通信電子線路 課件 第1章 緒論

第1章緒論1.1發(fā)射設(shè)備的組成1.2接收設(shè)備的組成1.3無線電波的傳播與波段劃分小結(jié)

通信系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成信息的傳輸、交換及處理。

它包括終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備及傳輸信道。

視傳輸信道的不同，又可分為有線(電纜、光纖、波導(dǎo)等)傳輸與無

線(通過自由空間)傳輸。

最簡單的通信方式就是點對點的通信，雙方用電話機(jī)或?qū)χv機(jī)通過一對導(dǎo)線或自由空間進(jìn)行通信。若實現(xiàn)一點對多點或多點對多點的通信，就必須要通過各種設(shè)備所組成的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行，這就比點對點的通信復(fù)雜得多，它不僅要采用交換技術(shù)，還要采用頻率變換及復(fù)用技術(shù)等。

一個點對點通信系統(tǒng)的組成如圖1.0.1所示。

圖1.0.1通信系統(tǒng)方框圖

1.1發(fā)射設(shè)備的組成

能產(chǎn)生高頻振蕩，并經(jīng)調(diào)制、放大后，將輸出的高頻功率饋送給傳輸線路或天線的設(shè)備，叫做發(fā)射設(shè)備，即發(fā)射機(jī)。

發(fā)射設(shè)備為完成其功能，通常都由多級組成。

圖1.1.1是一個調(diào)幅發(fā)射機(jī)的簡化方框圖，下面以此圖為例，說明發(fā)射機(jī)的組成和工作原理。

圖1.1.1調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框圖

首先，說明一下消息、信息與信號的區(qū)別。

消息是語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等的統(tǒng)稱；信息是受信者所得到的新知識；信號則是消息的表現(xiàn)形式，它是帶有信息的一種物理量(如電、光、聲等)。

若將信息變換為隨時間變化的電壓或電流，則這種帶有信息的電壓或電流即為電信號。

要完成通信，尤其是無線通信，必須產(chǎn)生一個高頻率的載波電信號，然后設(shè)法將信息對應(yīng)的電信號“加到”此載波上，這一過程稱為調(diào)制，即用一個原始電信號(調(diào)制信號)去控制電振蕩(載波)的參量的過程。

調(diào)制在無線通信中的作用至關(guān)重要。

無線電傳播一般都采用高頻(射頻)的一個原因就是高頻適于天線輻射和無線傳播。

無線通信是利用電磁波在自由空間傳播信息的，而只有當(dāng)交變的電磁場的波長與天線的尺寸可以相比擬時，才能向自由空間有效地輻射出電磁波。

調(diào)制的另一個重要作用是實現(xiàn)信道的復(fù)用，提高信道利用率。

調(diào)制的方法一般分為兩大類：連續(xù)調(diào)制(調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相)及脈沖調(diào)制(脈幅、脈寬、脈位)。

振蕩器的主要作用是產(chǎn)生一定頻率的最初高頻振蕩，通常其振蕩功率是很小的。

倍頻器的主要作用是提高發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度以及擴(kuò)展發(fā)射機(jī)的波段范圍。

中間放大器的

主要作用是將小的高頻振蕩功率加以放大，供給輸出功率放大器所需的激勵，它通常由幾級放大器構(gòu)成。

輸出放大器的主要作用是在激勵信號的頻率上，產(chǎn)生足夠的高頻功率，送給天線或傳輸線路。

在調(diào)幅電話發(fā)射機(jī)中，振幅調(diào)制通常是在輸出放大器中進(jìn)行的。

圖1.1.1中的調(diào)制器，實際上就是音頻放大器，它的功用就是將話音信號放大，供給輸出放大器進(jìn)行調(diào)制所需的功率。

圖上各處的信號波形就反映了發(fā)射機(jī)的工作過程。

1.2接收設(shè)備的組成

能將天線或傳輸線路送來的信號加以選擇、放大、變換，以獲得所需信息的設(shè)備叫做接收設(shè)備。

若其信號源是無線信號，則為無線電接收機(jī)，簡稱接收機(jī)。

它的基本任務(wù)是選擇、放大和處理電信號。

圖1.2.1是一個超外差式調(diào)幅接收機(jī)的簡化方框圖，下面以此圖為例，說明發(fā)射機(jī)的組成和工作原理。

圖1.2.1超外差式調(diào)幅接收機(jī)方框圖

在自由空間中每時每刻都同時存在著各種不同頻率、不同強(qiáng)度的電磁波，其中有各個無線電臺發(fā)射的，有各種電氣設(shè)備產(chǎn)生的，有來自宇宙天體的。

我們需要接收的，僅是其中之一，稱為有用信號，而其他許多不需要的電磁波就是干擾。

接收機(jī)的重要任務(wù)之一，就是選擇信號、抑制干擾。

接收機(jī)選擇信號是利用可調(diào)整的諧振回路對信號頻率的諧振來完成的。

目前應(yīng)用最廣泛的無線電接收設(shè)備皆屬超外差式接收機(jī)，圖1.2.1是超外差式接收機(jī)的方框圖以及各部分的電壓波形。

超外差式接收機(jī)與其他形式接收機(jī)不同的地方是在高頻放大器與檢波器之間增加了變頻器和中頻放大器，由于變頻器的作用，將不同的信號頻率都變成固定的頻率，此固定頻率通常稱為中頻，在固定中頻上進(jìn)一步放大與選擇，使選擇性、放大量等性能得到了極大的提高。

當(dāng)然，由于采用變頻器，也會產(chǎn)生新的矛盾，即會受到一些特定頻率信號的干擾，諸如中頻干擾、鏡像干擾以及其他組合干擾等，需要注意與克服。

1.3無線電波的傳播與波段劃分

電磁波傳播途徑有地面波、天波和空間波(包括直射波和由地面或其他地物反射的反射波)三種，如圖1.3.1所示。

圖1.3.1電磁波的傳播途徑

下面簡述其特點。

1.地面波

地面波是沿地球表面?zhèn)鞑サ摹?/p>

雖然地球的表面是彎曲的，但電磁波具有繞射的特點，其傳播距離與大地?fù)p耗有密切關(guān)系，工作頻率愈高，衰減就愈大，傳播的距離就愈短。

因此，利用繞射方式傳播時，采用長、中波比較合適。

由于地面的電性能在較短時間內(nèi)的變化不大，所以電磁波沿地面的傳播比較穩(wěn)定。

2.天波

天波是利用電離層的反射進(jìn)行傳播的。

由于太陽的照射，在距離地面高度約100km的高空，有一厚約20km的電離層，稱E層；在距離地面高約200~400km處，有電離層F層。

一般中波在夜間可經(jīng)E層反射而傳播，短波則經(jīng)F層反射而傳播，超短波由于頻率過高，電離層的離子、電子密度不夠大，故超短波都穿透電離層而不能反射回地面。

3.空間波

空間波是電磁波由發(fā)射天線直接輻射至接收天線的。

由于地面及建筑物等的反射亦能抵達(dá)接收天線，故空間波實際上是直射波和反射波的合成，此現(xiàn)象稱多徑傳播。表1.3.1概括地說明了各個無線電波波段的劃分、傳播特性及應(yīng)用場合，僅供參考。

小

結(jié)

1.無線通信系統(tǒng)由信源、發(fā)射設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿組成，本章重點分析了收發(fā)設(shè)備的組成。

2.發(fā)射設(shè)備由高頻振蕩器、倍頻器、中間放大器、輸出放大器、調(diào)制器、天線、電源等構(gòu)成。

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