通信電路原理課件1_1

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,*,通信電路原理,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,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：新主樓,F1124,Tel：82338573,2024年12月10日,通信電路原理,2,1.1,通信系統的,基本概念,1.1.1,通信系統的,組成與分類,1.1.2,通信系統的,基本特性,1.1.3,通信系統的,信道,1.1.4,通信系統中的,信號,1.1.5,通信系統中的,發送與接收設備,笫,1,章 緒 論,1.2,信號傳輸的,基本問題,1.2.1,信號通過,

2、線性系統,1.2.2,信號通過,非線性系統,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,調制,方式,來,分：數字通信與模擬通信；,按,信道中傳輸的,信號,來,分：基帶信號通信與,載波,信號通信；,按,傳輸信道來,分：有線通信、無線通信、光通信；,按信號,傳輸的方向來,分：單工、雙工、半雙工。,1.1.1,通信系統的,分類與,組成,2024年12月10日,通信電路原理,4,通信系統基本組成方框圖,2024年12月10日,通信電路原理,5,局域網,基站,有線,電視網,廣播,網,地面站,電話局,尋呼臺,同步,衛星,低軌,衛星,公用,通信網

3、,電話機,計算機,電視機,計算機,電視機,收音機,尋呼機,計算機,衛星手機,(765,KM),(35860,KM),手,機,(,全球星,系統）,無線接,入點,AP,筆記本,計算機,(WLAN),（模擬向數字轉換）,2024年12月10日,通信電路原理,6,通信系統實例：無線連接的家庭信息網絡,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,兒童監護,臺式電腦,衛星天線,PSTN/xDSL,冰箱數據板,手持式控制器,電纜/電纜調制解調器,聲控玩具,Talking Teddy,2024年12月10日,通信電路原理,7,移動通信系

4、統中（手機）包含的關鍵（電子）技術,能量的有效利用；,數字系統設計技術；,模擬集成電路（,RFIC,）,設計技術；,半導體器件及工藝技術；,智能天線；,顯示器件及其控制技術；,數字信號處理；,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（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,數字,DSP,核心,Logic,專用邏輯電路,通信算法,協議處理,RF-Front

5、：,本課程學習內容,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品（低端產品）,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品（中間產品）,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品（高檔產品）,2024年12月10日,通信電路原理,12,1.1.2,通信系統的基本特性,一、傳輸距離,傳輸距離是指信號從發送端傳輸到達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？,無中繼的無線通信：,發送端的信號功率,；,信號通過信道的損耗；,信號通過信道時混入各種

6、形式的干擾和噪聲；,接收機的接收靈敏度；,與通信方式有關（有無中繼）。,2024年12月10日,通信電路原理,13,二、通信容量,與已調信號所占有的頻帶寬度密切相關：,國際規定電話信號的頻帶是3003400,Hz；,中波調幅廣播（,535,KHz1605KHz,），,廣播電臺每個,已,調信號占有的頻帶寬度是 9,KHz；,調頻廣播（,88,MHz108MHz,），,最小,頻帶寬度是,200,KHz；,我國采用的電視信號的頻帶是08,MHz。,通信容量,是指一個信道能夠同時傳送獨立信號的路數。,復用技術：頻分、時分、碼分、空分等,例：,載波電話的頻分復用,FDM,1.1.2,通信系統的基本特性（

7、續一）,2024年12月10日,通信電路原理,14,三、信號失真度,信號失真度,是指接收設備輸出信號不同(失真）于發送端基,帶信號的程度,。,產生信號失真的原因：,信道特性不理想；,對信號進行處理的電路（發送與接收設備）特性不理想。,1.1.2,通信系統的基本特性（續二）,2024年12月10日,通信電路原理,15,四、抗干擾能力,信號通過信道時，總要混入各種形式的干擾和噪聲，使接收機輸出信號的質量下降。,提高通信系統抗干擾能力的技術：,采用具有強抗干擾能力的體制；,采用高質量的調制和解調電路。,任何人在任何時候和任何地點都可以實現通信。,1.1.2,通信系統的基本特性（續三）,2024年12

8、月10日,通信電路原理,16,1.1.3,通信系統的信道,一、衰減特性：,信道的衰減特性是指信號經信道傳輸時，信號能量被衰減的程度。,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，當不同頻率的信號通過時，由信道引起幅度衰減和附加相移。它們通常是不同的。,四、時變與時不變特性：,在某些信道中，信道的傳輸特性是隨時間變化的。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,移動通信中信道的特殊問題,選擇性衰落（頻域）和延時擴展（時域）：,多徑傳

9、播：到達接收點的信號，除直射波外還有多個反射波和散射波。產生選擇性衰落和延時擴展。,選擇性衰落：使用不同頻率的信號將產生不同的衰減特性，故產生失真。,延時擴展：延時擴展對高速數據傳輸影響很大，產生碼間干擾（,ISI）。,多卜勒頻移：,在高速移動情況下接收，還要考慮,多卜勒頻率,的影響。,在城市環境中，移動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,通信系統中的信號,基帶信號：,信號頻帶：,在通信系統中被傳輸的信號，一般情況下都不是單一頻率的信號，而是含有一定頻率范圍內的各頻率分量。而它所占有頻率范圍的大小，則稱為這個信號所占有的頻帶寬度

10、。,舉例：,對電話來說，它強調可懂度，而不要求音色等。國際規定電話信號的頻帶是,3003400,Hz；,電視由于要傳輸圖像，所以帶寬較大，,我國采用的電視信號的頻帶是,08,MHz,等。,定義：,稱這種直接表示原始信息的電信號為基帶信號。直接傳送基帶信號稱為,基帶信號傳輸,。,電話電纜可傳輸電話基帶信號。視頻電纜可傳輸電視基帶信號。,2024年12月10日,通信電路原理,19,1.1.4,通信系統中的信號（續,1,）,載波,信號：,調制技術：,當所使用信道的頻率特性不適于基帶信號傳輸時，可以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；,舉例：,為了實現中波廣播可以利用,調幅技術,將

11、聲音基帶信號搬移到中波波段的某一頻率附近,。,這種傳送基帶信號的方法稱為,載波信號傳輸,。,2024年12月10日,通信電路原理,20,1.1.4,通信系統中的信號（續,2,）,舉例：調幅波：,設調制信號是單頻正弦信號：,則得到,標準,調幅,波,SAM,。,m,A,是,調幅度。,把載波抑制掉，可得到抑制載波,調幅,波,SCAM,：,設調制信號是方波信號（-1,v,1,v,），,則是,幅度鍵控調幅,波,ASK,。,2024年12月10日,通信電路原理,21,1.1.4,通信系統中的信號（續,3,）,單頻正弦調制信號調制高頻載波信號,產生,SAM,已,調,信號：,2024年12月10日,通信電路原

12、理,22,1.1.5,通信系統中的發送與接收設備,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,調幅,發射機方框,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,超外差接收機方框,原理,圖,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,波形4,波形6,波形5,波形7,超外差接收機原理：,接收到的不同載頻的微弱高頻已調信號變成,統一的中頻,已調信號，再進行中頻放大，高增益高穩定的中頻放大器容易實現。中波調幅廣播中頻是 465,KHz。,電視圖象信號的中頻是 38,MHz。,2024年12

13、月10日,通信電路原理,24,發送與接收設備小結,由于是采用無線傳輸，所以在發射機端有調制過程，在接收機端有解調制過程。,發送與接收設備中，產生頻率變換的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調制、解調器等，這些電路都是非線性電路。,接收機要有足夠高的靈敏度（接收弱信號的能力）和足夠高的選擇性（區分不同已調信號的能力）。,自動增益控制,原理（,AGC,）：,接收弱信號和強信號的時候，接收機能得到相差不多的信號。,2024年12月10日,通信電路原理,25,超外差接收機,的,優點,：容易得到足夠大而且比較穩定的放大量；具有較高的選擇性和較好的頻率特性；易于調整,。,缺點,：電路比較復雜；除

14、了有用信號外，還存在位于鏡象頻率處的無用信號的干擾,。,（,有,一次變頻,和,二次變頻,方案）,零中頻接收機,原理：,將有用信號直接變換到基帶，即選擇中頻頻率為零,（,直接下,變頻,方案）,。,采用正交解調技術。,優點,：沒有鏡象頻率干擾；電路便于集成。,缺點,：有用信號和本機振蕩信號之間的,耦合,（泄漏,）,。,發送與接收設備小結（續一）,2024年12月10日,通信電路原理,26,1.2,信號傳輸的基本問題,1.2.1,信號通過線性系統：,在通信設備中，屬于線性系統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下的反饋控制電路等。,理想線性系統的幅度頻

15、率特性,：,相位頻率特性為線性函數,例如：,若線性系統的特性不是理想的，則會產生信號的波形失真，但,不會產生新的頻率分量,，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,信號通過非線性系統,在通信電路中，屬于非線性系統的電路有諧振功率放大器、倍頻器、振蕩器、及各種調制、解調器等。,因此，研究信號通過非線性系統的問題在通信電路原理分析中是很重要的。,信號通過非線性系統后，最主要的特點是將,產生新的頻率分量,例：設非線性輸出輸入特性,和,輸入信號分別是：,則,輸,出,信號有：直流分量；基波分量和諧波分量；組合頻率分量。,1.2,信號傳輸的基本問題（續一）,20

16、24年12月10日,通信電路原理,28,1.2.3,干擾,信號在傳輸過程中，不可避免地會受到各種無用信號的干擾，這些干擾是限制通信系統性能的主要因素。,熱噪聲：自由電子的無規則熱運動與晶格碰撞,，,產生熱噪聲。存在于所有的電子器件和傳輸信道中。,電路工作時產生的干擾：我們利用器件的非線性，產生需要的頻率分量，但是同時也會產生不需要的頻率分量，若濾除不干凈就會形成干擾。,1.2,信號傳輸的基本問題（續二）,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，處理的也是,模擬信號。電路特性可用代數方程或,微分方程表示，求解用拉氏變換。,抽樣數據電路：輸入輸出皆是離散的時間序列信,號。電路特性可用差分方程表示，求,解用,Z,變換。,數字電路：數字電路處理的是數字信號。模擬信,號經時鐘信號抽樣，得抽樣信號。,抽樣信號經量化、編碼就得數字信號。,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,(,續二,),2024年12月10日,通信電路原