Chapter 1绪论.ppt
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1、Chapter 1 绪论绪论1.1 通信电子线路概述1.2 无线电信号的传输原理1.3 本课程特点1.4 数字通信系统1.5 现代通信系统1.1 通信电子线路概述通信电子线路概述n课程内容及要求:课程内容及要求:n介绍信息和传输处理的基本电路,基本原介绍信息和传输处理的基本电路,基本原理和基本分析方法。理和基本分析方法。n要求掌握高频发射机、接收机的组成,工要求掌握高频发射机、接收机的组成,工作原理和电路设计。作原理和电路设计。n介绍和分析了回路、高频小信号放大器、介绍和分析了回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器以及调制、高频功率放大器、正弦波振荡器以及调制、解调、干扰和噪音等
2、。解调、干扰和噪音等。无线电通信发展简史无线电通信发展简史原始手段原始手段有线通信有线通信无线通信无线通信烽火、旗语烽火、旗语电报电报 (1837 1837 Morse)电话电话 (1876 1876 Bell)电磁波的存在电磁波的存在 Maxwell 理论理论Hertz 实践实践三个里程碑:三个里程碑:Lee de forest 发明电子三极管发明电子三极管 W.Shockley 发明晶体三极管发明晶体三极管 集成电路、数字电路的出现集成电路、数字电路的出现1.2 无线电信号传输原理无线电信号传输原理1.2-1 1.2-1 传输信号的基本方法传输信号的基本方法1.2-2 1.2-2 通信系统
3、简介通信系统简介1.2-3 1.2-3 无线电信号的产生与发射无线电信号的产生与发射1.2-4 1.2-4 无线电信号的接收无线电信号的接收1.2-5 1.2-5 信号及其频谱信号及其频谱1.2-1 传输信号的基本方法传输信号的基本方法1 1 语言和文字语言和文字 (最原始、最基本的传输手段)(最原始、最基本的传输手段)2 2 光通信光通信 (远距离通信,迅速准确)(远距离通信,迅速准确)3 3 电通信电通信 (无线通信,有线通信)(无线通信,有线通信)Maxwell 在理论上发现电磁场理论在理论上发现电磁场理论 Hertz 在实践上证明电磁场的存在在实践上证明电磁场的存在 Morse 有线电
4、报有线电报 Bell 有线电话有线电话1.2-2 通信系统简介通信系统简介n n1 通信系统原理框图通信系统原理框图n n2 信号源信号源n n3 发送设备发送设备n n4 传输信道传输信道n n5 接收设备接收设备n n6 收信装置收信装置通信系统原理框图通信系统原理框图信号源信号源发送设备发送设备传输信道传输信道接收设备接收设备收信装置收信装置信号源信号源在实际的通信电子线路中传输的是各种电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信号,为此,就需要将各种形式的信息转变成电信号。变成电信号。常见的信号源有:常见的信号源有:话筒话筒 摄像机摄像机 各种传感器件各
5、种传感器件发送设备发送设备n n发送设备的作用:发送设备的作用:将基带信号变换成适合信道的传输将基带信号变换成适合信道的传输特性的信号。特性的信号。n n对基带信号进行变换的原因:对基带信号进行变换的原因:由于要传输的信息种类多样,其对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。号往往并不适合信道的直接传输。传输信道传输信道n n信号从发送到接收中间要经过传输信道,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。传输特性
6、。如电缆、光缆、无线电波等。n n根据传输媒质的不同,可以分为两大类:根据传输媒质的不同,可以分为两大类:有线通信:双线对电缆、同轴电缆、光缆有线通信:双线对电缆、同轴电缆、光缆 无线通信:自由空间无线通信:自由空间有线通信信道有线通信信道1.1.双绞线双绞线 适用于短距离(小于适用于短距离(小于100100m m)、)、1 1Mb/sMb/s数据数据率的通信环境。率的通信环境。2.2.同轴电缆同轴电缆 适用于距离在几百米、带宽小于适用于距离在几百米、带宽小于1010MhzMhz、码流率小于码流率小于2020MbpsMbps的通信环境。的通信环境。3.3.光纤电缆光纤电缆 特点:衰减小(小于特
7、点:衰减小(小于1 1db/kmdb/km)、工作频率)、工作频率高、信息容量大高、信息容量大无线通信信道无线通信信道无线通信的传输媒质是自由空间。电无线通信的传输媒质是自由空间。电磁波从发射天线辐射出去之后,经过磁波从发射天线辐射出去之后,经过自由空间到达接收天线的传播途径可自由空间到达接收天线的传播途径可分为两大类:地波和天波。分为两大类:地波和天波。一一 地波(分为地面波和空间波)地波(分为地面波和空间波)1.地面波地面波 就是沿地面传播的无线电波。适用于长就是沿地面传播的无线电波。适用于长波和超长波。波和超长波。2.空间波空间波 是在发射天线与接收天线间直线传播的是在发射天线与接收天线
8、间直线传播的无线电波无线电波,发射天线和接收天线较高,发射天线和接收天线较高,接收点的电磁波由直接波和地面反射波接收点的电磁波由直接波和地面反射波合成。适用于超短波。合成。适用于超短波。二二 天波天波n经过地面经过地面100km100km至至500km500km的电离层反射传的电离层反射传送到接收点的电磁波。适用于短波。送到接收点的电磁波。适用于短波。n电离层反射的特点:电离层反射的特点:频率越高,吸收能量越小,但频率过频率越高,吸收能量越小,但频率过高电波会穿透电离层。故频率只限于中高电波会穿透电离层。故频率只限于中短波段短波段300Khz300Khz30Mhz30Mhz。散射通信散射通信利
9、用对流层对电波的散射进行通讯,利用对流层对电波的散射进行通讯,它适用于超短波以及微波波段的通信,它适用于超短波以及微波波段的通信,通信距离很远。通信距离很远。无线电波段的划分无线电波段的划分 波波段段名名称称 波波长长范范围围 频频率率范范围围 频段名称频段名称n超超长长波波 10,000100,000m 303kHz 甚甚低低频频VLFn长长 波波 1,00010,000m 30030kHz 低低频频LFn中中 波波 2001,000m 1500300kHz 中中频频MFn中中短短波波 50200m 6,0001,500kHz 中中高高频频IFn短短 波波 1050m 306MHz 高高频频
10、HFn米米 波波 110cm 30030MHz 甚甚高高频频VHFn分分米米波波 10100cm 3,00300MHz 特特高高频频UHFn厘厘米米波波(微微波波)110cm 303GHz 超超高高频频SHFn毫毫米米波波 110mm 30030GHz 极极高高频频EHFn亚亚毫毫米米波波 1mm以以下下 300GHz以以上上 超极高频超极高频 接收设备接收设备n接收设备的作用:接收设备的作用:接收传送过来的信号,并进行处理,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。以恢复发送端的基带信号。n接收设备的要求:接收设备的要求:由于信号在传输和恢复的过程中存由于信号在传输和恢复的过程
11、中存在着干扰和失真,接收设备要尽量减少在着干扰和失真,接收设备要尽量减少这种失真。这种失真。收信装置收信装置n收信装置是指接收设备输出的电信号变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。换成原来形式的信号的装置。n例如:例如:还原声音的喇叭还原声音的喇叭 恢复图象的显象管恢复图象的显象管1.2-3 无线电信号的产生与发射无线电信号的产生与发射n无线电发射机方框图无线电发射机方框图 无线电发射机无线电发射机n将将音音频频信信号号“装装载载”到到高高频频振振荡荡中中的的方方法法有有好好几几种种,如如调调频频、调调幅幅、调调相相等等。电电视视中中图图象象是是调调幅幅,伴伴音音是是调
12、调频频。广广播播电电台台中中常常用用的的方方法法是是调调幅幅与与调频。调频。1.2-4 无线电信号的接收n最简单的接收机原理框图最简单的接收机原理框图无线电信号的接收无线电信号的接收n超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图消息消息信号源信号源放大器放大器调制器调制器高频高频振荡器振荡器谐振放大器谐振放大器或倍频器或倍频器已调波已调波放大器放大器发射发射天线天线接收接收天线天线高频高频放大器放大器本地本地振荡器振荡器混频器混频器中频中频放大器放大器解调器解调器放大器放大器视频显示器视频显示器扬声器等等扬声器等等无线电发射机和接收机原理框图无线电发射机和接收机原理框图选择选择电路电路1.2-51
13、.2-5 信号及其频谱信号及其频谱n常用的信号表示方法常用的信号表示方法 1.数学表达式法数学表达式法 如:如:正弦波正弦波 u=Asint 阶越函数阶越函数 u=A(t)At2.波形表达方式波形表达方式例如:例如:3.频域表示法频域表示法 根据傅立叶变换的基本原理,任何一个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我们可以突出在信号传输中存在的主要问题
14、,如信号的变化规律,信号的能量分布题,如信号的变化规律,信号的能量分布等。等。由于任何复杂的信号,都可分解为许多由于任何复杂的信号,都可分解为许多不同频率的正弦信号之和,因此,不同频率的正弦信号之和,因此,所谓所谓“频频谱谱”即是指组成信号的各正弦分量按频率分即是指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况。布的情况。为了更直观地了解信号的频率组为了更直观地了解信号的频率组成和特点,我们通常采用作图的方法来表示成和特点,我们通常采用作图的方法来表示频谱。用频率频谱。用频率f f作横座标,用信号的各正弦作横座标,用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标,通常称之为频谱分量的相对振幅作纵座标,通常称之为频谱
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