高频电路原理与分析（第7版）全套教学课件.pptx

;第1章 绪论;1.1-无线通信系统概述;;　　图中虚线以上部分为发送设备(发射机),虚线以下部分为接收设备(接收机),天线及 天线开关为收发共用设备。信道为自由空间。话筒和扬声器属于通信的终端设备,分别为 信源和信宿。上下两个音频放大器分别是为放大话筒输出信号和推动扬声器工作而设置 的,属低频部件,本书不讨论。上面的音频放大器输出的信号控制高频载波振荡器的某个 (些)参数,从而实现调制;下面的解调器就是针对上面发射端的调制而进行的检波(调制 的逆过程)。;已调制信号的频率若不够高,可根据需要进行倍频或上混(变)频;若幅度不 够,可根据需要进行若干级(通常有预放、激励和输出三级)放大,经天线辐射出去。接收 机一般都采用超外差的形式,在通过高频选频放大(初步的选择放大并抑制其它无用信号) 后进行下混(变)频,取出中频后再进行中频放大(主选择放大,具有较大的放大增益和较 强的滤波能力)和其它处理,然后进行解调。超外差接收机的主要特点就是由频率固定的 中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。当信号频率改变时,只要相应地改变本地振 荡信号频率即可。;　　发送设备主要完成调制、上变频、功率放大和滤波等功能,其结构大同小异。根据调 制和上变频是否合二为一,发送设备结构分为直接变换结构和两次变换结构两种方式,在 每种方式中也都可以采用单通道调制和双通道正交调制方式,图1-1中的发射机为典型 的一次变频结构。;　　在发送设备中,一般存在两种变换:　　第一种变换是将信源产生的原始 信息变换成电信号,而 这 一 信 号 的 频 谱 通 常 靠 近 零 频 附 近,属 于 低 频 信 号,称 为 基 带 信号;　　第二种变换称为调制,是将基带信号变换成适合在信道中 传输的信号形式(一般为射频或高频的带通信号)。调制后的信号称为已调信号,相应的没有进行调制之前的基带信号也可称为调制信号。 调制时还需要一个高频振荡信号,称为载波,它可由高频振荡器或 频率合成 器 产 生。载 波 通 常 为 单 一 频 率 的 正 弦 信 号 或 脉 冲 信号。;　　接收设备的任务主要是有选择地放大空中微弱电磁信号(同时???尽可能保证信息的质 量),并恢复有用信息。接收设备的结构通常采用超外差(SuperHeterodyne)形式,图1-1-中的接收机即为一次变频超外差结构。随着设备小型化和系统化,接收设备的结构出现了 许多新的形式,如图1-2和图1-3分别为镜频抑制式和直接变换式(DirectConversion) 或零中频(ZeroIF)式接收机结构。不同的接收设备结构有不同的特点。;;;　　在现代高性能宽带超外差接收机中,通常采用向上变频(UpConversion)方式,并至少 需要两次频率变换。其中的多个本振信号的频率稳定度要求较高(如0.5~1ppm),这就需 要采用复杂的锁相环或高性能的频率合成电路,也可以采用本振频率漂移抵消设计,但这 增加了系统的成本和复杂性。;　　在超外差接收机中,中频频率是固定的,当信号频率改变时,只要相应地改变本地振 荡信号频率即可。通常中频频率相对较低,中频放大器可以获得很高的稳定增益,降低了 射频级实现高增益的难度,相应地,AGC 范围也就较大。由于使用高性能的中频滤波器 (通常是晶体滤波器或声表面波滤波器),接收机的选择性好,抗干扰能力强。超外差结构 的最大缺点就是组合干扰频率点多,特别是对于镜像频率干扰的抑制颇为麻烦,因此出现 了多种镜频抑制接收方案。其中,Hartley与 Weaver变换结构理论上完全消除了镜像响应 和镜像噪声,结构也比较简单,然而,这两种方法在实践中都有明显的缺点。;　　直接变换结构也是按照超外差原理设计的,只是让本地振荡频率等于载频,使中频为 零(因此也称为零中频结构),也就不存在镜像频率,从而也就避免了镜频干扰的抑制问 题。接收的信号通过直接变换处理成为零中频的低频基带信号,但不一定经过解调,可能 需要在基带上进行同步与解调。另外,直接变换结构中射频部分只有高放和混频器,具有 增益低,易满足线性动态范围的要求;由于下变频后为低频基带信号,只需用低通滤波器 来选择信道即可,省去了价格昂贵的中频滤波器,体积小、功耗低、便于集成,多用于便携 式的低功耗设备中。但是,直接变换结构也存在着本振泄漏与辐射、直流偏移(DCOffset)、 闪烁噪声、两支路平衡与匹配问题等缺点。;　　可以总结出无线通信系统的基本组成,从中也可看出高频电路的基本内 容(高频前端)应该包括: 　　(1)高频振荡器(信号源、载波信号或本地振荡信号);　　(2)放大器(高频小信号放大器及高频功率放大器); 　　(3)混频或变频(高频信号变换或处理); 　　(4)调制与解调(高频信号变换或处理)。;