高频电路原理与分析精品课件第1.pptVIP

* 山东农业大学信息学院 * * 山东农业大学信息学院 * 　　任何信号都会占据一定的带宽。从频谱特性上看，带宽就是信号能量主要部分(一般为90%以上)所占据的频率范围或频带宽度。不同的信号，其带宽不同，比如，话音的频率范围大致为100 Hz～6 kHz，其主要能量集中在300 Hz～3.4 kHz。射频频率越高，可利用的频带宽度就越宽，不仅可以容纳许多互不干扰的信道，从而实现频分复用或频分多址，而且也可以传播某些宽频带的消息信号(如图像信号)，这是无线通信采用高频的原因之一。 * 山东农业大学信息学院 * 　　3. 频率特性 　　任何信号都具有一定的频率或波长。我们这里所讲的频率特性就是无线电信号的频率或波长。电磁波辐射的波谱很宽，如图 1-6 所示。 * 山东农业大学信息学院 * 图 1-6 电磁波波谱 * 山东农业大学信息学院 * 　　无线电波只是一种波长比较长的电磁波，占据的频率范围很广。在自由空间中，波长与频率存在以下关系: 　　　　　　　　c=fλ 　 (1-1) 式中:c为光速，f和λ分别为无线电波的频率和波长，因此，无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。对频率或波长进行分段，分别称为频段或波段。不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同，传播的能力和方式也不同，因而它们的分析方法和应用范围也不同。 　　表 1-1 列出了无线电波的频(波)段划分、主要传播方式和用途等。表中关于传播方式和用途的划分是相对而言的，相邻频段间无绝对的分界线。 * 山东农业大学信息学院 * * 山东农业大学信息学院 * 　　应当指出，不同频段的信号具有不同的分析与实现方法，对于米波以上(含米波，λ≥1 m)的信号通常用集总(中)参数的方法来分析与实现，而对于米波以下(λ1 m)的信号一般应用分布参数的方法来分析与实现，当然，这也是相对的。 　　另外，从表中可以看出，频段划分中有一个“高频”段，其频率范围为3～30 MHz，这是“高频”的狭义解释，它指的就是短波频段。本课程涉及的波段可从中波到微波波段。 * 山东农业大学信息学院 * 　　4. 传播特性 　　无线通信的传输媒质主要是自由空间。频率或波长不同，电磁波在自由空间的传播方式也不同。传播特性指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播特点等。无线电信号的传 播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。 　　电磁波从发射天线辐射出去后，不仅电波的能量会扩散，接收机只能收到其中极小的一部分，而且在传播过程中，电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层吸收或反射，或者在大气层中产生折射或散射等现象，从而造成到达接收机时的强度大大衰减。根据无线电波在传播过程所发生的现象，电波的传播方式主要有直射(视距)传播、绕射(地波)传播、折射和反射(天波)传播及散射传播等，如图 1-7 所示。决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。 * 山东农业大学信息学院 * 图1- 7 无线电波的主要传播方式 (a) 直射传播；(b) 地面绕射传播； (c) 电离层反射传播；(d) 对流层散射传播 * 山东农业大学信息学院 * 　　一般来讲，无线电信号的辐射是多方向的。由于地球是一个巨大的导体，电波沿地面传播(绕射)时能量会被吸收(趋肤效应引起)，通常是波长越长(或频率越低)，被吸收的能量越少，损耗就越小，因此，中、低频(或中、长波)信号可以以地波的方式绕射传播很远，并且比较稳定，多用作远距离通信与导航。实际上，绕射依赖于电波的波长、物体的体积与形状、绕射点入射波的振幅、相位和极化情况等，当电波的波长大于物体的体积时容易发生绕射。 * 山东农业大学信息学院 * 　　短波波段的无线电波沿地面传播的距离很近，远距离传播主要靠电离层。地球外部包裹着厚厚的大气层，在大气层中离地面60～600 km的区域称为电离层，它是由于太阳和星际空间的辐射引起大气电离而产生的。电离层从里往外可以分为D、E、F1、F2四层，D层和F1层在夜晚几乎完全消失，因此经常存在的是E层和F2层。电离层对通过的电波也有吸收作用，频率越高的信号，电离层吸收能力越弱，或者说电波的穿透能力越强。因此，频率太高的信号会穿过电离层而达到外层空间。另一方面，电离层也是一层介质，对射向它的无线电波会产生反射与折射作用。入射角越大，越易反射；入射角太小，容易折射。在通常情况下，对于短波信号，F2层是反射层，D、E层是吸收层(因为它们的电子密度小，不满足反射条件)。F2层的高度约250～300 km， * 山东农业大学信息学院 * 所以，一次反射的最大跳距约4000 km。应当指出，由于电离层的状态随着时间(年、季、月、天、小时甚至更小单位)而变化，因此，利用电离层