第1章通信基本電路緒論

1.1通信系統(tǒng)組成框圖信號源發(fā)送設備傳輸信道接收設備收信裝置移動用戶（MSS)基站（MBS)信號源在實際的通信電子線路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號，為此，就需要將各種形式的信息轉變成電信號。常見的信號源有：話筒攝像機各種傳感器件發(fā)送設備發(fā)送設備的作用：將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的信號。對基帶信號進行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應的基帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。

接收設備接收設備的作用：接收傳送過來的信號，并進行處理，以恢復發(fā)送端的基帶信號。接收設備的要求：由于信號在傳輸和恢復的過程中存在著干擾和失真，接收設備要盡量減少這種失真。收信裝置電信號還原成原來的信息。常見的有：揚聲器（喇叭）耳機顯象管

傳輸信道又稱傳輸媒質，是傳輸信道的媒質。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性。如：電纜、光纜、無線電波……傳輸信道簡介：有線通信信道傳輸信道無線通信信道1、雙絞線適用于短距離（小于100m）、1Mb/s數(shù)據(jù)率的通信環(huán)境。2、同軸電纜

適用于距離在幾百米、帶寬小于10MHz、碼流率小于20Mbps的通信環(huán)境。有線通信信道3、光纖電纜特點：衰減?。ㄐ∮?db/km）、工作頻率高、信息容量大無線通信信道無線通信的傳輸媒質是自由空間（電磁波）。電磁波從發(fā)射天線輻射出去之后，經(jīng)過自由空間到達接收天線的傳播途徑可分為兩大類：地波和天波。無線電波指在高頻電流作用下，導線周圍的電場和磁場交替變化向四周傳播能量的電磁波。λ——波長；?——頻率；c——傳播速度（3×108m/s），它們之間的關系為：

無線電波的傳播方式：長波短波微波微波一地波（分為地面波和空間波）1.地面波就是沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波。適用于長波和超長波。2.空間波是在發(fā)射天線與接收天線間直線傳播的無線電波,發(fā)射天線和接收天線較高，接收點的電磁波由直接波和地面反射波合成。適用于超短波。二天波經(jīng)過地面100km至500km的電離層反射傳送到接收點的電磁波。適用于短波。電離層反射的特點：

頻率越高，吸收能量越小，但頻率過高電波會穿透電離層。故頻率只限于中短波段300Khz－30Mhz。長波容易被電離層吸收；

短波容易被電離層反射；

微波容易穿過電離層。散射通信利用對流層對電波的散射進行通訊，它適用于超短波以及微波波段的通信，通信距離很遠。中國實用通信廣播衛(wèi)星

中國試驗通信衛(wèi)星“東方紅2號”

表9.1.1無線電波的波段劃分

通信系統(tǒng)模型進一步細分信源信源編碼器糾錯編碼器調制器信道干擾源解調器信道譯碼器信源譯碼器信宿等效離散信道等效離散信源等效信宿信道編碼器信道譯碼器產(chǎn)生消息的源，消息可以是文字，語言，圖像?？梢噪x散，可以連續(xù)。隨機發(fā)生。研究的主要問題是消息的統(tǒng)計特性和產(chǎn)生信息的速率對信源輸出進行變換，重在有效性對信源編碼輸出變換，提高抗干擾性將信道編碼輸出變成適合信道傳輸?shù)姆绞叫盘枏陌l(fā)端傳到收端的介質信道的中心問題是研究信道的統(tǒng)計特性和傳信能力，即信道容量系統(tǒng)各部分引入的干擾，包括衰落，多徑，碼間干擾，非線性失真，加性噪聲。這種干擾源的統(tǒng)計特性是劃分信道的重要因素，并且是決定其傳輸能力的決定因素。譯碼器：編碼器的逆變換中心問題是研究各種可實現(xiàn)的解調和譯碼方法信息的接收者無線電波如何將聲音，圖像傳送到遠方？1.2調制的通信系統(tǒng)我們要傳遞的信號不是等幅高頻振蕩電流，而是一些低頻信號（如：聲音信號頻率只有幾百至幾千赫茲，圖象信號頻率也不過上萬赫茲）能否把它們直接發(fā)送出去？注意：當天線高度與信號的波長可比擬時，天線才能有效地接收該信號類比：(電磁波發(fā)射——汽車運貨)“貨物”——要傳送的聲音、圖象等訊號“裝上貨物”的過程——調制信號過程聲音（圖像）信號的傳輸（1）首先把聲音變成電信號；（2）然后把這種低頻電信號裝載到高頻信號上(即調制)，通過與高頻信號波長相當?shù)奶炀€把信號有效的輻射出去。調制信號：用低頻信號控制高頻信號的參數(shù)

（幅度，相位和頻率）通信中的一個基本概念就是調制

產(chǎn)生高頻或射頻信號：這個高頻信號稱為載波，用來作為傳輸信息的運載工具。調制的原因（1）從切實可行的天線出發(fā)（2）區(qū)別不同的音頻信號利用調制技術將基帶信號的頻譜搬移到信道的工作頻率范圍內某一頻率（載波）附近。例如：中波廣播用調幅技術將聲音基帶信號搬移到中波波段（535－1605KHz）某一頻率附近。調制（模擬）一般有調幅、調頻、調相。電視中圖象是調幅，伴音是調頻。廣播電臺中常用的方法是調幅與調頻。

調幅波的形成甲乙丙甲：聲音信號；乙：高頻載波信號；丙：高頻調幅信號汽車的防盜器1.3無線發(fā)送接收系統(tǒng)遙控玩具消息信號源放大器調制器高頻振蕩器諧振放大器或倍頻器已調波放大器發(fā)射天線放大器視頻顯示器揚聲器等等接收天線高頻放大器本地振蕩器混頻器中頻放大器解調器選擇電路無線電發(fā)送接收系統(tǒng)無線電廣播發(fā)射系統(tǒng)緩沖級倍頻器放大級調制器高頻功放振蕩器低頻功放低頻放大f基帶信號模電知識本課程知識高頻放大混頻器中頻放大解調器低頻放大輸入回路自動增益控制本地振蕩器f超外差接收系統(tǒng)1.4數(shù)字通信系統(tǒng)

傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)，其原理框圖如下圖所示：

模擬信號經(jīng)信源編碼和信道編碼變成數(shù)字基帶信號，發(fā)射機將基帶信號調制到高頻載波上經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩?，接收機還原出數(shù)字基帶信號，經(jīng)信道解碼和信源解碼還原出模擬基帶信號。用數(shù)字基帶信號對高頻正弦載波進行的調制稱數(shù)字調制。根據(jù)基帶信號控制載波的參數(shù)不同，數(shù)字調制通常分為與振幅鍵控調制，頻率鍵控和相位鍵控三種基本方式。數(shù)字通信的主要優(yōu)點：有較強的抗干擾能力，通過再生中繼技術可以消除噪聲的積累，并能對信號傳輸中因干擾而產(chǎn)生的差錯及時發(fā)現(xiàn)和糾正，從而提高了信息傳輸?shù)目煽啃浴?shù)字信號便于保密處理，易于實現(xiàn)保密通信。數(shù)字信號便于計算機進行處理，使通信系統(tǒng)更加通用和靈活。數(shù)字電路易于大規(guī)模集成，便于設備的微型化。1.5現(xiàn)代通信系統(tǒng)

70年代以前，通信系統(tǒng)主要是模擬體制，接收機如前介紹的超外差接收機，70-80年代無線電通信實現(xiàn)了模擬數(shù)字的大轉變，從系統(tǒng)控制（選臺調諧、音量控制，均衡控制等）到信源編碼、信道編碼，以及硬件實現(xiàn)技術都無一例外地實現(xiàn)了數(shù)字化?，F(xiàn)代超外差接收機可用下圖來表示，它是一個模擬與數(shù)字的混合系統(tǒng)。現(xiàn)代通信系統(tǒng)(軟件無線電)

進入90年代后，通信界開始了一場新的無線電革命，即從數(shù)字化走向了軟件化，軟件無線電技術（softwareRadio）應運而生。支持這場革命的是多種技術的綜合，包括多頻段天線和RF變換寬帶A/D/A轉換，完成IF、基帶、比特流處理功能的通用可編程處理器等。軟件無線電最初目的是滿足軍用通信中不同頻段，不同信道調制方式和數(shù)據(jù)方式的各類電臺之間的聯(lián)網(wǎng)需要，因為它可以很容易地解決各種接口標準之間的兼容問題，使得它的優(yōu)越性很快得到商用通信的青睞，并且在個人移動通信領域發(fā)展迅速。軟件無線電是特指具有用軟件實現(xiàn)各種功能特點的無線電臺（如移動通信中的移動電話機、基站電臺、軍用電臺等），它主要由低成本、高性能的DSP芯片組成。規(guī)范的軟件無線電典型結構如下圖所示。

軟件無線電的特點：1.具有完全的可編程性通過安裝不同的軟件來實現(xiàn)不同的電路功能，包括工作模式，系統(tǒng)功能，擴展業(yè)務等。2.軟件無線電基于DSP技術系統(tǒng)所需要的信號處理工作有變頻、濾波、調制解調，信道編譯碼，接口協(xié)議與信令處理，加解密、抗干擾處理，以及網(wǎng)絡監(jiān)控管理。3.

其有很強的靈活性及可擴充性

可以任意轉換信道接入方式，改變調制方式或接收不同系統(tǒng)的信號。4.具有集中性

由于軟件無線電結構具有相對集中和統(tǒng)一的硬件平臺，所以多個信道可以享有共同的射頻前端與寬帶A/D/A轉換器，從而可以獲取每一信道的相對廉價的信號處理性能。

由于大規(guī)模集成電路的數(shù)字無線電和軟件無線電收發(fā)信機，其內部的基本功能，基本原理，工作流程和電路結構與傳統(tǒng)的超外式無線電收發(fā)信機并無太大差異，經(jīng)典高頻電子線路的分析方法與設計思想仍可作為現(xiàn)代無線電新技術的理論基礎。而且，由于目前器件水平的限制，軟件無線電技術還基本只能在通信系統(tǒng)的基帶處理部分得到較好發(fā)揮，還必須采用與傳統(tǒng)電路結合的方式進行系統(tǒng)研制。要超越器件水平的限制，進行深入的理論研究，提出新的解決方案和好的算法，也需要借助于一些經(jīng)典的通信電路理論。數(shù)