第1章緒論1.1

無線通信系統概述1.2信號、頻譜與調制1.3本課程特點思索題與習題

11/261.1無線通信系統概述

高頻電路是通信系統,尤其是無線通信系統基礎,是無線通信設備主要組成部分。

一、無線通信系統組成

1861年麥克斯韋理論上預言了電磁波存在，1888年赫茲經過火花放電試驗得以證實，1896年馬可尼完成無線通信試驗，從而開始了無線通信技術。無線通信(或稱無線電通信)類型很多,能夠依據傳輸方法、頻率范圍、用途等分類。不一樣無線通信系統,其設備組成和復雜度即使有較大差異,但它們基本組成不變,圖1-1是無線通信系統基本組成方框圖。圖中虛線以上部分為發送設備（發信機）,虛線以下部分為接收設備（收信機）,天線及天線開關為收發共用設備。信道為自由空間。話筒和揚聲器屬于通信終端設備,分別為信源和信宿。22/26

圖1—1無線通信系統基本組成33/26

超外差接收機主要特點就是由頻率固定中頻放大器來完成對接收信號選擇和放大；當信號頻率改變時,只要對應地改變當地振蕩信號頻率即可。

優點：因為中頻比載頻低多，對選頻網絡要求低多，輕易實現高增益。

不足：因為存在混頻，因而存在頻率組合干擾，且抑制干擾比較麻煩。

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由上面例子能夠總結出無線通信系統基本組成,從中也可看出高頻電路基本內容應該包含:（1）高頻振蕩器：用于產生載波或當地振蕩信號（2）放大器：包含小信號放大和功率放大（3）混頻或變頻：（4）調制與解調：（5）反饋控制電路：包含AGC、AFC和APC（PLL）55/26二、無線通信系統類型

按照無線通信系統中關鍵部分不一樣特征,有以下一些類型:1、按照工作頻段或傳輸伎倆分類,有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛星通信等。所謂工作頻率,主要指發射與接收射頻（RF）頻率。射頻實際上就是“高頻”廣義語,它是指適合無線電發射和傳輸頻率。無線通信一個發展方向就是開辟更高頻段。2、按照通信方式來分類,主要有（全）雙工、半雙工和單工方式。3、按照調制方式不一樣來劃分,有調幅、調頻、調相以及混合調制等。66/264、按照傳送消息類型分類,有模擬通信和數字通信,也能夠分為話音通信、圖像通信、數據通信和多媒體通信等。各種不一樣類型通信系統,其系統組成和設備復雜程度都有很大不一樣。不過組成設備基本電路及其原理都是相同,遵從一樣規律。本書將以模擬通信為重點來研究這些基本電路,認識其規律。這些電路和規律完全能夠推廣應用到其它類型通信系統。

77/26一、無線電信號頻率及分段1、信號頻率及波譜任何信號都含有一定頻率或波長。我們這里所講頻率特征就是無線電信號頻率或波長。電磁波輻射波譜很寬,如圖1—4所表示。

1.2無線電信號頻譜及特征

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圖1—4電磁波波譜

99/26從上圖能夠知道，無線電波只是一個波長比較長電磁波,占據頻率范圍很廣。在自由空間中,波長與頻率存在以下關系:

c=fλ（1—1）

式中:c為光速,f和λ分別為無線電波頻率和波長所以我們也能夠認為無線電波是一個頻率相對較低電磁波。1010/262、無線電波頻（波）段劃分無線電波也能夠認為是一個頻率相對較低電磁波。對頻率或波長進行分段,分別稱為頻段或波段（波段劃分請見下表）。

注意：不一樣頻段信號產生、放大和接收方法不一樣,傳輸能力和方式也不一樣,因而其應用范圍也不一樣。

不一樣頻段信號含有不一樣分析與實現方法,對于米波以上（含米波,λ≥1m）信號通慣用集總（中）參數方法來分析與實現,而對于米波以下（λ<1m）信號普通應用分布參數方法來分析與實現，當然,這也是相正確。1111/26說明：“高頻”是一個相正確概念，上表中“高頻”是一個狹義概念，指是短波波段，其頻率范圍為3～30MHz，而廣義“高頻”指是射頻，其頻率范圍非常寬，只要電路尺寸比工作波長小得多，能夠用集中參數來分析實現，都能夠認為屬于“高頻”（就當前技術來講，“高頻”上限頻率可達3GHz）1212/26二、無線電信號特征

在高頻電路中,我們要處理無線電信號主要有三種:基帶（消息）信號、高頻載波信號和已調信號。所謂基帶信號,就是沒有進行調制之前原始信號,也稱調制信號。1、時間特征

(1)、信號描述：一個無線電信號,能夠將它表示為電壓或電流時間函數,通慣用時域波形或數學表示式來描述。(2)、時間特征概念：無線電信號時間特征就是信號隨時間改變快慢特征。1313/262、頻譜特征對于較復雜信號（如話音信號、圖像信號等）,用頻譜分析法表示較為方便。信號頻譜特征概念：信號頻譜特征就是信號中各頻率成份特征。

圖1—2信號分解

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對于周期性信號,能夠表示為許多離散頻率分量（各分量間成諧頻關系）,比如圖1—3即為圖1—2所表示信號頻譜圖。

頻譜特征包含幅頻特征和相頻特征兩部分,它們分別反應信號中各個頻率分量振幅和相位分布情況。任何信號都會占據一定帶寬。從頻譜特征上看,帶寬就是信號能量主要部分（普通為90%以上）所占據頻率范圍或頻帶寬度。

圖1—3頻譜圖1515/263、傳輸特征

傳輸特征：是指無線電信號傳輸方式、傳輸距離、傳輸特點等。無線電信號傳輸特征主要依據其所處頻段或波段來區分。電磁波從發射天線輻射出去后,不但電波能量會擴散,接收機只能收到其中極小一部分,而且在傳輸過程中,電波能量會被地面、建筑物或高空電離層吸收或反射,或者在大氣層中產生折射或散射等現象,從而造成抵達接收機時強度大大衰減。依據無線電波在傳輸過程所發生現象,電波傳輸方式主要有直射（視距）傳輸、繞射（地波）傳輸、折射和反射（天波）傳輸及散射傳輸等,如圖1—5所表示。決定傳輸方式和傳輸特點關鍵原因是無線電信號頻率。1616/26

圖1—5無線電波主要傳輸方式（a）直射傳輸;（b）地波傳輸;（c）天波傳輸;（d）散射傳輸(距地面60～600km)(距地面10～12km)(散射傳輸距離100～500km)(適合頻率400～6000MHz)(一次反射距離約為4000km)(適合于中短波)(適合于中長波)(適合于超短波、微波)1717/264.調制特征無線電傳輸普通都要采取高頻（射頻）另一個原因就是高頻適于天線輻射和無線傳輸。只有當日線尺寸能夠與信號波長相比擬時,天線輻射效率才會較高,從而以較小信號功率傳輸較遠距離,接收天線也才能有效地接收信號。所謂調制,就是用調制信號去控制高頻載波參數,使載波信號某一個或幾個參數（振幅、頻率或相位）按照調制信號規律改變。依據載波受調制參數不一樣,調制分為三種基本方式,它們是振幅調制（調幅）、頻率調制（調頻）、相位調制（調相）,分別用AM、FM、PM表示，還能夠有組合調制方式。1818/261.3本課程特點

高頻電子線路是通信系統關鍵，《高頻電子線路》這門課程是通信工程、電子信息工程等電子信息類專業非常主要一門專業基礎課程，所以掌握高頻電子線路課程特點對于學習該課程是十分主要。1919/261、高頻電子線路特點高頻電子線路是由線性元件（電阻、電容、電感等）和非線性器件(二極管、三極管、場效應管等)組成，其中非線性是高頻電子線路關鍵。2、本課程主要內容

高頻振蕩器、高頻放大器(小信號、功率)、高頻信號變換和處理(變頻、調制、解調)等2020/263、學習本課程需注意問題注意分析方法和過程特點：近似分析抓住各單元電路共性，洞悉各功效之間內在聯絡。注意“分立是基礎，集成為重點，分立為集成服務”標準。高頻電子線路是在科學技術和生產實踐中發展起來,也只有經過實踐才能得到深入了解。所以,在學習本課程時必須要高度重視試驗步驟,堅持理論聯絡實際,在實踐中積累豐富經驗。2121/26思索題與習題

1.畫出無線通信收發信機原理框圖,并說出各部分功用。2無線通信為何要用高頻信號？“高頻”信號指是什么？3無線通信為何要進行調制？怎樣進行調制？

4無線電信號頻段或波段是怎樣劃分？各個頻段傳輸特征和應用情況怎樣？2222/261－1畫出無線通信收發信機原理框圖，并說出各部分功用。

答：上圖是一個語音無線電廣播通信系統基本組成框圖，它由發射部分、接收部分以及無線信道三大部分組成。發射部分由話筒、音頻放大器、調制器、變頻器（不一定必須）、功率放大器和發射天線組成。2323/26低頻音頻信號經放大后，首先進行調制后變成一個高頻已調波，然后可經過變頻，到達所需發射頻率，經高頻功率放大后，由天線發射出去。接收設備由接收天線、高頻小信號放大器、混頻器、中頻放大器、解調器、音頻放大器、揚聲器等組成。由天線接收來信號，經放大后，再經過混頻器，變成一中頻已調波，然后檢波，恢復出原來信息，經低頻功放放大