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第3章发射机与接收机结构(共22张)

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第3章发射机与接收机结构(共22张)

摘要：本文针对发射机与接收机的结构设计进行了深入研究。首先，简要介绍了发射机与接收机的基本原理和组成。接着，详细分析了发射机与接收机的各个模块结构，包括天线、放大器、滤波器、调制解调器等。通过对发射机与接收机结构的优化设计，提高了通信系统的性能。最后，通过仿真实验验证了所提出设计方案的可行性和有效性。本文的研究成果对发射机与接收机的设计和应用具有重要的参考价值。

随着信息技术的飞速发展，无线通信技术已成为现代社会不可或缺的一部分。发射机与接收机作为无线通信系统的核心组成部分，其性能直接影响着通信质量。近年来，随着通信技术的不断进步，对发射机与接收机的设计要求也越来越高。本文旨在通过深入研究发射机与接收机的结构，提出一种优化设计方法，以提高通信系统的性能。

一、1.发射机与接收机概述

1.1发射机基本原理

发射机是无线通信系统中不可或缺的设备，其主要功能是将信息信号转换为电磁波，并通过天线向外发射。发射机的基本原理涉及多个关键步骤，包括信号调制、放大、滤波和天线发射。

(1)首先，发射机接收到的信息信号通常为低频信号，这种信号直接传输的效率较低，因此需要将其调制到高频载波上。调制过程包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等，这些调制方式分别对应不同的传输特性。例如，在广播电台中，音频信号通常通过AM调制，以实现远距离传输。

(2)调制后的信号虽然已经具有更高的频率，但仍然需要通过放大器进行放大处理，以确保信号在传输过程中能够覆盖更远的距离。放大器的作用是提高信号的功率，使其达到传输所需的水平。在实际应用中，放大器的增益通常需要达到数十到数百分贝。例如，在卫星通信系统中，发射机的功率放大器增益需要达到100dB以上，以确保信号能够穿越大气层并到达接收端。

(3)经过放大的信号虽然功率充足，但为了减少信号中的杂波干扰，还需要通过滤波器进行滤波处理。滤波器的作用是允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率的信号。滤波器的设计需要考虑到信号的带宽、滤波器的选择性以及滤波器对信号传输的影响。例如，在移动通信系统中，滤波器需要具有较窄的通带，以确保信号的纯净度和抗干扰能力。

通过上述调制、放大和滤波的过程，发射机能够将信息信号有效地转换为电磁波，并通过天线发射出去。这一过程在无线通信系统中扮演着至关重要的角色，它不仅影响着通信的覆盖范围，还直接关系到通信的质量和稳定性。

1.2接收机基本原理

接收机在无线通信系统中负责捕捉由发射机发射的电磁波信号，并将其转换回原始的信息信号。接收机的基本原理涉及信号接收、放大、滤波、解调和信号处理等多个步骤。

(1)接收机首先通过天线捕捉到由发射机发射的电磁波信号。天线的作用是将电磁波能量转换为电信号，这些信号可能非常微弱，通常需要经过多个步骤才能被有效利用。例如，在移动通信中，天线接收到的信号强度可能在-120dBm到-50dBm之间，这种低强度的信号需要通过高灵敏度的接收电路来放大。

(2)接收到的微弱信号随后被送入放大器进行放大。放大器是接收机中的关键组件之一，它能够提高信号的功率，使其达到后续处理所需的水平。放大器的增益通常在20dB到100dB之间，以确保信号在滤波和解调之前得到足够的增强。例如，在卫星通信接收机中，放大器的增益可能需要达到100dB以上，以克服空间传输中的信号衰减。

(3)放大后的信号会进入滤波器，以去除噪声和干扰，同时保留有用的信号成分。滤波器的设计需要考虑到信号的带宽、频率响应和选择性。例如，在数字通信系统中，接收机的滤波器必须能够精确地匹配发送端的滤波器，以防止信号失真。解调器是接收机的另一个重要组件，它负责从调制信号中提取原始信息。解调过程可能包括幅度解调、频率解调和相位解调等，取决于发射端使用的调制方式。例如，在电视广播接收机中，信号经过解调后，会恢复出音频和视频信号，供用户观看和收听。

通过上述接收、放大、滤波和解调的过程，接收机能够从接收到的电磁波中提取出原始信息。这一过程对于保证通信的可靠性和数据传输的准确性至关重要。在实际应用中，接收机的性能指标如灵敏度、选择性和动态范围等，直接影响到通信系统的整体性能。

1.3发射机与接收机组成

发射机和接收机作为无线通信系统的核心组成部分，其结构复杂，主要由以下几个关键模块组成。

(1)天线模块：天线是发射机和接收机中不可或缺的部分，其主要功能是发射和接收电磁波。天线的设计和性能直接影响到通信系统的覆盖范围和通信质量。发射机的天线负责将