通信电子线路(严国萍版) chapter4 非线性电路分析基础-文档资料
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严国萍通信电子线路第一章通信系统导论

§1.5.2 软件无线电
软件无线电的特点:
1. 具有完全的可编程性
通过安装不同的软件来实现不同的电路功能, 包括工作模式,系统功能,扩展业务等。 2. 软件无线电基于DSP技术 系统所需要的信号处理工作有变频、滤波、调 制解调,新到编译码,借口协议与信令处理, 加解密、抗干扰处理,以及网络监控管理。
§1.4 数字通信系统
1. 振幅键控(Amplitude-shift keying)(ASK) 载波振幅受基带控制 2. 相位键控(Phase-shift keying)(PSK) 载波相位受基带信号控制,当基带信号p(t)=1时, 载波起始相位为0,当p(t)=0时,载波起始相位 为π 3. 频率键控: (Frequency-shift keying)(FSK) 载波频率受基带信号控制,当基带信号p(t)=1时, 载波频率为f1,当p(t)=0时,载波频率为f2。
§1.5.2 软件无线电
进入90年代后,通信界开始了一场新的无线电革命,即从 数字化走向了软件化,软件无线电技术(Software Radio) 应运而生。支持者称革命的是多种技术的综合,包括多频 段天线和RF变换宽带A/D/A转换,完成IF、基带、比特流处 理功能的通用可编程处理器等。软件无线电最初目的是满 足军用通信中不同频段,不同信道调制方式和数据方式的 各类电台之间的联网需要,因为它可以很容易的解决各种 接口标准之间的兼容问题,使得它的优越性很快得到商用 通信的青睐,并且在个人移动通信领域发展迅速。软件无 线电是特指具有用软件实现各种功能特点的无线电台(如 移动通信中的移动电话机、基站电台、军用电台等),它 主要由低成本、高性能的DSP芯片组成。规范的软件无线电 典型结构如下图所示。
2、波形表达方式
3、频域表示法
电子线路,非线性部分共23页文档

②短波、靠电离层传播 1m 0 — 2m 00
f 15k 0H 0— z30MH
③超短波、沿空间直线传播
λ<10m f>30MHz ④表0-1无线电波的频(波)划分
4.载波调制方式 ①什么叫调制—由携有信息的电信号去控制 高频振荡信号的某一参数,使该信号按照电 信号的规律而变化的一种处理方式; ②调制信号—携有信息的电信号; ③载波信号—未调制的高频振荡信号; ④已调波—经过调制后的振荡信号; ⑤振幅调制—(调幅)—受控的参数是高频 信号的振幅,相应的已调波信号称为调幅波 信号;
定义:当器件两端加上余弦电压 VVmcots时,器 件电流由于非线性所致为非线性函数,其傅立叶
展开式为:
i I 0 I 1 m co t I 2 m s c2 o t s
(0-2-3)
则平均电导就是基波电流振幅与外加电压振幅
的比值。
gav Q,Vm
I1m Vm
注: g av 是 ( V Q 或 I Q )和 V m 的非线性函数。
4.中频放大器—放大固定中频调幅信号。
5.振幅检波器—实现解调,将中频调幅信号变换 成反映传送信息的调制信号。
6.低频放大器—由小信号放大及功率放大器组成, 放大调制信号,问扬声器提供所需的推动功率。
0-2非线性器件的基本特点
一.线性器件特性的参数
1.直流电导(静态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流) g0 p7图0-2-1
定义:伏安特性曲线上任一点与原点之间连线
3.调制信号放大器(低频放大器)—前几级为低 频小信号放大器,用来放大微音器(话筒) 变换来的电信号,后几级为功放,用来提供 足够功率的调制信号。
4.振幅调制器—实现调制功能将输入的载波信号 和调制信号变换为所需的调幅波信号,然后 加到发射天线上去。
f 15k 0H 0— z30MH
③超短波、沿空间直线传播
λ<10m f>30MHz ④表0-1无线电波的频(波)划分
4.载波调制方式 ①什么叫调制—由携有信息的电信号去控制 高频振荡信号的某一参数,使该信号按照电 信号的规律而变化的一种处理方式; ②调制信号—携有信息的电信号; ③载波信号—未调制的高频振荡信号; ④已调波—经过调制后的振荡信号; ⑤振幅调制—(调幅)—受控的参数是高频 信号的振幅,相应的已调波信号称为调幅波 信号;
定义:当器件两端加上余弦电压 VVmcots时,器 件电流由于非线性所致为非线性函数,其傅立叶
展开式为:
i I 0 I 1 m co t I 2 m s c2 o t s
(0-2-3)
则平均电导就是基波电流振幅与外加电压振幅
的比值。
gav Q,Vm
I1m Vm
注: g av 是 ( V Q 或 I Q )和 V m 的非线性函数。
4.中频放大器—放大固定中频调幅信号。
5.振幅检波器—实现解调,将中频调幅信号变换 成反映传送信息的调制信号。
6.低频放大器—由小信号放大及功率放大器组成, 放大调制信号,问扬声器提供所需的推动功率。
0-2非线性器件的基本特点
一.线性器件特性的参数
1.直流电导(静态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流) g0 p7图0-2-1
定义:伏安特性曲线上任一点与原点之间连线
3.调制信号放大器(低频放大器)—前几级为低 频小信号放大器,用来放大微音器(话筒) 变换来的电信号,后几级为功放,用来提供 足够功率的调制信号。
4.振幅调制器—实现调制功能将输入的载波信号 和调制信号变换为所需的调幅波信号,然后 加到发射天线上去。
电路分析基础第四章4-4,5,6

例 例4-6-2 如图所示电路,试问当电阻 R 等于何值时?它可获
4 6
得最大功率, 最大功率等于多少。
2
i
2 2
2i 4 I
4i
U
解:
Uoc = 2i-2i+6 = 6V
R0
R R0 4Ω
Uoc
R
P
UOC 2
62
4R0 4 4
2.25W
4i 2I 8i 0
2i 6I 10i U
dP dRL
d dRL
(
uS2 RL RS RL
)
2
uS2
(
RS
RL )2 2RL (RS ( RS RL )4
RL
)
uS2 ( RS (RS
RL ) RL )3
0
RS RL 0, RL RS
最大功率传递定理的表述
若一个实际电源模型为一个可变负载电阻RL提供
能量。只有当负载电阻RL等于电源内电阻Rs时,负
Uoc' R 0 'R 3
R 3 rm R 0 'R 3
Uoc'
I sc
R
R3 3 (R
rm 0 'rm
)
U
oc
'
R0
Uoc I sc
R 3 (R 0 'rm ) R0 'R 3
I2
U2 Uoc R0 r0 R2
(R0'R3 )U2 (R 3 rm )Uoc' R3 (R0'rm ) (r0 R2 )(R 0'R3 )
I a 3I1 6I3 I1 2I3
I 6Ω
8 3
A
通信电子线路 第二章通信电子线路基础

调节因子。定义为接入部分的相应阻抗与振荡回路中相 应总阻抗之比 .
0 < p≤1
第二章 通信电子线路基础
一. 常见抽头振荡回路(LC并联回路)
第二章 通信电子线路基础
二. 阻抗的电感抽头接入
阻抗的电感抽头接入回路的电路及其等效电路有 以下形式:
1.电感抽头接入回路L1与L2间无互感
(a)电路
(b)等效电路
2.电容的转换
C'=p2C
(2-13)
第二章 通信电子线路基础
3.电源的转换
(1)电压源的转换
US'=US/p
(2-14)
(2)电流源的转换
IS'=pIS
(2-15)
需要注意,对信号源进行折合时 的接入系数为p,而不是p2
第二章 通信电子线路基础
§ 2.4 高频晶体管的y参数等效电路
晶体管在小信号的作用下,可以用线性元件组成的电 路模型来模拟晶体管,我们称之为微变参数等效电路。在 通信电子线路中,我们常用晶体管的两种等效电路: ①根据晶体管内部发生的物理过程拟定的模型,即混合π 型等效电路。 ②根据晶体管外部电流与电压的关系式来拟定的网络模型, 即Y参数等效电路。
在高频大功率晶体管方面,在几百兆赫兹以下频率, 双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦。而金属氧 化物场效应管(MOSFET),甚至在几GHz的频率 上还能输出几瓦功率。
第二章 通信电子线路基础
3 .集成电路
用于高频的集成电路主要分为通用型和专 用型两种。
通用型的宽带集成放大器,工作频率可达一、 二百兆赫兹,增益可达五六十分贝,甚至更高。 用于高频的晶体管模拟乘法器,工作频率也可达 一百兆赫兹以上。
并联回路:回路处于谐振状态时,回路导纳 最小,阻抗最大,回路呈现为纯电阻。则称回路 谐振时的电阻R0为并联谐振回路的谐振电阻。
0 < p≤1
第二章 通信电子线路基础
一. 常见抽头振荡回路(LC并联回路)
第二章 通信电子线路基础
二. 阻抗的电感抽头接入
阻抗的电感抽头接入回路的电路及其等效电路有 以下形式:
1.电感抽头接入回路L1与L2间无互感
(a)电路
(b)等效电路
2.电容的转换
C'=p2C
(2-13)
第二章 通信电子线路基础
3.电源的转换
(1)电压源的转换
US'=US/p
(2-14)
(2)电流源的转换
IS'=pIS
(2-15)
需要注意,对信号源进行折合时 的接入系数为p,而不是p2
第二章 通信电子线路基础
§ 2.4 高频晶体管的y参数等效电路
晶体管在小信号的作用下,可以用线性元件组成的电 路模型来模拟晶体管,我们称之为微变参数等效电路。在 通信电子线路中,我们常用晶体管的两种等效电路: ①根据晶体管内部发生的物理过程拟定的模型,即混合π 型等效电路。 ②根据晶体管外部电流与电压的关系式来拟定的网络模型, 即Y参数等效电路。
在高频大功率晶体管方面,在几百兆赫兹以下频率, 双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦。而金属氧 化物场效应管(MOSFET),甚至在几GHz的频率 上还能输出几瓦功率。
第二章 通信电子线路基础
3 .集成电路
用于高频的集成电路主要分为通用型和专 用型两种。
通用型的宽带集成放大器,工作频率可达一、 二百兆赫兹,增益可达五六十分贝,甚至更高。 用于高频的晶体管模拟乘法器,工作频率也可达 一百兆赫兹以上。
并联回路:回路处于谐振状态时,回路导纳 最小,阻抗最大,回路呈现为纯电阻。则称回路 谐振时的电阻R0为并联谐振回路的谐振电阻。
Chapter 2 非线性电路分析基础

2 3
再假设外加信号为两个单频信号叠加,即
v V0 V1 cos 1t V2 cos 2t
代入幂多项式展开(P48),通过分析,可以得到几点 结论:
结论:
1)由于元器件的非线性作用,输出电流中产生了输入 电压中不曾有的新频率成份;
2)直流分量(可视作零次谐波),偶次谐波及偶数组 合频率成份,其振幅均只与偶次项系数(包括常数项)有关, 基波分量(可视作一次谐波),奇次谐波及奇数组合频率成 份,其振幅均只与奇次项系数有关; 3)m次谐波(含系数之和为m的组合频率)的振幅 只与等于或高于m次的各项系数有关; 4)一般情况下,设幂多项式最高次数等于n,则最高谐 波次数和组合频率系数之和都不超过n ; 5)所有组合频率分量都是成对出现的。
2直流分量可视作零次谐波偶次谐波及偶数组合频率成份其振幅均只与偶次项系数包括常数项有关基波分量可视作一次谐波奇次谐波及奇数组合频率成份其振幅均只与奇次项系数有关
Chapter 3 非线性电路分析基础
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 非线性电路的基本概念 非线性元器件的特性 非线性电路的分析方法 非线性电路的应用 模拟乘法器
当信号通过非线性电路后,在输出信号中将会 产生输入信号所没有的频率成分,也可能不再出现 输入信号中的某些频率成分。这是非线性电路的重 要特性。
§3.2
非线性元器件的特性
严格来说,一切元件都是非线性的,但是在一 定条件下可以忽略它的非线性特性,作为线性元件 分析。因此线性状态只是非线性状态的一种近似或 一种特例而已。 非线性器件可分为非线性电阻(NR)、非线性电 容(NC)和非线性电感(NL)三类。 下面以非线性电阻(二极管内阻)为例,讨论 非线性元件的特性。所得结论也适用于其他非线性 元件。
再假设外加信号为两个单频信号叠加,即
v V0 V1 cos 1t V2 cos 2t
代入幂多项式展开(P48),通过分析,可以得到几点 结论:
结论:
1)由于元器件的非线性作用,输出电流中产生了输入 电压中不曾有的新频率成份;
2)直流分量(可视作零次谐波),偶次谐波及偶数组 合频率成份,其振幅均只与偶次项系数(包括常数项)有关, 基波分量(可视作一次谐波),奇次谐波及奇数组合频率成 份,其振幅均只与奇次项系数有关; 3)m次谐波(含系数之和为m的组合频率)的振幅 只与等于或高于m次的各项系数有关; 4)一般情况下,设幂多项式最高次数等于n,则最高谐 波次数和组合频率系数之和都不超过n ; 5)所有组合频率分量都是成对出现的。
2直流分量可视作零次谐波偶次谐波及偶数组合频率成份其振幅均只与偶次项系数包括常数项有关基波分量可视作一次谐波奇次谐波及奇数组合频率成份其振幅均只与奇次项系数有关
Chapter 3 非线性电路分析基础
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 非线性电路的基本概念 非线性元器件的特性 非线性电路的分析方法 非线性电路的应用 模拟乘法器
当信号通过非线性电路后,在输出信号中将会 产生输入信号所没有的频率成分,也可能不再出现 输入信号中的某些频率成分。这是非线性电路的重 要特性。
§3.2
非线性元器件的特性
严格来说,一切元件都是非线性的,但是在一 定条件下可以忽略它的非线性特性,作为线性元件 分析。因此线性状态只是非线性状态的一种近似或 一种特例而已。 非线性器件可分为非线性电阻(NR)、非线性电 容(NC)和非线性电感(NL)三类。 下面以非线性电阻(二极管内阻)为例,讨论 非线性元件的特性。所得结论也适用于其他非线性 元件。
Chapter_2__通信电子线路分析基础详解

20 log
1 3dB 2
即输出电流相当于谐振时衰减了3dB。
2)由上一问可知 0 ,回路呈现容性,根据题设,为使回路达到谐振状态,只须回路中
增加一个电感元件即可。
根据谐振条件,假设加入的电感为L‘,则有:
0 (L
L')
1 0C
§2.1.2 并联谐振回路
• 2.1.2-1 概述 • 2.1.2-2 谐振条件 • 2.1.2-3 谐振特性 • 2.1.2-4 谐振曲线、相频特性和通频带 • 2.1.2-5 信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路
2 0
Q0
2f f0
当谐振时:=0。
§2.1.1-5 谐振曲线和通频带
串联谐振回路中电流幅值与外加电动势频率之间的关 系曲线称为谐振曲线。
可用N(f)表示谐振曲线的函数。
vS
N( f
)
失谐处电流I 谐振点电流I0
R
j(L 1 ) C
vS
R
R
1
1
R j(L 1 )
L 1 1 j
C 1 j C
2
由已知条件 f0 1MHz , Q 50, 得
B f0 1 0.02MHz 所以,f 1 B 0.01MHz
Q 50
2
又由已知条件知回路失谐状态时,L 1/ C,故 0 ,即 f f0
从而可得: 因为,II0
f12根f0据分贝f 定0义.9,9M20HlozgII0990
kHz
R
是不是回路的选 择性越高越好?
Q值不同即损耗R不同时,对曲线有很大影响,
Q值大曲线尖锐,选择性好,Q值小曲线钝,通带宽。
通频带
定义:回路外加电压的幅值不变时,改变频率,回路电
1 3dB 2
即输出电流相当于谐振时衰减了3dB。
2)由上一问可知 0 ,回路呈现容性,根据题设,为使回路达到谐振状态,只须回路中
增加一个电感元件即可。
根据谐振条件,假设加入的电感为L‘,则有:
0 (L
L')
1 0C
§2.1.2 并联谐振回路
• 2.1.2-1 概述 • 2.1.2-2 谐振条件 • 2.1.2-3 谐振特性 • 2.1.2-4 谐振曲线、相频特性和通频带 • 2.1.2-5 信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路
2 0
Q0
2f f0
当谐振时:=0。
§2.1.1-5 谐振曲线和通频带
串联谐振回路中电流幅值与外加电动势频率之间的关 系曲线称为谐振曲线。
可用N(f)表示谐振曲线的函数。
vS
N( f
)
失谐处电流I 谐振点电流I0
R
j(L 1 ) C
vS
R
R
1
1
R j(L 1 )
L 1 1 j
C 1 j C
2
由已知条件 f0 1MHz , Q 50, 得
B f0 1 0.02MHz 所以,f 1 B 0.01MHz
Q 50
2
又由已知条件知回路失谐状态时,L 1/ C,故 0 ,即 f f0
从而可得: 因为,II0
f12根f0据分贝f 定0义.9,9M20HlozgII0990
kHz
R
是不是回路的选 择性越高越好?
Q值不同即损耗R不同时,对曲线有很大影响,
Q值大曲线尖锐,选择性好,Q值小曲线钝,通带宽。
通频带
定义:回路外加电压的幅值不变时,改变频率,回路电
华中科大严国萍 通信电子线路32讲视频对应的课件 高频电子线路 Chapter 1 绪论 通信电子线路
接收设备
接收设备的作用: 接收传送过来的信号,并进行处理, 以恢复发送端的基带信号。 接收设备的要求: 由于信号在传输和恢复的过程中存 在着干扰和失真,接收设备要尽量减少 这种失真。
1.2-4 无线电信号的接收 1.2-4 无线电信号的接收
最简单的接收机原理框图
1MHz 870kHz 640kHz
中频 放大器
混频器
放大器
视频显示器 扬声器等等
收信装置
收信装置是指接收设备输出的电信号变 换成原来形式的信号的装置。 例如: 还原声音的喇叭 恢复图象的显象管
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:双绞线电缆、同轴电缆、光缆 无线通信:自由空间
1.2-2 通信系统简介
1 2 3 4 5 6
通信系统原理框图 信号源 发送设备 传输信道 接收设备 收信装置
1.2-2.1 通信系统原理框图
信号源 发送设备
传输信道
收信装置
接收设备
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
1.2-5 信号及其频谱
常用的信号表示方法 1. 数学表达式法 如: 正弦波 u=Asinωt 阶越函数 u=Aε(t)
2.波形表达方式
例如:
u A sin t
A t
3. 频域表示法
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。如果把信 号看成一个函数,这就为我们研究信号提 供了一种新的方法。通过研究信号的频谱 我们可以突出在信号传输中存在的主要问 题,如信号的变化规律,信号的能量分布 等。
电子线路(非线性部分)课件
魔T网络构成的功率 合成电路
Ra
Po1 A
+
vS1
-
C
D
Rc
Rd
Rb
+
vS2
-
B
Po2
同相合 成端
反相合 成端
vS1= vS2 时,合成功率从C端输出 vS1=- vS2 时,合成功率从D端输出
魔T网络构成的功率 分配电路
将魔T网络功率合成器中的输入与输出端
交换,即可构成功率分配器
若信号从C端输入,A、B 端可获得相位相同的信号
2i
Rs
+
+v
-
-
i
+
+
v R L 2v
- -
i
ZC v/i
RL
2v i
2ZC
v1 1 Ri 2i2ZC4RL 1:4阻抗变换器
三、用传输线变压器构成的魔T混合网络
ia
+A
va
-
+v - i
-
i
vb ic Rc
+
+v -
C
B
ib
D'
+ id vd
-
id
D'
+D
vd Rd
-
ia
+A
va
I2
+
Rs
+
VS -
V1 C
-
C
C
C
C
V 2 RL
-
I1 L
L
L
L I2
传输线特性阻抗
ZC
L C
传输线特性阻抗
ZC
L C
一般情况下,传输线上各点的电流、电压不相等
第1章 通信电子线路-绪论
0
u BE u i =Uimcos t
t
(b )
图1.1 非线性工作的晶体三极管集电极电流与静态工作点
和输入信号大小的关系
(a)静态工作点处于放大区; (b)静态工作点处于截止区
第1章 绪论
4. 描述非线性器件特性的参量有三种:一是静态参 量,也称为直流参量;二是动态参量,也称为交流 参量;三是折合参量,也称为平均参量。用这三种 参量综合起来描述一个非线性器件的工作状态。如 晶体三极管在非线性状态下工作,它的跨导要用直 流跨导、交流跨导和平均跨导三个参量来表述。所 谓直流跨导就是静态工作点的电流与静态工作点的 电压之比。如图1.2(a)所示,直流跨导
PSTN
第1章 绪论
软件无线电的标志:
1. 无线通信功能是由软件定义并完成的,这种完
全的可编程能力包括可编程的射频波段、信道接入方式、
信道调制方式与纠错算法等,软件无线电区别于软件控 制的数字无线电。
第1章 绪论
绪论:
长波信号以地波绕射为主,中波和短波信号可以以地 波和天波两种方式传播,超短波以上频段信号大多以直射 方式传播,也可用对流层散射的方式传播。
第1章 绪论
现代通信系统
70年代以前,通信系统主要是模拟体制,接收机如前介 绍的超外差接收机,70—80年代无线电通信实现了模拟 数字的大转变,从系统控制(选台调谐、音量控制, 均衡控制等)到信源编码、信道编码,以及硬件实现技 术都无一例外地实现了数字化。现代超外差接收机可用 下图来表示,它是一个模拟与数字的混合系统。
中频 放大 器
检波 fi F
音频 放大 扬声器
f1
(b )
图1.4 无线广播发送设备与接收设备框图
(b)接收设备
非线性电路
电路特点:1)器件均工作在非线性状态; 2)器件一般工作在高频段。
0.1
非线性电子线路的作用
一、线性电子电路与非线性电子电路
线性电路:尽量使用器件特性的线性部分。电路基本 是线性的,但存在不希望有的失真。 非线性电路:利用器件特性的非线性特性,完成振荡、 频率变换、放大等功能。
器件特性与使用条件密切相关。
不稳定;
散射传播:400~6000MHz的无线电波;对流层;传播距离 远且稳定。
表1 波 段 中、 长波 波长/m 频率/MHz
> 200 < 1.5
各波段特点 特 点 沿地表 传播 说 明
大地表面是导体 ,一部分电 磁波会损耗掉,频率越高, 损耗越大 电磁波一部分被吸收 ,另一 部分被反射或折射到地面。 频率越高,被吸收的能量越 小,但频率超过一定值 ,电 磁波会穿过电离层 ,不再返 回地面 地球表面是弯曲的 ,所以只 能限制在视线范围内
6.本课程的主要内容
无线通信系统所涉及的各单元电路的组成、工作 原理和性能特点。 无线通信系统组成:发射装置 + 接收装置 + 传输媒体
7.调幅发射机组成
8.调幅接收机
调幅广播接收机的组成
超外差调幅广播接收机的组成
放大器的增益带宽积为一定值,取决于电路参数。
其他通信系统
① 调频无线通信系统 ② 数字通信系统 ③ 软件无线电
短波
10 ~ 200
1.5 ~ 30
靠电离 层反射 传播 沿空间 直线 传播
超短波
< 10
> 30
5.现代通信技术与高频电子线路
现代通信技术发展的趋势:高频、宽带、无线接入等
蓝牙技术(bluetooth):开放的技术规范;短距离语 音和数据通信,其载频为2.4GHz; 电力载波技术(PWL,用于固定通讯):应用OFDM(正 交频率调制),Homepnp 规范,传输速率达10Mbps,载波 频率:150kHz〜450kHz,通过电力线的设备即插即用; 数字扩频技术:将所需传送的信号加到一伪随机序列 上再进行传送;传输方式即可有线亦可无线;特点:抗干 扰性强,保密性强。