中职无线电基础教案(DOC).doc

1、教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 模块一 无线通信系统组成与信号传输课题一 无线通信系统组成及无线电波目的要求： 1、熟悉无线通信系统的组成2、掌握无线电波的传播特性及其传播方式3、了解无线电波的波段划分4、掌握无线电波的测试指标重点难点： 无线通信系统的组成、无线电波的传播特性及其传播方式 无线电波的测试组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：以日常生活中天天使用的手机为例，通过两位学生互打电话，其他学生相互讨论手机拨打和接听电话的过程，引入无线通信系统的发送和接受过程，激发学生学习热情，调动学生学习积极性。除了手机以外，日常生活中的无线通信系统还有那些呢？广

2、播、电视、对讲机等等。无线通信是利用电磁波来传递声音和图像信号的，那么它是怎么做到的呢？教学方法: 讲授一、无线通信系统的组成 无线电波无线通信技术中使用的电磁波。无线电通信系统的发送、接收图二、无线电波 1无线电波的特性 波速波传播的速度，为波长与频率的乘积。 v（m/s）=（m）f（Hz）电磁波由高频电流产生、并且由电场和磁场交替变化形成的波。 人耳能听到的声音的频率一般在20 Hz20 kHz的范围内。而声音在空气中的传播速度很慢，约为340 ms，且衰减速度很快，所以声音在空气中不能传得很远。 有线广播或有线电话能把声音通过话筒变成音频信号，由电线传到很远的地方。此类传输电信号方式需要

3、电线。 如果把音频电信号搭载到无线电波上，利用无线电波的运载就可以在瞬间把需传送的信号传得很远，它的传播速度3108m/s。接收机接收到无线电波以后将音频电信号从无线电波中取出来，再通过扬声器还原成声音。2无线电波的波段划分波段名频率范围频段名波的传播方式主要用途近距离远距离超长波330kHz超低频(VLF)地波地波长距离通信长波30300kHz低频(LF)地波地波长距离通信导航中波300K3 MHz中频(MF)地波天波广播、导航、通信短波330 MHz高频(HF)地波天波广播、中长距离通信超短波30300 MHz甚高频(VHF)空间直线波对流层短距离通信、电视、雷达、宇航研究微波分30030

4、00MHz特高频(UHF)空间直线波对流层电视、通信、雷达、卫星、气象、宇航厘330GHz超高频(SHF)空间直线波对流层电视、中继通信、雷达、卫星、毫30300GHz极高频(EHF)空间直线波对流层雷达、通信、宇宙研究3无线电波的传播方式 （1) 地面波传播（2）天波传播 （3）空间波传播（4）外球层传播无线电波的传播方式传播方式特点地面波传无线电波沿地球表面传播；绕射传播。电磁波不断被地面吸收，迅速衰减；波长越长，衰减越小。中长波比短波和超短波衰减小，距离远。地面波一般为几十到几百千米，信号较稳定。天波传播无线电波向天空辐射，进入大气电离层后会被电离层反射回地面的传播方式。短波能传得很远，

5、几乎不传播长波。天波传播往往会受到气候、季节、昼夜等因素的影响。 空间波传通过空间直接到达接收天线的传播方式。主要传播超短波特别是微波。发射天线架得越高，空间波的传播距离越远。外球层传在距离地面1 000km以外的宇宙空间进行的无线电通信 。工作频率一般在几百兆赫以上，如卫星通信和卫星直播电视 。三、无线电信号测试仪器 无线电信号的两个重要参数：信号的幅度（强弱）和频率。 频谱按不同的频率来排列正弦波幅度的图形。信号的时域和频域图测试无线电信号的仪器 场强仪 频谱仪 综测仪 场强电场强度的简称，它是单位长度导体在空中某点处感应的电场（电压），反映了接收到空中某点无线电信号的强弱，单位是微伏/米

6、(V/m)。1场强仪的组成及分类场强仪由电平表和天线组成 。通信场强仪（德力DS1813）电视场强仪干扰场强仪信号场强仪场强电平指标 （信号的强弱） 接收信号 频率指示场强仪的操作面板 实践操作：利用场强仪测试无线电信号 总结巩固新课：以广播或手机为例，说明无线通信系统的组成及无线电的传播方式，使学生在一开始就明确无线电波的传输是以电磁波的形式进行的。无线电波虽然看不见摸不着，但通过场强仪可以测出无线电波的强弱。 布置作业: 完成练习册本节内容参考资料: 教材，教参教学后记: 无线电在日常生活中无处不在，特别是无线通信给我们带来了极大的便利。 无线电磁波作为传递信号的载体，我们在本节课学习了它

7、的传播特性、传播方式及如何测试，必须强调认真学习，打好基础。教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 模块一 无线通信系统组成与信号传输课题二 认识天线和传输线目的要求： 1、掌握天线的种类、特性及工作原理。2、熟悉传输线的特性，以及天线和传输线的匹配3、会选择天线的长短、基本类型及天线安装地点重点难点： 天线的种类、特性及工作原理 天线的安装要求组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：信息传播是人们生活中的重要内容之一。随着科学技术的不断发展，无线电技术已渗透并应用于无线电广播、电视、导航、遥控和雷达等各个领域。特别是手机的普及，成为了不可缺少的现代化通讯工具。那么，

8、空中的无线电信号是如何接收和发送的呢？教学方法: 讲授一、天线的种类与特性1天线的种类超长波长波中波短波超短波微波天线全向天线定向天线 无源天线：不带放大器的天线有源天线：带放大器的天线有无放大器工作频率方 向2天线的形状和大小影响天线形状和大小的3个主要因素:（1）频率，即天线需要处理的频率。天线处理的频率越低，天线的规模越大。（2）无线电波传播的方向。如果要在各方向同等接收或者是发送无线电波信号就需要用全向天线；如果只在一个方向发送无线电波信号，就需要选用定向天线。（3）天线发送或接收的功率。一般说来，功率越大，天线的规模越大。3天线的参数（1）信号强度和方向天线的方向性天线对空间不同的方

9、向具有不同的l 全向天线l 定向天线辐射或接收能力。离天线越远，从天线辐射出来的信号强度越小。无障碍物 有障碍物天线的方向 （2）带宽振子（即天线上提供交变电流通路的金属棒等）所用管、线越粗，带宽越宽；天线增益越高，带宽越窄。（3）增益增益指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射模块在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。（4）阻抗保证信号的良好传输阻抗匹配馈线的阻抗和天线一样。 二、天线的工作原理 发信天线可以用作收信天线，收信天线可以用作发信天线，并且表现在天线用作发信天线时的参数，与用作收信天线时的参数保持不变，这就是天线的互易原理。 频率越高，波长越短；反之，频率越低，波长越长

10、。 三、传输线 传输线（或馈线）连接天线和发射机输出端或接收机输入端的电缆。传输线必须屏蔽。当传输线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。 1 传输线的种类超短波段的传输线微波波段的传输线 平行双线传输线（损耗大，不能用于UHF频段)同轴电缆传输线（损耗小，抗干扰差）同轴电缆传输线波导 微带 2传输线的特性阻抗 传输线的特性阻抗无限长传输线上各处的电压与电流的比值，用o 表示。 D同轴电缆外导体铜网内径d同轴电缆芯线外径r 导体间绝缘介质的相对介电常数3馈线的衰减系数 衰减系数（）单位长度产生的损耗的大小。单位为 dB/m（分贝/米），常用 dB/100 m（分贝/百米）。

11、 输入到馈线的功率为1 ，长度为 L（m）的馈线输出的功率为2 ，传输损耗TL可表示为：TL10Lg（1/2）（dB），衰减系数为：TL/L（dB/m）。 例如，NOKIA 7/8 in低耗电缆,900 MHz时衰减系数为4.1dB/100 m ，也可写成 3 dB / 73 m 。 SYV-9-50-1，900MHz 时衰减系数为 20.1dB/100 m，也可写成3 dB/15 m。 四、天线的选择 需要接收哪个频率的信号，就希望天线谐振在那个频率上。 天线的基本公式：波长（m）=速度/频率=300/频率（MHz）。 绝大多数天线是以半波长的导体为基础的，故1/2波长（m）=150/频率（

12、MHz）。传输线和天线的特点：1.长度短于1/4波长的短路线呈电感性。2.长度短于1/4波长的开路线呈电容性。3.如果一条任意长度的导线的终端电阻等于它的特性阻抗，那么它就是一个纯电阻性的负载，因而不会把能量反馈回信号源。 4.长度略短于1/4波长倍数的天线呈电容性。 5.长度略长于1/4波长倍数的天线呈电感性。 6.电感性负载可用加入电容的方法来匹配，电容性负载可用加入电感的方法来匹配。 五、天线和传输线的匹配当馈线终端所接负载阻抗L 与馈线特性阻抗0 相等时就表示馈线终端是匹配连接的。传输线天线匹配图天线的反射损耗示意图 天线50超前10W返回0.4W辐射9.6W天线75六、天线的安装要求

13、 1天线尽可能架设到高处，以使无线电波传播距离增加。 2架设天线要避开周围障碍物，力求做到在通信方向上无阻挡。 3高频电缆的外层较柔软，以防破损，以免屏蔽线外露。 4天线与高频电缆通常是用连接器连接的，必须旋接紧密，防止水渗入。 5在多雷电地区，要装置避雷针。教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 模块二 调谐放大器及滤波器课题一 正弦波震荡器目的要求： 1、了解振荡的基本概念。2、熟悉正弦波振荡电路的振荡条件及基本组成。3、熟悉电容三点式和电感三点式LC振荡电路的组成及优缺点重点难点： 正弦波振荡电路的振荡条件及基本组成 电容三点式和电感三点式LC振荡电路组织教学：清点人数、复习导入、讲授新

14、课、课后总结总结复习导入新课：我们都听过收音机，那么在调台时为什么在一个频段范围内收听到的各个电台都能获得一致的收听效果呢？教学方法: 讲授课题一 正弦波振荡器一、正弦波振荡器的作用正弦波振荡器产生各种不同频率的正弦波信号。RC振荡器：产生低频正弦波信号LC振荡器：产生高频正弦波信号高频放大式调幅收音机的原理框图 电路非常简单，但由于高频放大器的带宽较窄，在整个中波频段5351605kHz都获得一致放大较困难。因此，很难获得一致的收听效果，现已很少采用。 超外差式调幅收音机的原理框图 特点：把接收到的电台信号与本机振荡信号同时送入混频器进行混频，并保持本机振荡频率比电台信号频率高465kHz，

15、通过选频回路，取出两个信号的“差频”，即中频信号（465kHz），并进行中频放大。 二、正弦波振荡电路的振荡条件及组成1产生振荡的条件正弦波振荡电路的原理框图自激振荡的条件为： (1)振幅平衡条件 AF = 1 (2)相位平衡条件 振荡电路是如何起振的呢？只要振荡电路连接正确，接通电源后即可自行起振，并不需要加激励信号。起振是增幅过程，即满足AF1。振荡器起振后，振荡幅度不会无限增长下去，在某一点处重新回到平衡状态，即AF1，达到稳幅振荡。振荡的振幅稳定是靠放大器的非线性实现的。 2正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的原理框图（1）放大电路：放大电路实质上是一个换能器，它起补偿能量损耗的作用。

16、（2）正反馈网络：将放大电路输出量的一部分或全部返送到输入端，完成 自激课题，起能量控制作用。（3）选频网络：使电路产生单一频率的正弦波信号。（4）稳幅电路：用于稳定振荡信号的振幅。 三、LC正弦波振荡电路 采用LC并联回路作为选频网络，产生高频正弦波信号，振荡频率1MHz以上。 1电容三点式LC振荡电路电容三点式LC振荡电路又称为考毕兹(Colpitts)电路。 原理电路 交流等效电路电路振荡频率为：反馈系数的数值为:优点：对高次谐波的阻抗小，输出波形较好；输出频率较高。缺点：振荡频率调节不方便，容易导致停振。2电感三点式LC振荡电路原理电路 交流等效电路电路振荡频率为：反馈系数的数值为：优

17、点：容易起振，方便地调节振荡频率。缺点：输出波形较差。 四、石英晶体振荡电路1正弦波振荡电路的频率稳定度问题频率稳定度指在规定的时间内，在规定的温度、湿度、电源电压变化范围内，振荡频率的相对变化量。 式中，Sf为振荡频率稳定度，fo为振荡器标称频率，f为实际振荡频率。 2石英晶体的基本特性与等效电路（1）石英晶体的压电效应 压电效应当交变电压加于石英晶片时，晶片将随交变电压的频率产生周期性的机械振动；同时，机械振动在晶片产生电荷而形成交变电流。 当外加信号源的频率与晶体的固有频率相等时，晶体便发生共振，此时晶体外电路的交变电流也最大，这种现象称为石英晶体的压电谐振。 （2）石英晶体的符号和等效

18、电路Lq：等效动态电感值，其数值很大,为几十毫亨至几亨Cq：动态电容, 它的数值很小，为10-3pF数量级rq：等效动态电阻, 其值为几欧姆至几十欧姆Co：封装电容，其值为几皮法至几十皮法（3）石英晶体的阻抗特性 1）当串联支路Lq、Cq发生串联谐振时，则晶体的谐振频率为： 2）当频率高于fs时，Lq、Cq串联支路呈感性，并且与C0发生并联谐振,此时晶体的并联谐振频率为：石英晶体谐振器的阻抗-频率特性 3石英晶体振荡电路（1）并联型晶体振荡电路 石英晶体相当于一个电感，该电路满足电容三点式LC振荡电路的组成原则，通常称为皮尔斯(Pierce) 振荡器。原理电路 交流等效电路（2）串联型晶体振荡

19、电路 串联型晶体振荡电路的振荡频率受石英晶体串联谐振频率fs控制，具有很高的频率稳定度。教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 课题二 小信号调谐放大器目的要求： 1了解串、并联谐振电路的结构及特点。2了解调谐放大器的特点及分类。3学会分析调谐放大器的典型应用电路。重点难点： 串、并联谐振电路的结构及特点 调谐放大器的特点及分类组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：中频放大电路是超外差式收音机的重要组成部分，整机的灵敏度和选择性主要由它决定。而中频放大器一般为调谐放大器，那么什么是调谐放大器呢？教学方法: 讲授课题二 小信号调谐放大器一、谐振电路1串联谐振电路 串联

20、谐振电路 电流与交流信号源频率的关系 串联谐振电路中的电感和电容对电流不起阻碍作用，这时电路阻抗最小，电流达到最大值，并且电流和电压是同相位状态。串联谐振的特点：（1）交流信号源并联在电感与电容串联的谐振电路两端。（2）感抗和容抗的作用完全抵消，电路的总阻抗最小。（3）电路中的电流最大，电感两端和电容两端的电压最大。 2并联谐振电路并联谐振电路 电压与交流信号源频率的关系 并联谐振交流信号源电压不变，但电路的总电流极小，故整个谐振电路相当于一个很大的纯电阻，并且电源两端的电压与总电流同相位。 并联谐振的特点：（1）电感与电容并联后再与交流信号源并联。（2）电路的总阻抗最大，电路的总电流最小。（

21、3）通过电容支路或电感支路的电流比电路总电流大很多倍。 串、并联谐振的共同点： 第一， 感抗等于容抗时，电路发生谐振。 第二，谐振时，谐振频率 。 第三， 电路的阻抗为一纯电阻，交流信号源电压与总电流同相位。 3谐振电路的选择性、品质因数及通频带 品质因数Q衡量选择性的重要指标。通频带B指被选择的信号幅度相对谐振频率f0处的信号幅度下降至1/ 时所对应的频率范围，也称回路带宽。二、调谐放大器 具有选频放大性能的放大器称为选频放大器。因为是利用LC并联谐振回路的谐振特性来选频，所以又称这种放大器为调谐放大器。1调谐放大器的主要特点 （1）集电极负载是LC并联谐振回路。 （2）具有良好的选择性和带

22、通滤波作用。 （3）通常采用变压器耦合方式，具有良好的阻抗匹配条件， 有较高的增益。 （4）有较高的稳定性。 放大信号的大小调谐回路 单调谐放大器双调谐放大器 参差调谐放大器 小信号放大器 高频功率放大器2调谐放大器的种类（1）单调谐放大器 当不考虑晶体管的极间电容、交流输出电阻以及相位关系时，该放大器的增益为：式中，Z为负载总阻抗。当、rBE一定时，增益与阻抗Z成正比（2）双调谐放大器典型的电感耦合双调谐放大电路 M为互感量；L1、L2为一次回路和二次回路的电感量。（3）多级调谐放大器 放大器要有高增益，单级放大不能满足。 多级单调谐放大器连接时，总的增益为各级增益的乘积。 级数越多，总通频

23、带越窄。 克服选择性变好但通频带变窄的缺点，除了采用双调谐放大器外，还常采用参差调谐放大器。 教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 课题三 滤波器目的要求： 1了解滤波器的作用及分类。2熟悉几个常用滤波器的结构及特点。重点难点：常用滤波器的结构及特点 陶瓷滤波器、石英晶体滤波器的典型应用电路。组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：我们的身边有各种各样的无线电波，当我们接收某个无线信号时，其他的无线信号会造成干扰吗？如何滤除那些我们不需要的信号呢？教学方法: 讲授课题三 滤波器凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波

24、器，相当于频率“筛子”。一、滤波器的类型 调通频带的范围 元件的构成 处理信号类型 选择物理量 低通滤波器高通滤波器 带通滤波器带阻滤波器LC滤波器晶体滤波器(或压电陶瓷滤波器)机械滤波器有源滤波器模拟滤波器离散滤波器 频率选择幅度选择时间选择信息选择有源滤波器无源滤波器 异类滤波器 数字滤波器 取样模拟滤波器 混合滤波器滤波器的常用术语及理想的滤波器性能1.滤波器的常用术语 （1）通带让信号中的有用成分顺利通过的频带。 （2）阻带阻止信号中的无用成分及干扰传输的频带。 （3）截止频率位于通带和阻带交界处的频率，用fc表示。2.理想的滤波器性能 （1）让有用信号顺利通过而无任何损耗和失真。 （

25、2）将无用信号和干扰完全滤除。 二、陶瓷滤波器陶瓷滤波器用具有压电性能的陶瓷片制成的新型压电器件。1陶瓷滤波器的种类 陶瓷滤波器的结构有两端和三端两大类，在电路中用字母Z或ZC表示。（1）两端陶瓷滤波器电路符号 等效电路（2）三端陶瓷滤波器2陶瓷滤波器的典型应用电路（略）三、声表面波滤波器 声表面波滤波器利用某些晶体的压电效应和表面波传播的物理特性制成的一种新型换能式无源带通滤波器，简称SAWF或SAW。声表面波滤波器的特点： （1）性能稳定，可靠性高，一致性好，抗干扰能力强，不易老化。 （2）选择性好，一般达到140dB左右，能够确保图像的清晰度。 （3）频带宽，动态范围大，中心频率不受信号

26、强度的影响，能确保图像、彩色和伴音载波的正常传输，不互相干扰。 （4）使用方便，不需要任何调整。四、石英晶体滤波器石英晶体滤波器以石英晶体谐振器为基本元件的电气滤波器。1石英晶体滤波器的特点 (1）阻带衰减高(2）矩形系数好(3）频率温度稳定性好(4）体积小(5）插损小 调通频带的范围结构集成式石英晶体滤波器分立式石英晶体滤波器 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器石英晶体滤波器的分类教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 课题四 高频功率放大器目的要求： 1.了解高频功率放大器的作用及基本工作原理。2.熟悉常用高频功率放大芯片及其典型应用。重点难点：高频功率放大器的作用及基本工作原理 组

27、织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：低频功率放大器一般放在低频电路的最后一级，那么高频功率放大器是不是也放在高频电路的最后一级呢？教学方法: 讲授课题四 高频功率放大器在无线通信和遥控、遥测等发送设备中，为了把经过调制或未经调制的载频信号发射出去，必须是载频信号达到一定的功率。对这种高频信号进行功率放大的放大器称为高频功率放大器。一、高频功率放大器与低频功率放大器的比较不同点相同点低频功率放大器把低频信号功率放大到足够大。工作频率低和相对通频带宽，常采用电阻、变压器等非调谐负载减小非线性失真，一般工作在甲类或乙类状态。工作于线性情况。在大信号情况下工作，都要求具有足

28、够的输出功率和效率。高频功率放大器把小功率的载频信号放大到需要的功率，通过天线发射出去。工作频率高、相对通频带窄，一般采用调谐式负载。放大器多工作在丙类状态。工作于非线性情况下。二、调谐功率放大器的工作原理单管高频功率放大器的典型电路1采用丙类工作状态的原因丙类放大器的直流耗散功率比乙类要小。2采用调谐式负载可减少失真和谐波的原理 3取得基极负偏压的方法4输出电路与负载的匹配高频功率放大器的阻抗匹配指的是在一定条件下，负载折合到晶体管输出端的等效负载电阻，要等于在要求的输出功率下放大器的最佳负载电阻。输出回路直接与负载天线连接 输出回路通过变压器与负载天线连接 三、高频功率放大器应用实例教学授

29、课计划授课班级授课日期授课题目： 模块三 调制解调电路应用 课题一 AM调制电路的应用 目的要求： 1了解调幅的概念及调幅发射系统的组成。2熟悉调幅的频谱及其特性。3掌握调幅电路的基本原理。重点难点：调幅的概念及调幅发射系统的组成组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：无线电信号必须通过无线电波来传送，但语音、图像等要传送的信号都是低频信号，不能作为无线电波发射到遥远的地方，那么怎样才能将这些低频信号发射到遥远的地方呢？教学方法: 讲授课题一 AM调制电路的应用最基本的调幅发射系统的组成 一、调幅的基本知识 调幅用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的

30、振幅按调制信号的规律变化。 普通调幅（AM）信号双边带（DSB）信号 单边带（SSB）信号幅度调制信号按其频谱结构 调幅电路实现调幅的电路，又称为振幅调制器。调幅获得的已调波称为调幅波。调幅波的波形 实际信号调幅波形 实际信号调幅波形 调幅波的波形 二、调幅信号的频谱与带宽 单一频率信号的调幅波的频谱图 实际信号的调幅波的频谱图 三、调幅电路的基本原理 调幅器实现调幅的电子电路。调幅器 晶体管调幅电路 集成调幅电路 基极调制 发射极调制 集电极调制 教学授课计划授课班级授课日期授课题目： 课题二 AM解调电路的应用 目的要求： 1熟悉检波的概念及常用检波器的工作过程。2学会调试与检测调幅收音机

31、的静态工作点。重点难点：检波的概念及常用检波器的工作过程组织教学：清点人数、复习导入、讲授新课、课后总结总结复习导入新课：在收音机中，扬声器最终发出的声音为音频（低频）信号，怎样才能从调制波中提取出音频信号呢？教学方法: 讲授课题二 AM解调电路的应用一、检波的基本知识 检波从高频已调信号中检出调制信号的过程，又称解调。检波器的3个基本部分： （1）输入电路选取高频调幅信号。 （2）非线性元件进行频率变换，产生新的频率成分，其中包括原调制信号。 （3）低通滤波器滤除无用的频率成分，取出原调制信号。 按输入信号(调幅波)大小 按所用的非线性元件 按检波方法不同包络检波器 同步检波器 小信号检波器 大信号检波器 二极管检波器 三极管检波器 二、常用检波器 1. 二极管峰值包络检波器 结论: 1）检波过程是利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现的。 2）时间常数RC的选择非常重要。时间常数RC过大，会产生惰性失真。时间常数RC太小，高频分量会滤不干净。 一般要求放电时间常数满足下式：式中，fc载波频率，Fmax为调制信号频率的最大值。 2. 同步检波器采用1496集成电路构成的同步解调器