课堂笔记——通信电子线路 (1)

2019-09-02 | 28 浏览 | 0 评论

通信基本知识

graph LR 输入变换器-->发送设备发送设备-->信道信道-->接收设备接收设备-->输出变换器

输入变换器：将非电量变换为电信号（基带信号）
基带信号：声音频率范围、电话信号频率范围（300~3.4KHz）

graph LR subgraph 发送设备基带信号-->频带信号 end

graph LR subgraph 接收机频带信号-->基带信号 end

graph LR subgraph 输出变换器基带信号-->非电量 end

频带信号：适合信道传输的高频信号
全双工：可同时收发
半双工：不可同时收发
单工：只能收/发

graph LR 编码-->调制调制-->高频放大高频放大-->信道信道-->放大变频放大变频-->解调解调-->译码

电磁波频率：几十KHz~几十GHz
地波：绕射传播，f \le 1.5MHz
天波：反射/折射传播，波长太长会被吸收，太短穿透电离层
$1.5Mhz \le f \le 30MHz$
直线：视距传播，直线传f \ge 30MHz
天线通高频电流，就会产生电磁波

天线长度=波长*1/4

调制的种类

信息在载波信号中的三种形式

V_m 振幅
\theta _t 相位
\omega 角频率

三种模拟信号调制

AM 调幅
FM 调频
PM 调相
例：AM方式

三种数字信号调制

ASK 振幅键控
FSK 频率键控
PSK 相位键控

graph LR 主振器-->缓冲器缓冲器-->高频放大高频放大-->AM调制 AM调制-->高频功放声电变换-->前置放大前置放大-->低频功放低频功放-->AM调制

解调

AM -- 检波
FM -- 鉴频
PM -- 鉴相

高频放大

直接放大
由于放大倍数A受到f的影响：

直接放大信号会导致信号被放大得不均匀，由此引出超外差接收机
超外差接收机

graph LR 天线输入fs-->混频fI 本机振荡fL-->混频fI 混频fI-->放大放大-->分离分离-->输出

由上图可知

f_I = f_L - f_S

其中f_I固定，f_L随天线输入变化，混频后的信号频率固定，因此被放大的时候不会出现放大不均匀的问题

与信号与系统课程的重叠

graph LR fc-->AM调幅 F-->AM调幅 AM调幅-->Out:fc AM调幅-->Out:fc+F AM调幅-->Out:fc-F

调幅数学表达式表达就是原信号与载波信号相乘，即

x(t)y(t)

经过傅里叶变换，为

X(j \omega) + Y(j \omega)

因此高频这门课研究的东西会产生新的频谱，电路处于非线性工作状态

高频小信号：使三极管工作在线性范围内的高频信号
高频使得三极管各极之间的极间电容不可忽略

由于产生了新的频率，因此要选频：

graph LR 有源放大器件-->无源选频网络

选频需要用到滤波器，理想滤波：
无标题.png

实际上达不到这样的矩形的滤波，因此有一个矩形系数K _{r0.1}
无标题.png

K_{r0.1} = {\Delta f _{0.1} \over \Delta f _{0.7}}

{输入信噪比 \over 输出信噪比} = {P _{si} / P _{ni} \over P _{so}/P _{no}}

滤波用到电感，但由于输入的是高频信号，不可忽略电感的阻抗：

无标题.png

品质因数：

Q _0 = {储能 \over 耗能} = {I^2 \omega L \over I^2 r_0}

r _0 = {\omega L \over Q_0}

g _0 = {1 \over \omega L Q_0}

LC谐振比较容易推导，此处直接写结论：

串联

| \omega _0 | = {1 \over \sqrt{LC}}

谐振时的容抗、感抗：特性阻抗 \rho

Q = {\rho \over r _0}

Z = r _0 + r _L + j(\omega L - {1 \over \omega C})

X = \omega L - {1 \over \omega C}

无标题.png

并联

Y = g _0 + j(\omega C - {1 \over \omega L})

| \omega _0 | = {1 \over \sqrt{LC}}

Q = {1 \over g_0 \omega L} = {\omega C \over g _0}

串并联等效

并联转换为串联：

r _1 = {R _2 X _2 ^2 \over R _2 ^2 + X _2 ^2} = {R_2 \over Q^2 +1}

X _1 = {R _2 ^2 X _2 \over R _2 ^2 + X _2 ^2} = {1 \over 1 + {1 \over Q ^2}} X _2

因此，当Q >>1时，有

X _2 = X _1

R _2 = Q ^2 \gamma _1

成立

耦合联接

全部接入：外部联接的元件会对Q有影响
部分接入：通过耦合，防止外部元件对Q影响

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