《HJQ基本概念》PPT课件.ppt

基本概念提纲电阻R、电感L、电容C： 超前vs.滞后阻抗 vs. 导纳电感的品质因素（Q值）谐振回路Q值（空载Q值、有载Q值）电源的等效变换功率放大电路的类型（甲类、乙类）时域 vs. 频域 1. 频率相同频率相同2. 相位相同相位相同3. 有效值关系有效值关系：一、电阻电路一、电阻电路4. 相量关系相量关系： 二、电感电路二、电感电路 基本基本关系式关系式：iuL设设则则电感电路中电流、电压的关系电感电路中电流、电压的关系 1. 频率相同频率相同 2. 相位相差相位相差 90 （u 领先领先 i 90 ）iu设：设：领先领先！3. 有效值有效值 感抗感抗（）定义：定义：则：则：XL感感 抗抗储存储存能量能量p 0p 0ui瞬时功率瞬时功率基本关系式基本关系式:设设：三、电容电路三、电容电路uiC则：则： 1. 频率相同频率相同2. 相位相差相位相差 90 （u 落后落后 i 90 ）电容电路中电流、电压的关系电容电路中电流、电压的关系iu领先领先！I3. 有效值有效值或或 容抗容抗（）定义：定义：则：则：I容容 抗抗充电充电p放电放电放电放电P 0储存储存能量能量uiuiuiuiiut瞬时功率瞬时功率（1）R：（2）L：（3）C：感抗感抗XL容抗容抗XC=小结：小结： R、L、C 元件的电阻和电抗元件的电阻和电抗电阻电阻R阻抗和导纳阻抗和导纳阻抗和导纳阻抗和导纳正弦激励下，稳定状态时，端口电压和电流同频率正弦激励下，稳定状态时，端口电压和电流同频率Z+- -无源无源线性线性+- -|Z|RXj j阻抗三角形阻抗三角形单位：单位： 电阻电阻电电抗抗复导纳复导纳 Y|Y|GBj j 导纳三角形导纳三角形对同一二端网络对同一二端网络:单位：西门子（单位：西门子（S）电导电导电纳电纳|Z|RXj j阻抗三角形阻抗三角形单位：单位： 电阻电阻电电抗抗导纳适合于并联电路的计算导纳适合于并联电路的计算, 单位是西门子单位是西门子( s )电感Q值 vs. 回路Q值电感Q值电感电感的品质因数(Q值值)Q值值反映了电感电感线圈损耗的大小:Q值值越高,表明该电感器的储能作用越强，电感电感的功率损耗越小,电路效率越高,选择也性越好.比较：谐振回路Q值（空载Q值Qo、有载Q值QL）详见第2章电感Q值电感的电感的品质因数(Q值值)品质因数Q定义为高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。

比较：谐振回路Q值（空载Q值Qo 、有载Q值QL ）详见第2章R谐振回路Q值e.g. 串联谐振回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系曲线称为谐振曲线谐振曲线 Q值不同即损耗R不同时，对曲线有很大影响： Q值大曲线尖锐，选择性好；Q值小曲线钝，通带宽I = I ；Uab = Uab即：即：IRS+-UbaUabISabUabI RSU = ISRSRS = RS IS = U / RS等效互换的条件：开路电压对等，或短路电流对等等效互换的条件：开路电压对等，或短路电流对等 不难得出不难得出等效互换公式等效互换公式如下：如下：电源的等效变换法电源的等效变换法恒压源和恒流源不能等效互换！（无意义）恒压源和恒流源不能等效互换！（无意义）“等效等效”是指是指“对外对外”等等效（等效互换前后效（等效互换前后 对外对外 伏伏-安特性一致）安特性一致）开路开路电压对等，或短路等，或短路电流流对等等I2 +-10VbaUab5AabI10V / 2 = 5A2 5A 2 = 10V“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外伏等效（等效互换前后对外伏-安安特性一致），对内不等效（举例：电压源和电流源特性一致），对内不等效（举例：电压源和电流源开路和短路时，内部功耗不同）开路和短路时，内部功耗不同）电源的等效变换法（例）电源的等效变换法（例）等效变换的注意事项等效变换的注意事项“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外伏等效（等效互换前后对外伏-安安特性一致），对内不等效（举例：电压源和电流源特性一致），对内不等效（举例：电压源和电流源开路和短路时，内部功耗不同）。

开路和短路时，内部功耗不同）1)恒压源和恒流源不能等效互换恒压源和恒流源不能等效互换(2)功率放大电路的类型功率放大电路的类型甲甲类类功功率率放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点设设置置在在交交流流负负载载线线的的中中点点在在工工作作过过程程中中，晶晶体体管管始始终终处处在在导导通通状状态态这这种种电电路路功功率率损损耗耗较较大大，效效率率较低，最高只能达到较低，最高只能达到50乙乙类类功功率率放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点设设置置在在交交流流负负载载线线的的截截止止点点，晶晶体体管管仅仅在在输输入入信信号号的的半半个个周周期期导导通通这这种种电电路路功功率率损损耗耗减减到到最最少少，使使效率大大提高效率大大提高甲甲乙乙类类功功率率放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点介介于于甲甲类类和和乙乙类类之之间间，晶晶体体管管有有不大的静态偏流其失真情况和效率介于甲类和乙类之间不大的静态偏流其失真情况和效率介于甲类和乙类之间 频域频域 vs. vs. 时域时域 通通过研究信号的研究信号的频谱我我们可以突出在信可以突出在信号号传输中存在的主要中存在的主要问题，如信号的，如信号的变化化规律，信号的能量分布等。

律，信号的能量分布等所所谓“频谱”即是指即是指组成信号的各正弦分成信号的各正弦分量按量按频率分布的情况率分布的情况如：下面所示的一般如：下面所示的一般语音信号的音信号的频谱示意示意图可以看到可以看到语音信号的音信号的频谱是是连续的，其主要的，其主要能量集中在能量集中在1000Hz1000Hz左右电电压压f/Hz3003400一般数字信号的一般数字信号的频谱图 振振幅幅f脉冲信号的分解脉冲信号的分解 根据傅立叶根据傅立叶变换的基本原理，任何一个函的基本原理，任何一个函数都可以用傅立叶数都可以用傅立叶级数展开 任何复任何复杂的信号，都可分解的信号，都可分解为许多不同多不同频率的正弦信号之和率的正弦信号之和脉冲信号的脉冲信号的频谱f f1 1表示脉冲重复表示脉冲重复频率，也就率，也就是基波是基波频率f f3 3、ff55、f f7 7分分别表示三、五、七次表示三、五、七次谐波波在在ff轴的的0 0点，表示直流分点，表示直流分量，量，这条条谱线的的长度表示脉度表示脉冲直流分量（即平衡冲直流分量（即平衡值）的）的大小大小高次高次谐波的波的谱线可以分布到可以分布到很高的很高的频率，但其幅度已相率，但其幅度已相当小当小信号的信号的带宽信号的最高信号的最高频率与最低率与最低频率之差率之差也就是也就是这个信号所个信号所拥有的有的频率范率范围, ,叫做叫做该信号的信号的频谱宽度度, ,简称称为频宽, ,也叫也叫带宽. .无无线电通信通信发展展简史史原始手段原始手段有有线通信通信无无线通信通信烽火、旗烽火、旗语电报 （18371837Morse） （18761876Bell）电磁波的存在磁波的存在 Maxwell 理理论Hertz 实践践三个里程碑：三个里程碑：Lee de forest 发明明电子三极管子三极管W. Shockley 发明晶体三极管明晶体三极管集成集成电路、数字路、数字电路的出路的出现无无线电电子学子学时代代: Fleming弗莱明 1904 发明明电子二极管子二极管1.5 1.5 现代通信系代通信系统 7070年年代代以以前前，通通信信系系统主主要要是是模模拟体体制制，接接收收机机如如前前介介绍的的超超外外差差接接收收机机，70807080年年代代无无线电通通信信实现了了模模拟数数字字的的大大转变，从从系系统控控制制（选台台调谐、音音量量控控制制，均均衡衡控控制制等等）到到信信源源编码、信信道道编码，以以及及硬硬件件实现技技术都都无无一一例例外外地地实现了了数数字字化化。

现代代超超外外差差接接收收机机可可用用下下图来来表表示示，它是一个模它是一个模拟与数字的混合系与数字的混合系统1.5.1 1.5.1 模模拟与数字的混合系与数字的混合系统 进入入9090年年代代后后，通通信信界界开开始始了了一一场新新的的无无线电革革命命，即即从从数数字字化化走走向向了了软件件化化，软件件无无线电技技术（software Radio）应运而生 支支持持这场革革命命的的是是多多种种技技术的的综合合，包包括括多多频段段天天线和和 RFRF变换宽带A/D/AA/D/A转换，完完成成IFIF、基基带、比比特特流流处理理功功能能的的通通用用可可编程程处理理器器等等软件件无无线电最最初初目目的的是是满足足军用用通通信信中中不不同同频段段，不不同同信信道道调制制方方式式和和数数据据方方式式的的各各类电台台之之间的的联网网需需要要，因因为它它可可以以很很容容易易地地解解决决各各种种接接口口标准准之之间的的兼兼容容问题，使使得得它它的的优越越性性很很快快得得到到商商用用通通信信的的青青睐，并并且且在个人移在个人移动通信通信领域域发展迅速 软件件无无线电是是特特指指具具有有用用软件件实现各各种种功功能能特特点点的的无无线电台台（如如移移动通通信信中中的的移移动机机、基基站站电台台、军用用电台台等等），它它主主要要由由低低成成本本、高高性性能能的的DSPDSP芯芯片片组成成。

规范范的的软件件无无线电典型典型结构如下构如下图所示1.5.2 1.5.2 软件无件无线电1.5.2 1.5.2 软件无件无线电基站 软件无件无线电的的标志：志： 1.1.无无线通通信信功功能能是是由由软件件定定义并并完完成成的的，这种种完完全全的的可可编程程能能力力包包括括可可编程程的的射射频波波段段、信信道道接接入入方方式式、信信道道调制制方方式式与与纠错算算法法等等，软件无件无线电区区别于于软件控制的数字无件控制的数字无线电2.2.在尽可能靠近天在尽可能靠近天线的地方使用的地方使用A/D/AA/D/A转换器，因器，因为信号的数字化是信号的数字化是实现软件无件无线电的首的首要条件理想要条件理想软件无件无线电系系统中的中的A/D/AA/D/A转换器器已相当靠近天已相当靠近天线，从而可，从而可对高高频信号信号进行数字行数字化化处理，理，这也是它与常用的数字通信系也是它与常用的数字通信系统的根的根本区本区别所在 1.5.2 1.5.2 软件无件无线电 软件无件无线电的特点：的特点： 1.1.具有完全的可具有完全的可编程性程性通通过安装不同的安装不同的软件来件来实现不同的不同的电路路功能，包括工作模式，系功能，包括工作模式，系统功能，功能，扩展展业务等。

等2.2.软件无件无线电基于基于DSPDSP技技术 系系统所需要的信号所需要的信号处理工作有理工作有变频、滤波、波、调制解制解调，信道，信道编译码，接口，接口协议与与信令信令处理，加解密、抗干理，加解密、抗干扰处理，以及网理，以及网络监控管理1.5.2 1.5.2 软件无件无线电3. 其有很其有很强的灵活性及可的灵活性及可扩充性充性 可以任意可以任意转换信道接入方式，改信道接入方式，改变调制方制方式或接收不同系式或接收不同系统的信号的信号 4. 具有集中性具有集中性 由于由于软件无件无线电结构具有相构具有相对集中和集中和统一一的硬件平台，所以多个信道可以享有共同的的硬件平台，所以多个信道可以享有共同的射射频前端与前端与宽带A/D/AA/D/A转换器，从而可以器，从而可以获取取每一信道的相每一信道的相对廉价的信号廉价的信号处理性能 1.5.2 1.5.2 软件无件无线电 无无线电波段的划分波段的划分 波段名称波段名称 波长范围波长范围 频率范围频率范围 频段名称频段名称超长波超长波 10,000100,000m 303kHz 甚低频甚低频VLFVLF长长 波波 1,00010,000m 30030kHz 1,00010,000m 30030kHz 低频低频LFLF中中 波波。