖象的顯象管A、高頻適合于通過天線傳輸B、高頻的頻帶范圍寬，信息容量大三、無線通信根本原理無線通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)可以是聲音、圖像、數(shù)據(jù)等，其波形復(fù)雜，有連續(xù)信號(hào)，也有離散信號(hào)，但都具有一定的頻率范圍，這種信號(hào)稱為基帶信號(hào)。基帶信號(hào)不可能直接發(fā)射出去，只有利用高頻信號(hào)作為“載波”才能有效地將有用信號(hào)用電磁波的形式發(fā)射出去。1、無線通信系統(tǒng)的組成消息信號(hào)源放大器調(diào)制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器已調(diào)波放大器發(fā)射天線接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調(diào)器放大器視頻顯示器揚(yáng)聲器等等選擇電路發(fā)射機(jī)接收機(jī)〔a〕調(diào)制信號(hào)〔基帶信號(hào)〕：攜有信息的電信號(hào)〔b〕載波信號(hào)：未調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)〔c〕已調(diào)波信號(hào)：經(jīng)調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)2、無線通信系統(tǒng)中的信號(hào)3、無線通信系統(tǒng)中幾個(gè)根本概念無線電發(fā)射機(jī)音頻放大高頻振蕩倍頻高頻放大調(diào)制話筒聲音a、調(diào)制modulation：用帶有信息的信號(hào)控制高頻信號(hào)的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號(hào)的規(guī)律而變化的一種處理方式。調(diào)制b、振幅調(diào)制amplitudemodulation〔調(diào)幅AM〕：使高頻振蕩信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)制方式。使高頻振蕩信號(hào)的頻率隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)制方式。

c、頻率調(diào)制frequencymodulation〔調(diào)頻M〕d、相位調(diào)制phasemodulation〔調(diào)相PM〕使高頻振蕩信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)制方式。

e、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制：調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)時(shí)，稱為鍵控，分為振幅鍵控〔ASK〕、頻率鍵控〔FSK〕、相位鍵控〔PSK〕。有正弦調(diào)制和脈沖調(diào)制方式。無線電接收機(jī)高頻放大混頻器中頻放大解調(diào)器低頻放大本地振蕩器超外差接收機(jī)組成框圖解調(diào)解調(diào)demodulation：從已調(diào)波中把原來的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來的過程。據(jù)調(diào)制方法不同，解調(diào)電路可分別有：檢波器鑒頻器鑒相器四、現(xiàn)代通信系統(tǒng)上世紀(jì)70年代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收機(jī)如前介紹的超外差接收機(jī)，70—80年代無線電通信實(shí)現(xiàn)了模擬數(shù)字的大轉(zhuǎn)變，從系統(tǒng)控制〔選臺(tái)調(diào)諧、音量控制，均衡控制等〕到信源編碼、信道編碼，以及硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)都無一例外地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。現(xiàn)代超外差接收機(jī)可用以下圖來表示，它是一個(gè)模擬與數(shù)字的混合系統(tǒng)。上世紀(jì)90年代后，通信界開始了一場(chǎng)新的無線電革命，即從數(shù)字化走向了軟件化，軟件無線電技術(shù)〔softwareRadio〕應(yīng)運(yùn)而生。支持這場(chǎng)革命的是多種技術(shù)的綜合，包括多頻段天線和RF變換寬帶A/D/A轉(zhuǎn)換，完成IF、基帶、比特流處理功能的通用可編程處理器等。軟件無線電最初目的是滿足軍用通信中不同頻段，不同信道調(diào)制方式和數(shù)據(jù)方式的各類電臺(tái)之間的聯(lián)網(wǎng)需要，因?yàn)樗梢院苋菀椎亟鉀Q各種接口標(biāo)準(zhǔn)之間的兼容問題，使得它的優(yōu)越性很快得到商用通信的青睞，并且在個(gè)人移動(dòng)通信領(lǐng)域開展迅速。軟件無線電是特指具有用軟件實(shí)現(xiàn)各種功能特點(diǎn)的無線電臺(tái)〔如移動(dòng)通信中的移動(dòng)機(jī)、基站電臺(tái)、軍用電臺(tái)等〕，它主要由低本錢、高性能的DSP芯片組成。軟件無線電軟件無線電典型結(jié)構(gòu)可編程處理器寬帶A/D–D/ARF轉(zhuǎn)換窄帶A/D–D/A可選的信號(hào)源編碼N–R/T軟件實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)高集成度硬件電話視頻傳真數(shù)據(jù)移動(dòng)終端脫機(jī)軟件可編程處理器在線軟件N-R/T軟件業(yè)務(wù)開發(fā)工作站可編程處理器寬帶A/D–D/ARF轉(zhuǎn)換PSTN定時(shí)系統(tǒng)模塊式、開放硬件結(jié)構(gòu)天線接口2.在盡可能靠近天線的地方使用A/D/A轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樾盘?hào)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)軟件無線電的首要條件。理想軟件無線電系統(tǒng)中的A/D/A轉(zhuǎn)換器已相當(dāng)靠近天線，從而可對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，這也是它與常用的數(shù)字通信系統(tǒng)的根本區(qū)別所在。

軟件無線電的標(biāo)志1.無線通信功能是由軟件定義并完成的，這種完全的可編程能力包括可編程的射頻波段、信道接入方式、信道調(diào)制方式與糾錯(cuò)算法等，軟件無線電區(qū)別于軟件控制的數(shù)字無線電。

系統(tǒng)所需要的信號(hào)處理工作有變頻、濾波、調(diào)制解調(diào)，信道編譯碼，接口協(xié)議與信令處理，加解密、抗干擾處理，以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理。軟件無線電的特點(diǎn)：通過安裝不同的軟件來實(shí)現(xiàn)不同的電路功能，包括工作模式，系統(tǒng)功能，擴(kuò)展業(yè)務(wù)等。1.具有完全的可編程性2.軟件無線電基于DSP技術(shù)

由于軟件無線電結(jié)構(gòu)具有相對(duì)集中和統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，所以多個(gè)信道可以享有共同的射頻前端與寬帶A/D/A轉(zhuǎn)換器，從而可以獲取每一信道的相對(duì)廉價(jià)的信號(hào)處理性能。

可以任意轉(zhuǎn)換信道接入方式，改變調(diào)制方式或接收不同系統(tǒng)的信號(hào)。3.其有很強(qiáng)的靈活性及可擴(kuò)充性

4.具有集中性由于大規(guī)模集成電路的數(shù)字無線電和軟件無線電收發(fā)信機(jī)，其內(nèi)部的根本功能，根本原理，工作流程和電路結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的超外式無線電收發(fā)信機(jī)并無太大差異，經(jīng)典高頻電子線路的分析方法與設(shè)計(jì)思想仍可作為現(xiàn)代無線電新技術(shù)的理論根底。而且，由于目前器件水平的限制，軟件無線電技術(shù)還根本只能在通信系統(tǒng)的基帶處理局部得到較好發(fā)揮，還必須采用與傳統(tǒng)電路結(jié)合的方式進(jìn)行系統(tǒng)研制。要超越器件水平的限制，進(jìn)行深入的理論研究，提出新的解決方案和好的算法，也需要借助于一些經(jīng)典的通信電路理論。數(shù)字通信中的很多電路功能也根本上用模擬電路實(shí)現(xiàn)。因此，本門課程中仍以根本模擬電子電路為主要內(nèi)容進(jìn)行分析。現(xiàn)代通信系統(tǒng)的開展現(xiàn)狀五、本課程特點(diǎn)電子器件〔晶體二極管、雙結(jié)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管〕具有非線性特性，輸入信號(hào)小時(shí)，可以近似看作線性器件。非線性電路不滿足疊加原理，當(dāng)多個(gè)頻率的組合信號(hào)通過非線性器件時(shí)，會(huì)從出現(xiàn)這些頻率的線性組合信號(hào)，完成頻譜變換功能，如調(diào)制、解調(diào)、倍頻等。非線性電子線路分析方法：折線法、冪級(jí)數(shù)法、開關(guān)函數(shù)法、線性時(shí)變參數(shù)法非線性電子線路與線性電子線路的區(qū)別

信號(hào)頻率高，大局部電路為非線性工作〔完成信號(hào)頻率變換功能〕；應(yīng)用集中參數(shù)描述元器件，但器件存在高頻效應(yīng)，雜散參數(shù)對(duì)電路產(chǎn)生很大影響。信號(hào)頻率較低，元器件工作在線性工作區(qū)；應(yīng)用集中參數(shù)描述元器件。低頻電子線路高頻電子線路微波電路電路尺寸可以與工作波長相比較，應(yīng)用場(chǎng)的方法進(jìn)行分析。線性電子線路非線性電子線路六、教學(xué)內(nèi)容高頻電路根底、串并聯(lián)諧振回路頻率合成根本原理丙類功率放大器反響振蕩器振幅調(diào)制、解調(diào)電路、混頻電路角度調(diào)制、解調(diào)電路參考書1