高频电子线路 华东交通大学信息工程学院 通信教研室 TEL：7046263 Emil:cyw_ecjtu@ecjtu.jx.cn 《通信电路原理》(2000.9~2000.12) 2019/4/13 通信电路原理

答 疑 安 排 答疑地点：4＃316 答疑时间：周四下午 3:40－5:40 通信电路原理 2019/4/13 《通信电路原理》(2000.9~2000.12) 2019/4/13 通信电路原理

课 程 要 求 学习质量好坏，对后续专业课程的学习影响很大； 尽可能做到课前预习、课上认真听讲、课后及时复习、按时独立完成规定作业、遇到疑难问题应尽快通过答疑、讨论等环节来解决； 积极选做综合性研究课题，以便更好地学好本课程。 2019/4/13 通信电路原理

教学安排 总学时 64 讲课学时 48 课堂讨论与习题 4 复习 2 实验 8 机动 2 平时成绩:占总成绩的30% 通信电路原理 总学时 64 讲课学时 48 课堂讨论与习题 4 复习 2 实验 8 机动 2 平时成绩:占总成绩的30% 2019/4/13 通信电路原理

教学安排 平时成绩:占总成绩的 30 %,构成如下: 出勤: 10 % (旷课-2分,迟到-1分) 实验: 8 % 作业: 8 % 实验: 8 % 作业: 8 % 课堂: 4 % 2019/4/13 通信电路原理

教 材 《通信电路原理》（笫二版） 董在望、陈雅琴、雷有华、肖华庭编 高等教育出版社 2002年 2019/4/13 通信电路原理

参 考 书 1、《高频电路》（上、下册） 清华通信教研组编 人民邮电出版社 2、《高频电子线路》第三版 张肃文、陆兆熊编 高等教育出版社 清华通信教研组编 人民邮电出版社 2、《高频电子线路》第三版 张肃文、陆兆熊编 高等教育出版社 3、《射频集成电路芯片原理与应用电路设计》 黄智伟 电子工业出版社 2019/4/13 通信电路原理

预备知识（一） 电路原理： 1、各基本电路定律及其数学表达式，恒流源、恒压源基本特征。 2、正弦电流、电压的复数、图形表示法。 3、RLC电路的谐振特性。 4、互感、变压器的基本特性，变压器同名端的概念与确定方法。 2019/4/13 通信电路原理

预备知识（二） 电子线路基础： 1、放大器工作原理，直流偏置的作用与偏置电路元件设计方法。 2、三种放大器组态，放大电路的反馈类型与元件参数计算。 3、差分放大器的工作原理和电路分析。 4、运放与基本集成电路的主要特性。 2019/4/13 通信电路原理

预备知识（三） 信号与系统： 1、信号的分类与描述方法。 2、傅氏变换及其在频谱分析中的应用。 3、线性网络零极点分析方法。 4、信号通过线性系统的不失真条件。 5、抽样数据系统和Z变换。 2019/4/13 通信电路原理

培养四个观点 1、实践的观点： 专业基础课和以后的专业课都是实践性很强的课程，很多课程都会有实验课的。这里有两个问题要注意： 一是软、硬件实验要并重。软件仿真时，条件是比较理想化的； 二是注意实验中数据处理的概念。用软件仿真时R、L、C的数值可以达到小数点后七、八位，这在硬件实验中是没有意义的。因为没有这样高精度的测试仪器。 2019/4/13 通信电路原理

培养四个观点 2、工程的观点： 一是误差的概念：什么是允许的工程误差？例如：任何元件的测试值和其标称值都是有一定的误差的，这就是精度。 二是答案的非唯一性：只要满足工程设计的指标要求，答案可以是多种多样的。例如：LC滤波器的设计中，只要设计出的滤波器满足指标要求就行了。 三是在不同频率条件下，同一元件的作用是不同的。例如：同是1000PF的电容，在有些电路中是振荡电容；而在另外一些电路中，又可作为旁路电容来处理；又如，什么是耦合电容？什么是旁路电容？什么是振荡电容等？这里就有近似、比较的概念。 2019/4/13 通信电路原理

培养四个观点 3、系统的观点： 要了解通信系统是由哪些基本单元电路组成；这些基本单元电路的工作原理及其在系统中的地位和作用；整个通信系统的指标应如何分配到各单元电路；各单元电路之间的耦合、匹配关系等。要使通信系统的指标最佳，但不一定每个单元电路都处于最佳工作状态。 2019/4/13 通信电路原理

培养四个观点 4、辩证的观点： 通信电路原理课程是以非线性电路为主，对于非线性电路的分析本身就是一个辩证的问题，它既可以产生我们所希望的频率分量，这是问题的一个方面；同时就有问题的另一方面，即也会产生许多我们不希望的频率分量。我们的任务就是从这中间寻找问题的解决方案。变频器就是一个典型的例子，其实类似的例子还有很多。 2019/4/13 通信电路原理

课程内容 笫1章 绪 论 笫2章 滤波器 笫3章 高频放大器 笫4章 非线性电路及其分析方法 笫5章 正弦波振荡器 笫6章 调制与解调 笫1章 绪 论 笫2章 滤波器 笫3章 高频放大器 笫4章 非线性电路及其分析方法 笫5章 正弦波振荡器 笫6章 调制与解调 笫7章 锁相环路 笫8章 频率合成技术 2019/4/13 通信电路原理

第1章 绪论 1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信系统的组成 1.1.2 通信系统的基本特性 1.1.3 通信系统的信道 第1章　绪论 1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信系统的组成 1.1.2 通信系统的基本特性 1.1.3 通信系统的信道 1.1.4 通信系统中的信号 1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 1.2 信号传输的基本问题 1.2.1 信号通过线性系统 1.2.2 信号通过非线性系统 1.2.3 干扰 1.3 通信电路的基本形式 2019/4/13 通信电路原理

引 言 有线通信系统 无线通信系统 数字通信系统 模拟通信系统 多媒体通信系统 基带信号 频带信号 通信电路原理 2019/4/13 引 言 有线通信系统 无线通信系统 数字通信系统 模拟通信系统 多媒体通信系统 《通信电路原理》(2000.9~2000.12) 基带信号 频带信号 2019/4/13 通信电路原理

公用 电信网 1.1.1 通信系统组成的示意图 通信电路原理 (全球星系统) 计算机 同步 卫星 低轨 卫星 手机 (765KM) 局域网 地面站 基台 卫星手机 公用 电信网 电视机 计算机 有线 电视网 电话局 电话机 计算机 《通信电路原理》(2000.9~2000.12) 寻呼台 广播网 电视机 收音机 寻呼机 2019/4/13 通信电路原理

当前移动，无线通信的发展 RFID WPAN WLAN HOME-RF Low Performance Low Cost HOME-RF High Performance High Cost WLAN: Wireless Local Area Nets（手机无线上网） WPAN: Wireless Personal Area Nets (个人无线局域网) 又叫 Bluetooth （蓝牙），工作范围：10~100m 工作频率范围：2.400~2.4835GHz。速率：1Mbit/s 全世界现已有1880家厂商支持V1.0B技术规范版本 HOME-RF:Home--Radio Frequency (家庭无线局域网) RFID：Radio Frequency Identification（非接触识别系统） 2019/4/13 通信电路原理

1.1.2 通信系统的基本特性 一、传输距离 传输距离是指信号从发送端到达接收端并能被可靠接收的最大距离。 发送端的信号功率。 信号通过信道的损耗。 信号通过信道混入各种形式的干扰和噪声。 接收机的接收灵敏度。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.2 通信系统的基本特性 二、通信容量 是指一个信道能够同时传送独立信号的路数。 已调信号所占有的频带宽度： 信道多址复用的方式： 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz； 中波调幅广播（535KHz~1605KHz），广播电台每个已 调信号占有的频带宽度是 9KHz； 我国采用的电视图象信号的频带是0～8MHz； 信道多址复用的方式： 频分复用（ FDMA ） 时分复用（ TDMA ） 码分复用（ CDMA ） 2019/4/13 通信电路原理

1.1.2 通信系统的基本特性 三、信号失真度 信号失真度指的是接收设备输出信号不同(失真)于发送端基带信号的程度。 信道特性不理想。 对信号进行处理的电路(发送与接收设备)特性不理想。 本部通信8.29 2019/4/13 通信电路原理

1.1.2 通信系统的基本特性 四、抗干扰能力 信号通过信道时，总要混入各种形式的干扰和噪声，使接收机输出信号的质量下降。 提高通信系统的抗干扰能力。 选用高质量的调制和解调电路。 本部通信8.29 可做到：任何人在任何时候和任何地点都可以实现通信。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道 有线： （计算机）：双绞线+RJ45 （闭路线）：同轴电缆（速度快） 光纤 无线（通过电磁波来实现） 地面波：长波或超长波 天波：电离层：频率增加→吸收减少 (a)地面波 (b)空间波 (c)天波 电离层 发 直射波 收 放射波 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道 一、衰减特性 信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号 能量被衰减的程度。 二、工作频率范围 不同的信道具有不同的工作频率范围(表1.1.1) 三、频率特性 信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内， 当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减 和附加相移是不同的。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道 一、衰减特性 信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号 能量被衰减的程度。 二、工作频率范围 不同的信道具有不同的工作频率范围(表1.1.1) 三、频率特性 信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内， 当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减 和附加相移是不同的。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道（有线信道与无线信道） 四、时变与时不变特性 在某些信道中，信道的传输特性是随时间变化的。例如：无线信道。 五、干扰特性 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道（有线信道与无线信道） 移动通信中信道的特殊问题: 选择性衰落（频域）和延时扩展（时域） 在城市环境中，树林和建筑物等会对电磁波 产生反射和散射，从而使到达接收点的信号， 除直射波外还有多个反射波和散射波; 使接收信号产生选择性衰落和延时扩展。 选择性衰落:使不同的频率分量衰减特性不同，产生失真。 延时扩展:对高速数据传输影响很大。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道（有线信道与无线信道） 移动通信中信道的特殊问题: 多卜勒频移： 在高速移动情况下接收，还要考虑多卜勒 频率的影响。 在城市环境中，移动情况下的无线传输信道 的传输特性是十分恶劣的。 定义：移 动 体 运 动 引 起 接 收 信 号 的 频 率 的 变 化 即 多 卜 勒 频 移 ：fd=fmcosθ 式 中 fm=v/λ； v： 与 车 速 和 载 波 频 率 有 关 ， 所 以 车 速 越 快 ， 多 卜 勒 频 移 越 大 。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.3 通信系统的信道（有线信道与无线信道） 移动通信中信道的特殊问题: 多 卜 勒 频 移 与 频 域 扩 散： 　　移 动 台 往 往 处 于 移 动 载 体 之 内 ， 移 动 载 体 的 运 动 将 叠 加 在 电 波 的 传 播 上 。 因 此 ， 到 达 接 收 端 的 信 号 附 加 有 移 动 载 体 运 动 的 变 化 量 ， 如 图： 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 基带信号传输 定义： 称直接表示原始信息的电信号为基带信号; 直接传送基带信号称为基带信号传输。 电话电缆可传输电话基带信号; 视频电缆可传输电视基带信号。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 基带信号传输 信号频带：在通信系统中被传输的信号，一般情况下都不是单一频率的信号，而是含有一定频率范围内的各频率分量。而它所占有频率范围的大小，则称为这个信号所占有的频带宽度。 举例： 对电话来说，它强调可懂度，而不要求音色等。 国际规定电话信号的频带是300～3400Hz。 在通信系统中，规定一路电话信号所占的带宽为4kHz; 又如，我国采用的电视图象信号的频带是0～8MHz等; 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 载波信号传输 当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时，可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作频率范围内。 例如，为了实现中波广播可以利用调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率附近。 这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 调制：使消息载体的某些特性随消息变化的过程 调制的功能 1、频率变换； 2、实现信道复用； 3、提高抗干扰性； 调制的分类： m(t)：源信号，也成为调制信号； C(t)：载波信号； Sm(t)：已调信号； 调制系统模型 本部电子信息9.5(1周) 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 调制 调制的分类： 1.按信号m(t)的不同分： 模拟调制，特点：m(t) 是连续信号。 调制系统模型 调制 调制的分类： 1.按信号m(t)的不同分： 　　模拟调制，特点：m(t) 是连续信号。 　　数字调制，特点：m(t) 是数字信号。 2.按载波信号c(t)不同分： 　　连续波调制，特点：c(t) 连续，如 c(t)=cosωct； 　　脉冲调制，特点：c(t) 为脉冲，如周期矩形脉冲序列。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 调制 调制的分类： 3.按调制器功能的功能分： 调制系统模型 调制 调制的分类： 3.按调制器功能的功能分： 　　幅度调制，特点：用m(t)改变c(t)的幅度，如AM，DSB，SSB，VSB。　 　　频率调制，特点：用m(t)改变c(t)的频率，如FM。 　　相位调制，特点：用m(t)改变c(t)的相位，如PM。 4.按调制器传输函数来分： 　　线性调制，特点：调制前、后的频谱呈线性搬移关系。 　　非线性调制，特点无上述关系，且调制后产生许多新成份。 理工电子信息3-4 9.4(周1) 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 载波信号传输 举例：三种调幅信号 设调制信号是单频正弦信号： 这是标准调幅波 正弦AM。 是调幅度。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 载波信号传输 举例：三种调幅信号 把载波抑制掉，是抑制载波调幅波 scAM。 理工电子信息1-29.4(1周) 设调制信号是方波信号（0~1v），则是幅度键控调幅波 ASK。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.4 通信系统中的信号 信道复用 由于一个实际信道可用的通频带往往比一路基带信号所占有的频带宽得多，为了充分利用信道，需要将多路基带信号合成群路信号在信道中传输。在接收端再将群路信号分解为各基带信号。 根据复用方式不同，可分为频分复用、时分复用和码分复用、波分复用等。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 器件更新 电子三极管 : 稳定，功率大,启动慢; 用于电视广播方面 放大电路; 晶体三极管: 节约电能，体积较小; 集成电路: 体积更小，重量轻，寿命长; 数字化（方向）手机，数字电视; 一般市场上为数字处理电视而非数字电视 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电通信过程 一个导体如果载有高频电流，就有电磁能向空间辐射。电磁能是以波的形式向外传播的，称为电磁波。 高频率的电流称为载波电流或简称载波；这种频率称为载波频率或射频。 载有载波电流，使电磁能以电磁波形式向空间发射的导体，称为发射天线。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电通信过程 发送：如果设法用电报或电话信号控制这载波信电流，则这电磁能中就含有所要发送的电报或电话信息，这就是无线电信号的发送过程。 接收：在接收端，首先由接收天线将收到的电磁波还原为与发送端相似的高频电流，然后经过检波，取出原来的电极或电话信号。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号的产生与发射 振荡器： 1.直流能量→交流能量; 产生高频信号，是无线电发送设备的基本单元; 振荡器 直流电源 电键 i 发射天线 （a）方框图 1.直流能量→交流能量; 2.为了提高振荡器的频率稳定度和增加输出功率，在振荡器之后往往还要加缓冲级与放大级 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号的产生与发射 无线电报发射机原理 为了发送电报信号，可以加一个电键来控制供给振荡器的直流电源，如图（a）所示的无线电波发射机方框图; 振荡器 直流电源 电键 i 发射天线 （a）方框图 电源接通时: 振荡器发生高频电流i； 电源断开时: 振荡器没有高频电流送出; 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号的产生与发射 无线电报发射机原理 这样，就得到如图（b）所示的高频电流波形。高频电流送至发射天线，转变为电磁波发射出去。这电磁波中包含了所要传送的电报信号。 时间 (b) 发射电流波形与代表的电报符号 2019/4/13 通信电路原理

振荡器的遥控无线电发射机方框图 通信电路原理 振荡器 缓冲级 放大级 强放级 键控管 直流电源 电键 i 提高带载能力 提供能量 电流放大器 注：为了提高振荡器的频率和增大输出功率在振荡器后加缓冲级和放大级 2019/4/13 通信电路原理

调幅发射机方框图 缓冲级 倍频器 放大级 调制器 功率 放大器 主振荡器 低频 功放 放大 功放推动 注：高频部分一般包括主振荡器（简称主振），缓冲放大（简称缓冲），倍频器（不一定要），中间放大，功放推动级与末级功放（受调放大）； 主振器：产生频率稳定的载波，提高频率稳定度，一般采用石英晶体振荡器，并加有缓冲级以减弱后级对主振器的影响； 倍频器：是频率提高到所需的数值； 2019/4/13 通信电路原理

调幅发射机方框图 通信电路原理 注： 若干级放大器：逐步提高输出功率； 攻放推动级：将功率提高到能推动末级功放的电平； 缓冲级 倍频器 放大级 调制器 功率 放大器 主振荡器 低频 功放 放大 功放推动 注： 若干级放大器：逐步提高输出功率； 攻放推动级：将功率提高到能推动末级功放的电平； 末级功放：将输出功率提高到所需的发射功率电平，经过发射天线辐射出去。 2019/4/13 通信电路原理

调幅发射机各处波形示意图 通信电路原理 波形2 波形3 缓冲级 倍频器 放大级 调制器 主振荡器 低频 功放 放大 功放推动 功率 放大器 波形1 缓冲级 倍频器 放大级 调制器 功率 放大器 主振荡器 低频 功放 放大 功放推动 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号接收 最简单的接收机（检波器） 通信电路原理 检波器 电磁波 接收天线 听筒（耳机） 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号接收 直接放大式接收机 接收天线 电磁波 高频小信 号放大器 电源 供给 检波器 低频 放大器 扬声器 缺点：对于不同的频率，接收机的灵敏度和选择性变化较剧烈，而且灵敏度因为受到高放不稳定的影响，不能过高。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 无线电信号接收 超外差式接收机方框图 通信电路原理 高频 放大 混频器 中频 解调器 低频 输入 回路 自动 增益 控制 本地 振荡器 波形4 波形6 波形7 波形5 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 发送与接收设备小结： 发送与接收设备中，产生频率变换的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。 接收机要有足够高的灵敏度（接收弱信号的能力）和足够高的选择性（区分不同已调信号的能力）。 超外差接收原理：接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大，高增益高稳定的中频放大器容易实现。 　中波调幅广播中频是 465KHz。电视图象信号的中频是 38MHz。 2019/4/13 通信电路原理

1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 发送与接收设备小结： 自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的时候，接收机能得到相差不多的信号。 由于是采用无线调制传输，所以在发射机端有调制过程，在接收机端有解调制过程 2019/4/13 通信电路原理

1.2 信号传输的基本问题 1.2.1 信号通过线性系统 在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制电路等。 理想线性系统的幅度频率特性: 相位频率特性为线性函数即在本例中， K= 若线性系统的特性不是理想的，则会产生信号的波形失真，但不会产生新的频率分量，这种失真称为线性失真。 9.8本部电子信息 2019/4/13 通信电路原理

1.2 信号传输的基本问题 1.2.2 信号通过非线性系统 在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、及各种调制、解调器等。电路种类与形式很多，应用很广泛。因此，研究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中是很重要的。 信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量。 例：设非线性输出输入特性是: 设： 则 中有： 直流分量; 基波分量和谐波分量： 组合频率分量： 2019/4/13 通信电路原理

1.2 信号传输的基本问题 1.2.3 干扰 信号在传输过程中，不可避免地会受到各种无用信号 的干扰，这些干扰是限制通信系统性能的主要因素。 热噪声：自由电子的无规则热运动与晶格碰撞，产生热噪声。存在于所有的电子器件和传输信道中。 互调干扰：我们利用器件的非线性，产生需要的频率分量，但是同时也会产生不需要的频率分量，若滤除不干净就会形成干扰。 串话噪声 脉冲噪声 2019/4/13 通信电路原理

1.3 通信电路的基本形式及它们之间的联系 抽样信号 抽样数据电路 模拟电路 数字电路 抽样电路 编码器 滤波器 解码器 模拟信号输入 模拟信号输出 数字信号 《通信电路原理》(2000.9~2000.12) 2019/4/13 通信电路原理

1.3 通信电路的基本形式及它们之间的联系 模拟电路： 抽样数据电路： 输入输出皆是模拟信号，处理的也是模拟信号。 电路特性可用代数方程或微分方程表示，求解用拉氏变换。 抽样数据电路： 输入输出皆是离散的时间序列信号。 电路特性可用差分方程表示，求解用 Z 变换 模拟积分：ＲＣ积分器； 抽样数据积分器：延时电路，相加器和乘系数电路；　　 2019/4/13 通信电路原理

1.3 通信电路的基本形式及它们之间的联系 数字电路： 数字电路处理的是数字信号; 模拟信号经时钟信号抽样，得抽样信号; 抽样信号经量化，编码就得数字信号; 2019/4/13 通信电路原理

小结 1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信系统的组成 1.1.2 通信系统的基本特性 1.1.3 通信系统的信道 1.1.4 通信系统中的信号 1.1.5 通信系统中的发送与接收设备 1.2 信号传输的基本问题 1.2.1 信号通过线性系统 1.2.2 信号通过非线性系统 1.2.3 干扰 1.3 通信电路的基本形式 2019/4/13 通信电路原理