射频电路第1章讲.ppt

第1章　绪　论;1.1 无线通信系统概述; 图1-1 无线通信系统的基本组成;　　图中虚线以上部分为发送设备(发信机)，虚线以下部分为接收设备(收信机)，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。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(Baseband)信号； 第二种变换称为调制(Modulating)，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(Modulated Signal)，相应的没有进行调制之前的基带信号也可称为调制信号(Modulating Signal)。调制时还需要一个高频振荡信号，称为载波(Carrier)，它可由高频振荡器(Oscillator)或频率合成器(Frequency Synthesizer)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(同时要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(Super Heterodyne)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(Direct Conversion)或零中频(Zero IF)式接收机结构。不同的接收设备结构有不同的特点。 　　在接收设备中有相应的两种反变换。将接收到的已调信号变换(恢复)为基带信号的过程称为解调(Demodulating)，把实现解调的部件称为解调器(Demodulator)。解调时一般也需要一个本地的高频振荡信号，称为恢复载波(或插入载波)。有时将收发设备中的调制器和解调器合称为调制解调器(Modem)。;图 1-2 镜像抑制接收机结构 (a) Hartley结构；(b) Weaver结构;图 1-3 零中频接收机结构;　　在无线通信系统中通常需要某些反馈控制电路，这些反馈控制电路主要是自动增益控制(AGC)或自动电平控制(ALC)电路，自动频率控制(AFC)电路和自动相位控制(APC)电路(也称锁相环PLL)。此外，还要考虑高频电路中所用的元件、器件和组件，以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。需要说明的是，虽然许多通信设备可以用集成电路(IC)来实现，但是上述的单元电路通常都是由有源的和无源的元器件构成的，既有线性电路，也有非线性电路。这些基本单元电路的组成、原理及有关技术问题，就是本书的研究对象。 　　应当指出，实际的通信设备比上面所举例子要复杂得多。比如发射机的振荡器和接收机的本地振荡器就可以用更复杂的组件——频率合成器(FS)来代替，它可以产生大量所需频率的信号。;1.1.2 无线通信系统的类型 　　无线通信系统的类型，可以根据不同的方法来划分。按照无线通信系统中关键部分的不同特性，有以下一些类型: 　　(1) 按照工作频段或传输手段分类，有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率，主要指发射与接收的射频(RF)频率。射频实际上就是“高频”的广义语，它是指适合无线电发射和传播的频率。无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。;　　(2) 按照通信方式来分类，主要有(全)双工、半双工和单工方式。所谓单工通信，指的是只能发或只能收的方式；半双工通信是一种既可以发也可以收但不能同时收发的通信方式；而双工通信是一种可以同时收发的通信方式。图1-1的例子是半双工方式，将天线开关换成双工器