射频通信原理-第1章.ppt

1.1信息技术1.2通信系统1.3信号1.4带宽和信息容量习题信息技术概括起来包括两类：信息处理技术与信息传输技术。信息是一个抽象的概念。信息的具体形式有：语言、文字、符号、音乐、图形、图像和数据。将表示声音和图像等的物理信号，经过传感器转换为电信号，就成为我们处理的对象。人们从这些信号中获取信息。通信的任务是传递信息，即将经过处理的信息从一个地方传递到另一个地方。对于信息传输最主要的要求就是传输的可靠性和有效性。信息处理的目的就是为了更有效、更可靠地传递信息。传递信息可以通过有线方式，也可以通过无线方式。通信作为无线电技术最早的应用，其系统组成和工作过程，很典型地反映了无线电技术的基本问题。通信技术的发展和现代化也充分反映了无线电技术的发展和现代化。本书将以无线通信系统为主要研究对象，着重讨论无线电设备中的高频放大器和高频功率放大器、振荡器及频率变换等电子线路的基本原理和应用。一切能完成信息传输任务的系统都可以称为通信系统。高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分。通信系统的基本任务是从一个地方向另一个地方传送信息。因此，电子通信可以被总结为在两个或多个位置使用电子线路传输、接收和处理信息。始发的源信息可以是模拟(连续)形式的，如人类的语言或音乐，也可以是数字(离散)形式的，如二进制编码的数字或字母数字代码。各种形式的信息在通过通信系统传播之前，必须对其进行转换。电子通信技术已经发展了百年，其基本概念和原理变化不大，但其实现技术和电路经历了重大的变化。近年来，晶体管和线性集成电路简化了电子通信电路的设计，使其更加小型化，并改善了性能和可靠性，降低了总成本。越来越多的人需要相互通信，这一巨大的需求刺激着电子通信工业快速发展。现代通信系统包括电缆通信系统、微波通信系统、卫星通信系统和无线电通信系统以及光纤通信系统。1.2.1无线通信系统的组成了解通信系统的构成，有利于掌握通信系统的基本原理及通信电子线路的组成原理。通信系统的核心部分是发送设备和接收设备。不同的通信系统的发送设备和接收设备组成不完全相同，但其基本结构有相似之处。通信系统通常分为有线通信系统和无线通信系统，我们常见的无线通信系统有广播通信系统、移动通信系统等。一个完整的通信系统基本组成框图如图1.1所示。图1.1通信系统基本组成框图无线通信系统的基本组成框图与通信系统基本相同，包括发射系统(信源、输入变换器、发送设备)、接收系统(接收设备、输出变换器、接收信息)、信道、干扰源等。1.2.2发射系统信源是指需要传送的原始非电物理量信息源，如语言、音乐、图像、文字等。信源经输入变换器后转换成电信号。输入变换器的主要任务是将要传递的语言、音乐、图像、文字等信息变换为电信号，该电信号包含了原始消息的全部信息(允许存在一定的误差，或者说信息损失)。这类信号的频率一般比较低，称为“基带信号”。输入变换器输出的基带信号作为通信系统的信号源。基带信号不一定适合在信道上直接传输，可将其送入发送设备，变换成适合信道传输的信号后再送入信道。发送设备主要有两大任务：调制与放大。调制就是将基带信号变换成适合信道传输的高频信号。在连续波调制中，是指用原始电信号(调制信号)去控制高频振荡信号(载波信号)的某一参数，使之随着调制信号的变化规律而变化。经过调制的高频信号称为已调信号。无线通信发送设备的任务就是将基带信号变换成适合在空间信道传输的高频信号。图1.2所示为无线通信发送设备组成框图。图1.2无线通信发送设备发送设备的另一个任务是放大，即对已调波信号的电压和功率进行放大、滤波等处理，使已调波信号具有足够大的功率以便送入信道。在无线通信中，天线的作用是很重要的，它将已调信号转换成电磁波送入信道。由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射出去，天线的长度必须和电信号的波长为同一数量级。例如，音频信号的频率一般在20kHz以下，对应波长为15km以上，直接传输时需要的天线约4km，但使用如此巨大的天线是不可能的。此外，即使这样的天线制造出来，由于各个发射台发射的均为同一频段的低频信号，各信号在信道中会互相重叠、干扰，导致接收设备无法选择出所要接收的信号。因此，为了有效地进行传输，必须采用几百千赫以上的高频信号作为载体，将低频的基带信号“装载”到高频信号上(调制)，然后经天线发射出去。采用调制方式以后，由于传送的是高频信号，所需天线尺寸大大下降。同时，不同的发射台可以采用不同频率的载波信号，这样各种信号在频谱上就可以互相区分开了。1.2.3接收系统接收设备主要有三大任务：选频、放大、解调。接收设备将信道传送过来的已调信号从众多信号和噪声中选取出来，并对其进行处理，以恢复出与发送端一致的基带信号。图1.3所示是通信系统中调幅式无线电接收