第一章 绪论(高频电子技术)
高频电子线路第一章绪论PPT
由于要传输的信息种类多样，其对 应的基带信号特性各异，这些基带信 号往往并不适合信道的直接传输。
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4、传输信道
• 信号从发送到接收中间要经过传输信 道，又称传输媒质。不同的传输信道 有不同的传输特性。如电缆、光缆、 无线电波等。
• 根据传输媒质的不同，可以分为两大 类：有线通信：双绞线、同轴电缆、 光缆 无线通信：自由空间
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线性电路是用线性代数方程、线性 微分方程或线性差分方程来描述。
非线性电路是用非线性代数方程、 非线性微分方程、非线性差分方程 来描述的。
本课程主要研究高频、模拟、非线 性、时变电子线路。
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1.2 线性与非线性电子线路
线性电路与非线性电路的特点： 第一，非线性电子线路不具有叠加性和均 匀性，不适用叠加定理。 第二，在稳定状态之下，非线性电子线路 输出变量中包含有输入变量中不具有的频 率成分。（下图） 第三，处于非线性状态工作的有源器件， 它们的输出响应与器件工作点的选取和输 入信号的大小有关。（下一页）
信号源
发送设备
传输信道
收信装置 下一页
接收设备
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2、信号源
• 在实际的通信电子线路中传输的是 各种电信号，为此，就需要将各种 形式的信息转变成电信号。
• 常见的信号源有： 话筒 摄像机 各种传感器件 返回
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3、发送设备
返回
• 发送设备的作用：
将基带信号变换成适合信道的传输 特性的信号。
• 对基带信号进行变换的原因：
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高频通常指频率在300kHz~300MHz的 范围，广播、电视、短波通信、移动通 信等无线电设备都工作在这个频率范围 之内。 微波泛指频率高于300MHz以上的范围， 卫星电视、微波中继通信、雷达、导航 等设备都工作在这个频率范围。
第一章绪论_高频电子线路
适合频率f： 30MHz以上
(波长λ为10m以下) 的超短波。
■ 特点：这种传播的距离只限制在视距范围内 （也叫视距传播） 增高天线可以提高直线传播 的距离。
高频电子线路
通信卫星
高频电子线路
四、总结
1. 决定无线电波传播方式的关键是无线电信号的频 率（波长）； 2. 长波信号以地波传播为主； 3. 中波和短波信号可以用地波和天波两种方式传播， 而中波以地波为主，短波以天波为主； 4. 频率较高的超短波及其更高频率的无线电波，主 要沿空间直射传播。
低频电 压放大
低频功 率放大
本机 振荡
fL
超外差式用混频、本机振荡器、中频放 大器代替了直接放大式的高频放大器。
高频电子线路
2. 混频器的作用
高频电子线路
3. 混频（变频）的原因
直接放大式接收机中，要求高频放大器带宽较宽（如中波调幅广播 535Hz~1605kHz），而放大器难以做到在整个带宽内放大效果均 理想；中频放大器的中心频率fI不变，故整个接受范围内，效果均 比较理想。 当放大倍数要求高时，需要多级放大器，但直接放大式接收机中多 级串联会影响带宽。
高频电子线路
第一节 高频电子线路课程中的基础知识
三、研究对象 通信系统中的发送设备和接收设备的各种高频功能电路 的功能、原理和基本组成。
四、研究范畴 1. 频率范围：本课程所讨论的频率范围是几百KHz ～几百MHz 2. 工作任务：能够完成的信号传一节 高频电子线路课程中的基础知识
五、研究意义
1.
高频电子线路是现代通信设备中的重要组成部分
1887年，德国科学家赫兹证明了无线电波的存在； 1895年，意大利马可尼完成了30米的无线电通信试验； 1920年，美国第一个商业广播电台开始播音； 1930年，英国实现了电视图像和声音同时发播； 1980年，无线电话； 1990年，GPS； 当今，移动通信、无线局域网、无线通信、射频标签等渗透 到生活的方方面面，成为不可或缺的工具。
《高频电子技术(第2版)》电子教案 课程思政PPT 第 1 章 绪 论
通信与通信系统 无线电波段的划分与无线电波的传播 非线性电子线路的基本概念 思政目标：中国精神是兴国强国之魂 本章小结
1.1通信与通信系统
主要要求：
掌握通信系统的基本组成及各组成部分的作用 了解调幅广播通信系统的基本组成及各组成部 分的作用 了解数字通信系统的基本组成及各组成部分的 作用 理解通信系统中为何要采用调制技术
数字调制：用数字基带信号对高频正弦波进行的调制
用数字基带信号去控制高频信号的振幅，称为振幅键控 ASK 频率，称为频率键控 FSK 相位，称为相位键控 PSK
数字通信系统抗干扰、抗噪声能力强，易利用计算机进 行处理。
六、通信系统的基本单元电路
高频小信号放大电路、高频功率放大电路、振荡电路、
调制电路、解调电路、混频器、倍频器、低频放大电路
模拟通信系统 数字通信系统 广播通信系统 电视通信系统
接收者 如电话 接收者 如广播、电视 接收者 如对讲
一、重精神是中华民族的优秀传统
道德理想，也称人格理想，指人们在做人方面所向往和追求 的目标。道德与信念密切相关，它是靠内在的信念和社会舆 论来维系的，人的良心就是一种道德信念的形式。一个人认 为自己应具有什么样的道德品质，形成什么样的人格形象， 学习什么样的理想人格，这是人们在道德修养方面的理想追 求。追求高尚的理想人格，使自己富有人格的魅力，成为一 个为社会所需要、为他人所喜欢的人，既是事业成功的关键， 又是生活幸福的根本。
一、通信系统的基本组成
通信： 发送者与接收者之间的信息传递 通信系统：利用电信号或光信号实现信息传递的系统
信源
已调信号
调制 (高频信号) 解调
输入 发送 变换器 设备
信道
接收 设备
高频电子线路第 1 章 绪论PPT课件
中、短波广播和电视的高频图像信号都是调 幅波。
2）若用基带信号去改变高频载波信号的频 率，则称为频率调制，简称调频，用符号FM 表示。调频获得的已调波称为调频波。
调频广播和电视的高频伴音信号都是调频波。
形式的信息。 6.接收者：
信息的最终接受者
1.1.2 无线电发送与接收设备
1．无线电调幅广播发送设备 发送设备通常由高频、低频、电源
和天线四部分组成。 组成框图如图1-2所示。
图1-2 无线电调幅广播设备组成框图
1．无线电调幅广播发送设备
高频部分：包括主振荡器、倍频器、电压放大器、 末级功率推动和末级功放（调制器）。
主振荡器的作用是产生频率稳定的高频振荡，现 多采用石英晶体振荡器。
用倍频器来提高频率。 电压放大器放大后以达到推动末级功放的电平。 末级功放（调制器）是将输入的高频载波信号和 基带信号（低频调制信号）变换成高频已调信号，并 以足够大的功率输送到天线。
低频部分： 包括送话器、低频电压放大器、低频功率放
不同频率信号的传输特性也是不相同的。
5. 接收设备: 作用与发送设备相反。 由信道传输过来的已调信号由接收设备取
出并进行处理，得到与发送端相对应的基带信 号（这一过程称为“解调”）。
即：把高频振荡信号转换成原始电信号。
5. 输出变换器: 作用与输入变换器相反。 将基带信号经输出变换器即可复原成原来
➢ 如何“卸载”信号——解调 什么是解调？
从高频已调波信号中“卸载”调制（基带）信号的 过程。 解调的三种方式 ①对调幅波（AM）的解调——检波 ②对调频波（FM）的解调——鉴频 ③对调相波（PM）的解调——鉴相
高频电子技术
第1章 高频电子技术概论
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高频电子技术课程是结合无线电通信方式 高频电子技术课程是结合无线电通信方式 讨论无线电接收和发送设备中各单元高频电子 线路的组成、工作原理及工程分析计算。 线路的组成、工作原理及工程分析计算。 高频电子线路是针对传输、处理频率高于 高频电子线路是针对传输、 3MHz信号的电路，又称射频（RF）电路。主 信号的电路， 射频（ ）电路。 信号的电路 又称射频 要应用于无线电通信系统。 要应用于无线电通信系统。
第1章 高频电子技术概论
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射线
(a) 电离层
(b)
对流层
(c)
(d)
无线电波的主要传播方式 无线电波的主要传播方式 （a） 直射传播 （b） 地波传播 （c） 天波传播 （d） 散射传播 ） 直射传播; ） 地波传播; ） 天波传播; ）
第1章 高频电子技术概论
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接收设备：一般采用超外差的形式。 接收设备：一般采用超外差的形式。主要特点就是由频率固 定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。 定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。 当信号频 率改变时, 只要相应地改变本地振荡信号频率即可。 率改变时 只要相应地改变本地振荡信号频率即可。 接收设备主要完成选频、放大和解调（ 接收设备主要完成选频、放大和解调（已调波 调制波）。 调制波）。 信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器， 信宿：还原成原传送的信号的终端设备，如扬声器，显示器 等。
第1章 高频电子技术概论
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1.1 无线电通信发展史
电磁学的发展以及电子技术的发展推动着无线电 通信的发展： 通信的发展：
古代的烽火 近代的旗语 电磁波 传送信息 19世纪电 世纪电 磁学理论 1864麦克斯韦 麦克斯韦 电报（ 莫尔斯） 电报（1837莫尔斯） 电磁场方程 莫尔斯 电话（ 贝尔） 电话（1876贝尔） 贝尔 1887赫兹证明 赫兹证明 电磁波的 存在
高频电子技术第1章.ppt
筒所产生的微弱信号，即基带信号，并将其送入振幅调制器。
然后，振幅调制器将输入的高频载波信号和低频调制信号变
换成高频已调信号，即高频载波频率信号被基带信号调制。
最后再经功率放大器放大，获得足够的发射功率，作为射频
信号发送到空间。载波频率处在适合无线信道传播的频率范
围内。
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1.1 通信与通信系统概述
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1.1 通信与通信系统概述
通信系统中的信道是信号传输的通道，也就是传输媒介， 不同的信道有不同的传输特性。为了适应信道对要传输信号 的要求，就必须将已获取的基带信号再做变换，这就是发送 变换设备的作用。发送设备将基带信号经过调制等处理，并 使其具有足够的发射功率，再送入信道，实现信号的有效传 输。常见的信道通常有光信道和电磁信道两类。人们通常将 电磁信道分为无线信道和有线信道两类:无线信道是指无明显 边界的电波传播空间，如无线通信的空间信号通路;有线信道 是针对边界明显、空间范围相对较窄的信号传播通路，如有 线通信用的架空明线、同轴电缆、视频电缆和波导管等。
1.4 实训1：函数信号发生实验
外接电容C可由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B 的阈值分别为总电源电压(指UCC+UEE)的2/3和1/3 。恒流源I2 和I1的大小可通过外接电阻调节，但必须I2 > I1 。当触发器的 输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I1给C充电，它的两 端电压UC随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比 较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高 电平，恒流源I2接通，由于I2 > I1(设I2 =2 I1 )I2将加到C上进行 反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压UC又转 为直线下降。
高频电子技术思考题答案.doc
高频电子技术思考题答案第一章 绪论1.1、无线发射电路的天线被制作在印制电路板上，能向外发射无线电波，在印制电路板上还有许多印制的导电连接线，这些导线也会向外发射无线电波吗？答：为了将正弦振荡形成的电磁能量尽可能多地向外传播出去，以便实现信号的无线传输，可以采取多种办法，例如将电容器两极板之间的距离拉大，如图1.8(b)所示，电磁波就容易发射出去；也可以将电感制成图1.8(c)所示的形状，电磁波也容易发射出去。
门铃电路印制电路板如1.9所示，由图可以看出，振荡电路中的电感L 1即被印制成图1.8(c)所示的形状，它电容C 1组成LC 谐振电路，既起着选频的作用，同时又起向外发射无线电信号的作用，这样的部件，称其为“天线”。
印制电路板上印制的导电连接线则起不到这种作用。
1.2、无线电波的传播有哪几种方式？答：地表波传播、空间波传播、天波传播、散射传播和地空传播等5种1.3、无线电频率资源有哪些特点？为什么要进行无线电管理？答：无线电频率资源具有以下四个特性：（1）有限性，（2）非耗竭性，（3）排他性，（4）易受污染性。
由于无线电频率资源的上述特性，国际社会和任何国家都必须对它进行科学的规划、严格的管理。
按照现有的法规，无线电管理的内容主要包括以下几个方面：（1）无线电台设置和使用管理（2）频率管理（3）无线电设备的研制、生产、销售和进口管理（4）非无线电波的无线电辐射管理1.4、已知一无线电波的频率是433MHz ，求其波长，这种无线电波能利用其电离层反射实现远距离传输吗？答：该无线电波在真空中的波长m c 693.010433/103/68=⨯⨯==νλ，按空间波模式传播，不能利用电离层反射来实现远距离传输。
1.5、无线电广播中的中波段，其电波是依靠什么方式传播的？答：中波段的频率在300～3000kHz 之间，以地波传播方式为主。
1.6、要实现地面与空间站的无线通信，应选用哪个频段？答：选用高于几十兆赫的VHF 、UHF 和SHF 频段无线电波。
高频电子技术-1、概述
第一章 绪论
1.5 非线性电路的基本概念
第一章 绪论
• 非线性元器件
• 1.5 非线性电路的基本概念
电子元器件按工作特性分为线性元器件和非线性元器件 两种。非线性元器件和线性元器件主要差别在于其工作特性
是非线性的，它的参数不是一个常数，它的参数和外加电压
或通过的电流大小有关。各种二极管、晶体管等电子器件都 是非线性器件，而常见的电阻器、平板电容和空心电感线圈 等都是线性器件。
第一章 绪论
• 3) 三种调制方式
•
振幅调制：用基带信号去改变高频振荡信号的 振幅，则称为振幅调制，简称调幅（AM）。调 幅获得的已调波称为调幅波。
•
频率调制：用基带信号去改变高频振荡信号的 频率，则称为频率调制，简称调频（FM） 。调 频获得的已调波称为调频波。
•
相位调制：用基带信号去改变高频振荡信号的 相位，则称为相位调制，简称调相（PM）。调 相获得的已调波称为调相波。
课堂练习三 解答
3. 中波广播波段的波长范围为187~560米,问其波 率范围为? 解：∵频率ƒ 等于光速C除以波长λ,即 ƒ＝C∕λ, 则： 8 10 ∕560≈536 KHz λ＝560米时， ƒ ＝ 3× 8 λ＝187米时，ƒ ＝ 3× 10 ∕187≈1604 KHz 答：波率范围为536 KHz ～1604 KHz。
第一章 绪论
• 1.1 高频电子技术概述 • 1.1.1 通信发展简史
• 通信的目的：就是传递信息，把信息从一地 传向另一地 • 通信手段：有线通信-无线电通信 • 现代通信是：用电信号来完成信息传递的过 程 • 高频电子技术的研究对象主要是：无线电发 送与接收设备的有关电路的原理、组成与功 能。
本课程主要是研究通信系统中共用的基 本单元电路，其内容包括高频小信号放大器、 高频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调 电路、混频电路、反馈控制电路等。除了高频 小信号放大器为线性电路，其余都属于非线性 电子线路。因此要注意以下几点： 1）非线性电子线路分析的复杂性； 2）非线性电子线路种类和电路形式的多 样性； 3）非线性电子线路具有很强的实践性。
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高频电子技术
第一章绪论
§1.1 无线电通信发展简史
信息传输是人类社会生活的重要内容。
（P1）
1．19世纪电磁学理论与实践有了坚实的基础后，人们开始寻求快速远距离通信的手段。
2．1837年，莫尔斯发明了电报，创造了莫尔斯电码。
3．1876年，贝尔发明了电话，实现了语音通信，将语音信号转变为电能沿导线传送。
电报和电话都是沿导线传输信号的，能否不用导线传送信号呢？
4．1864年，英国物理学家麦克斯韦发表了“电磁场动力理论”，证明了电磁波的存在，为无线电的发明奠定了理论基础。
5．1887年德国物理学家赫兹证实了电磁波是客观存在的：电磁波在自由空间的传播速度与光速相同，并能产生反射、折射、驻波等与光波性质相同的现象。
从此以后，科学家开始研究如何利用电磁波传输信息，这就是无线电通信。
6．意大利的马可尼，1895年首次在几百米的距离用电磁波进行通信成功，1901年首次完成了横跨大西洋的通信。
从此，无线电通信进入了实用阶段。
7．之后随着电子管、晶体管和集成电路等电子技术的发展，无线电通信技术也进入了无线电电子学时代。
高频电子线路涉及的单元电路，都是从传输和处理信息出发的。
§1.2 无线电信号传输原理
1.2.1 传输信号的基本方法（P2）
一、有线电报
图1.2.1（P3）
按下电键：电路闭合产生电流，电磁铁将水平杆吸合；
松开电键：电路断开，电磁铁松开水平杆；
控制电键按下的时间长短，从而得到不同的电流波形，这可以用听到的“滴”（点）“答”（划）声来表示。
二、有线电话
声音包含许多不同的频率分量，声音的波形可以用傅里叶级数分解成不同频率的正弦波分量。
将声音转变为电能，则代表电能的电流或者电压应该具有声音中包含的各种频率分量，且具有一定的对应关系：振幅之间比例相同、频率分量之间的相位关系相同。
话筒：产生音频电流，是声能变电能的工具。
听筒：将音频电能变为原来的声音。
三、无线电
麦克斯韦和赫兹证明电能可以在空间以电磁波的形式传输。
一个导体如果载有高频电流，就有电磁能向空间辐射。
这种能量以波的形式向外传播，称为电磁波。
高频率的电流——载波电流，简称载波。
这种频率称为载波频率或射频。
使电磁能以电磁波形式向空间发射的导体——发射天线。
无线电通信的过程： 发送：用信号（电报、电话）控制载波电流，则载波电流和电磁波中就包含了信息，然后将电磁波通过天线发送出去。
接收：接收天线将接收到的电磁波还原为高频电流，经过检波，取出原信号。
1.2.2 无线电信号的产生与发射（P4） 振荡器：在无线电通信中用来产生高频电流，实现直流电能向交流电能的转换。
一、无线电报
图1.2.4（P5）：用电键控制振荡器的直流电源，电源接通——产生高频电流，电源断开——不产生高频电流。
增加稳定度和输出功率的改进：增加缓冲级和放大级，电键控制振荡器以后的某一级（电键控制键控管，由键控管控制发射机中的电流通断）。
二、电话 把声音信息（电流）加入到高频电流（载波）上的过程——调制。
调制方法有两种：
1．连续波调制： 载波电流)sin(ϕω+t A 中的三个参数分别进行改变，就实现了三种连续波调制：调幅（AM ）、调频（FM ）、调相（PM ），其中调频和调相统称为调角。
2．脉冲调制：
实际上是一种数字调制方式，用来调制数字信号。
三、调幅发射机
图1.2.8（P7）
1．电源
2．高频部分： 主振荡器（主振）：石英晶体振荡器，产生稳定的载波。
缓冲放大器（缓冲）：调节输入输出阻抗，削弱前后级之间的影响。
倍频：加入若干级倍频，提高载波频率。
放大器（中间放大）：加入若干级放大器，提高输出功率。
功放推动级：将功率提高到能推动末级功放的电平。
末级功放（受调放大器）：将输出功率提高到所需的发射功率电平，经天线辐射出去。
3．低频部分： 话筒 低频低压放大级 低频功率放大级 末级低频功率放大级（调制器）
1.2.3 无线电信号的接收 解调：用接收天线将收到的电磁波转变为已调波电流，然后从已调波电流中检出原始信号。
1．直接放大式接收机：图1.2.10（P8） 将接收的高频信号直接放大后再检波。
高频小信号放大器：接收的电磁波很微弱，因此这部分用来提高接收机的灵敏度。
问题：直接放大接收到的高频信号，由于接收机的灵敏度在不同频率差异很大，会引起信号的不稳定。
改进：超外差式接收机
2．超外差式接收机：图1.2.11（P9）
变频器：由本地振荡器和混频器组成，本地振荡器和混频器往往共用一个电子器件。
中频放大器：将混频后固定频段的信号进行放大。
与接收的载波频率无关。
例：手机，收发集成在一个机器内，工作于微波波段，信号直线传播，覆盖区域不大，因此需要多个基站，组成蜂窝式无线电话。
§1.3 通信的传输介质
一、有线通信
1．双线对电缆（双绞线）：网线
2．同轴电缆：电视信号线
3．光纤
二、无线通信
根据传播途径划分为：地波和天波
1．地波
地面波：电磁波沿地面传输。
频率越高，地面波损耗越大。
适用于长波和超长波。
特点是地面导电性能在短时间内变化不大，因此传播特性稳定可靠。
空间波：接收点的电磁波由直射波和地面反射波合成。
在超短波波段，电磁波频率很高，地面衰减极大，天波会穿透电离层，这时采用
空间波通信方式，只能限于视线距离范围内。
2．天波
经过离地面100km至500km的电离层反射，传送到接收点的电磁波。
电离层：（P11）
频率越高，电离层吸收的能量越小，反射和折射的就越多。
因此天波宜于采用较高的频率。
但频率过高，电磁波会穿透电离层，因此，可供采用的频率也不能过高，一般限于短波波段。