通信電路原理課件1_1

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,通信電路原理,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2024年12月10日,通信電路原理,1,通信電路原理,20,12,年,9,月,20,13,年,1,月,Email：,辦公地點(diǎn)：新主樓,F1124,Tel：82338573,2024年12月10日,通信電路原理,2,1.1,通信系統(tǒng)的,基本概念,1.1.1,通信系統(tǒng)的,組成與分類,1.1.2,通信系統(tǒng)的,基本特性,1.1.3,通信系統(tǒng)的,信道,1.1.4,通信系統(tǒng)中的,信號(hào),1.1.5,通信系統(tǒng)中的,發(fā)送與接收設(shè)備,笫,1,章 緒 論,1.2,信號(hào)傳輸?shù)?基本問題,1.2.1,信號(hào)通過,

2、線性系統(tǒng),1.2.2,信號(hào)通過,非線性系統(tǒng),1.2.3,干擾,1.3,通信電路的,基本形式,2024年12月10日,通信電路原理,3,分類：,按通信,調(diào)制,方式,來,分：數(shù)字通信與模擬通信；,按,信道中傳輸?shù)?信號(hào),來,分：基帶信號(hào)通信與,載波,信號(hào)通信；,按,傳輸信道來,分：有線通信、無線通信、光通信；,按信號(hào),傳輸?shù)姆较騺?分：?jiǎn)喂?、雙工、半雙工。,1.1.1,通信系統(tǒng)的,分類與,組成,2024年12月10日,通信電路原理,4,通信系統(tǒng)基本組成方框圖,2024年12月10日,通信電路原理,5,局域網(wǎng),基站,有線,電視網(wǎng),廣播,網(wǎng),地面站,電話局,尋呼臺(tái),同步,衛(wèi)星,低軌,衛(wèi)星,公用,通信網(wǎng)

3、,電話機(jī),計(jì)算機(jī),電視機(jī),計(jì)算機(jī),電視機(jī),收音機(jī),尋呼機(jī),計(jì)算機(jī),衛(wèi)星手機(jī),(765,KM),(35860,KM),手,機(jī),(,全球星,系統(tǒng)）,無線接,入點(diǎn),AP,筆記本,計(jì)算機(jī),(WLAN),（模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換）,2024年12月10日,通信電路原理,6,通信系統(tǒng)實(shí)例：無線連接的家庭信息網(wǎng)絡(luò),3,cups flour,1 cup grated chocola.,電話通信,便攜電腦,帶無線接口的電腦,無線頭盔,兒童監(jiān)護(hù),臺(tái)式電腦,衛(wèi)星天線,PSTN/xDSL,冰箱數(shù)據(jù)板,手持式控制器,電纜/電纜調(diào)制解調(diào)器,聲控玩具,Talking Teddy,2024年12月10日,通信電路原理,7,移動(dòng)通信系

4、統(tǒng)中（手機(jī)）包含的關(guān)鍵（電子）技術(shù),能量的有效利用；,數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)；,模擬集成電路（,RFIC,）,設(shè)計(jì)技術(shù)；,半導(dǎo)體器件及工藝技術(shù)；,智能天線；,顯示器件及其控制技術(shù)；,數(shù)字信號(hào)處理；,封裝；,電子材料。,最重要的因素：成本。,2024年12月10日,通信電路原理,8,無線（通信）系統(tǒng)（接收部分）,模擬與射頻電路,A,D,FSM,phone,book,RTOS,ARQ,Keypad,Display,Control,Coders,FFT,Filters,Accelerators,(bit level),模擬,數(shù)字,DSP,核心,Logic,專用邏輯電路,通信算法,協(xié)議處理,RF-Front

5、：,本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,微處理器核心,(ARM),2024年12月10日,通信電路原理,9,以射頻集成電路為核心可以形成的電子產(chǎn)品（低端產(chǎn)品）,2024年12月10日,通信電路原理,10,以射頻集成電路為核心可以形成的電子產(chǎn)品（中間產(chǎn)品）,2024年12月10日,通信電路原理,11,以射頻集成電路為核心可以形成的電子產(chǎn)品（高檔產(chǎn)品）,2024年12月10日,通信電路原理,12,1.1.2,通信系統(tǒng)的基本特性,一、傳輸距離,傳輸距離是指信號(hào)從發(fā)送端傳輸?shù)竭_(dá)接收端并能被可靠接收的最大距離。,傳輸距離與什么因素有關(guān)？,無中繼的無線通信：,發(fā)送端的信號(hào)功率,；,信號(hào)通過信道的損耗；,信號(hào)通過信道時(shí)混入各種

6、形式的干擾和噪聲；,接收機(jī)的接收靈敏度；,與通信方式有關(guān)（有無中繼）。,2024年12月10日,通信電路原理,13,二、通信容量,與已調(diào)信號(hào)所占有的頻帶寬度密切相關(guān)：,國(guó)際規(guī)定電話信號(hào)的頻帶是3003400,Hz；,中波調(diào)幅廣播（,535,KHz1605KHz,），,廣播電臺(tái)每個(gè),已,調(diào)信號(hào)占有的頻帶寬度是 9,KHz；,調(diào)頻廣播（,88,MHz108MHz,），,最小,頻帶寬度是,200,KHz；,我國(guó)采用的電視信號(hào)的頻帶是08,MHz。,通信容量,是指一個(gè)信道能夠同時(shí)傳送獨(dú)立信號(hào)的路數(shù)。,復(fù)用技術(shù)：頻分、時(shí)分、碼分、空分等,例：,載波電話的頻分復(fù)用,FDM,1.1.2,通信系統(tǒng)的基本特性（

7、續(xù)一）,2024年12月10日,通信電路原理,14,三、信號(hào)失真度,信號(hào)失真度,是指接收設(shè)備輸出信號(hào)不同(失真）于發(fā)送端基,帶信號(hào)的程度,。,產(chǎn)生信號(hào)失真的原因：,信道特性不理想；,對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的電路（發(fā)送與接收設(shè)備）特性不理想。,1.1.2,通信系統(tǒng)的基本特性（續(xù)二）,2024年12月10日,通信電路原理,15,四、抗干擾能力,信號(hào)通過信道時(shí)，總要混入各種形式的干擾和噪聲，使接收機(jī)輸出信號(hào)的質(zhì)量下降。,提高通信系統(tǒng)抗干擾能力的技術(shù)：,采用具有強(qiáng)抗干擾能力的體制；,采用高質(zhì)量的調(diào)制和解調(diào)電路。,任何人在任何時(shí)候和任何地點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)通信。,1.1.2,通信系統(tǒng)的基本特性（續(xù)三）,2024年12

8、月10日,通信電路原理,16,1.1.3,通信系統(tǒng)的信道,一、衰減特性：,信道的衰減特性是指信號(hào)經(jīng)信道傳輸時(shí)，信號(hào)能量被衰減的程度。,二、工作頻率范圍：,不同的信道具有不同的工作頻率范圍。（,參考表1.1.1,）。,三、頻率特性：,信道的頻率特性是指在信道的工作頻率范圍內(nèi)，當(dāng)不同頻率的信號(hào)通過時(shí)，由信道引起幅度衰減和附加相移。它們通常是不同的。,四、時(shí)變與時(shí)不變特性：,在某些信道中，信道的傳輸特性是隨時(shí)間變化的。例如：無線信道。,五、干擾特性：,不同的信道將受到不同的外來干擾。,2024年12月10日,通信電路原理,17,移動(dòng)通信中信道的特殊問題,選擇性衰落（頻域）和延時(shí)擴(kuò)展（時(shí)域）：,多徑傳

9、播：到達(dá)接收點(diǎn)的信號(hào)，除直射波外還有多個(gè)反射波和散射波。產(chǎn)生選擇性衰落和延時(shí)擴(kuò)展。,選擇性衰落：使用不同頻率的信號(hào)將產(chǎn)生不同的衰減特性，故產(chǎn)生失真。,延時(shí)擴(kuò)展：延時(shí)擴(kuò)展對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸影響很大，產(chǎn)生碼間干擾（,ISI）。,多卜勒頻移：,在高速移動(dòng)情況下接收，還要考慮,多卜勒頻率,的影響。,在城市環(huán)境中，移動(dòng)情況下的無線傳輸信道的傳輸特性是十分惡劣的。,2024年12月10日,通信電路原理,18,1.1.4,通信系統(tǒng)中的信號(hào),基帶信號(hào)：,信號(hào)頻帶：,在通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男盘?hào)，一般情況下都不是單一頻率的信號(hào)，而是含有一定頻率范圍內(nèi)的各頻率分量。而它所占有頻率范圍的大小，則稱為這個(gè)信號(hào)所占有的頻帶寬度

10、。,舉例：,對(duì)電話來說，它強(qiáng)調(diào)可懂度，而不要求音色等。國(guó)際規(guī)定電話信號(hào)的頻帶是,3003400,Hz；,電視由于要傳輸圖像，所以帶寬較大，,我國(guó)采用的電視信號(hào)的頻帶是,08,MHz,等。,定義：,稱這種直接表示原始信息的電信號(hào)為基帶信號(hào)。直接傳送基帶信號(hào)稱為,基帶信號(hào)傳輸,。,電話電纜可傳輸電話基帶信號(hào)。視頻電纜可傳輸電視基帶信號(hào)。,2024年12月10日,通信電路原理,19,1.1.4,通信系統(tǒng)中的信號(hào)（續(xù),1,）,載波,信號(hào)：,調(diào)制技術(shù)：,當(dāng)所使用信道的頻率特性不適于基帶信號(hào)傳輸時(shí)，可以利用調(diào)制技術(shù)將基帶信號(hào)的頻譜搬移到信道的工作頻率范圍內(nèi)；,舉例：,為了實(shí)現(xiàn)中波廣播可以利用,調(diào)幅技術(shù),將

11、聲音基帶信號(hào)搬移到中波波段的某一頻率附近,。,這種傳送基帶信號(hào)的方法稱為,載波信號(hào)傳輸,。,2024年12月10日,通信電路原理,20,1.1.4,通信系統(tǒng)中的信號(hào)（續(xù),2,）,舉例：調(diào)幅波：,設(shè)調(diào)制信號(hào)是單頻正弦信號(hào)：,則得到,標(biāo)準(zhǔn),調(diào)幅,波,SAM,。,m,A,是,調(diào)幅度。,把載波抑制掉，可得到抑制載波,調(diào)幅,波,SCAM,：,設(shè)調(diào)制信號(hào)是方波信號(hào)（-1,v,1,v,），,則是,幅度鍵控調(diào)幅,波,ASK,。,2024年12月10日,通信電路原理,21,1.1.4,通信系統(tǒng)中的信號(hào)（續(xù),3,）,單頻正弦調(diào)制信號(hào)調(diào)制高頻載波信號(hào),產(chǎn)生,SAM,已,調(diào),信號(hào)：,2024年12月10日,通信電路原

12、理,22,1.1.5,通信系統(tǒng)中的發(fā)送與接收設(shè)備,緩沖級(jí),倍頻器,放大級(jí),調(diào)制器,高頻,功放,振蕩器,低頻,功放,低頻,放大,調(diào)幅,發(fā)射機(jī)方框,原理,圖,波形2,波形1,波形3,2024年12月10日,通信電路原理,23,超外差接收機(jī)方框,原理,圖,高頻,放大,混頻器,中頻,放大,解調(diào)器,低頻,放大,輸入,回路,自動(dòng),增益,控制,本地,振蕩器,波形4,波形6,波形5,波形7,超外差接收機(jī)原理：,接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號(hào)變成,統(tǒng)一的中頻,已調(diào)信號(hào)，再進(jìn)行中頻放大，高增益高穩(wěn)定的中頻放大器容易實(shí)現(xiàn)。中波調(diào)幅廣播中頻是 465,KHz。,電視圖象信號(hào)的中頻是 38,MHz。,2024年12

13、月10日,通信電路原理,24,發(fā)送與接收設(shè)備小結(jié),由于是采用無線傳輸，所以在發(fā)射機(jī)端有調(diào)制過程，在接收機(jī)端有解調(diào)制過程。,發(fā)送與接收設(shè)備中，產(chǎn)生頻率變換的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等，這些電路都是非線性電路。,接收機(jī)要有足夠高的靈敏度（接收弱信號(hào)的能力）和足夠高的選擇性（區(qū)分不同已調(diào)信號(hào)的能力）。,自動(dòng)增益控制,原理（,AGC,）：,接收弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)的時(shí)候，接收機(jī)能得到相差不多的信號(hào)。,2024年12月10日,通信電路原理,25,超外差接收機(jī),的,優(yōu)點(diǎn),：容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量；具有較高的選擇性和較好的頻率特性；易于調(diào)整,。,缺點(diǎn),：電路比較復(fù)雜；除

14、了有用信號(hào)外，還存在位于鏡象頻率處的無用信號(hào)的干擾,。,（,有,一次變頻,和,二次變頻,方案）,零中頻接收機(jī),原理：,將有用信號(hào)直接變換到基帶，即選擇中頻頻率為零,（,直接下,變頻,方案）,。,采用正交解調(diào)技術(shù)。,優(yōu)點(diǎn),：沒有鏡象頻率干擾；電路便于集成。,缺點(diǎn),：有用信號(hào)和本機(jī)振蕩信號(hào)之間的,耦合,（泄漏,）,。,發(fā)送與接收設(shè)備小結(jié)（續(xù)一）,2024年12月10日,通信電路原理,26,1.2,信號(hào)傳輸?shù)幕締栴},1.2.1,信號(hào)通過線性系統(tǒng)：,在通信設(shè)備中，屬于線性系統(tǒng)的電路有線性放大器、濾波器、均衡器、相加（減）器、微分（積分）電路以及工作于線性狀態(tài)下的反饋控制電路等。,理想線性系統(tǒng)的幅度頻

15、率特性,：,相位頻率特性為線性函數(shù),例如：,若線性系統(tǒng)的特性不是理想的，則會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的波形失真，但,不會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量,，這種失真稱為,線性失真,。,2024年12月10日,通信電路原理,27,1.2.2,信號(hào)通過非線性系統(tǒng),在通信電路中，屬于非線性系統(tǒng)的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調(diào)制、解調(diào)器等。,因此，研究信號(hào)通過非線性系統(tǒng)的問題在通信電路原理分析中是很重要的。,信號(hào)通過非線性系統(tǒng)后，最主要的特點(diǎn)是將,產(chǎn)生新的頻率分量,例：設(shè)非線性輸出輸入特性,和,輸入信號(hào)分別是：,則,輸,出,信號(hào)有：直流分量；基波分量和諧波分量；組合頻率分量。,1.2,信號(hào)傳輸?shù)幕締栴}（續(xù)一）,20

16、24年12月10日,通信電路原理,28,1.2.3,干擾,信號(hào)在傳輸過程中，不可避免地會(huì)受到各種無用信號(hào)的干擾，這些干擾是限制通信系統(tǒng)性能的主要因素。,熱噪聲：自由電子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)與晶格碰撞,，,產(chǎn)生熱噪聲。存在于所有的電子器件和傳輸信道中。,電路工作時(shí)產(chǎn)生的干擾：我們利用器件的非線性，產(chǎn)生需要的頻率分量，但是同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不需要的頻率分量，若濾除不干凈就會(huì)形成干擾。,1.2,信號(hào)傳輸?shù)幕締栴}（續(xù)二）,2024年12月10日,通信電路原理,29,1.3,通信電路的基本形式,模擬電路：輸入輸出皆是模擬信號(hào)，處理的也是,模擬信號(hào)。電路特性可用代數(shù)方程或,微分方程表示，求解用拉氏變換。,抽樣數(shù)據(jù)電路：輸入輸出皆是離散的時(shí)間序列信,號(hào)。電路特性可用差分方程表示，求,解用,Z,變換。,數(shù)字電路：數(shù)字電路處理的是數(shù)字信號(hào)。模擬信,號(hào)經(jīng)時(shí)鐘信號(hào)抽樣，得抽樣信號(hào)。,抽樣信號(hào)經(jīng)量化、編碼就得數(shù)字信號(hào)。,2024年12月10日,通信電路原理,30,1.3,通信電路的基本形式 （續(xù)一）,2024年12月10日,通信電路原理,31,1.3,通信電路的基本形式,(,續(xù)二,),2024年12月10日,通信電路原