第0章绪论图0.1通信系统的组成信息源是指需要传送的原始信息，如语言、音乐、图像、文字等，一般是非电物理量。原始信息经输入变换器转换成电信号后，送入发送设备，将其变成适合于信道传输的信号，然后再送入信道传输。信道可以是大气层或外层空间（无线通信系统），也可以是电缆或光缆（有线通信系统）。如果是光缆，还需加入电/光和光/电转换器。信号在传输过程中，不可避免地会受到各种噪声的干扰。噪声按其来源一般可分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声包括自然界存在的各种电磁波源(闪电、宇宙星体、大气热辐射等)发出的噪声，工业上强力电机与电焊机等工作时造成的工业噪声和其它通信设备发射的信号等等。内部噪声则是指系统设备本身产生的各种噪声。接收设备把有用信号从众多信号和噪声中选取出来，经输出变换器恢复出原始信息。对于无线通信系统，由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级。由原始非电量信息转换而成的原始电信号一般是较低频率的信号，波长较长。例如，音频信号一般仅在15kHz以内，对应波长为20km以上。要制造出相应的巨大天线是不现实的。另外，即使这样巨大的天线能够制造出来，由于各个发射台发射的均为同一频段的低频信号，在信道中会互相重叠、干扰，因此接收设备无法从中选择出所要接收的有用信号。为了有效地进行传输，必须采用几百千赫兹以上的高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的低频电信号“装载”到高频振荡信号上（这一过程称为调制），然后经天线发送出去。到了接收端后，再把低频电信号从高频振荡信号上“卸取”下来（这一过程称为解调）。其中，未经调制的高频振荡信号称为载波信号，低频电信号称为调制信号，经过调制并携带有低频信息的高频振荡信号称为已调波信号。未经调制的低频电信号和已调波信号又可分别称为基带信号和频带信号。请注意，这里所说的低频电信号可以是十几千赫兹以下的音频信号，也可以是高达几兆赫兹的视频信号，但是对于相应的载波频率来说都要低一些。采用调制方式以后，由于传送的是高频已调波信号，故所需天线尺寸便可大大缩小。另外，不同的发射台可以采用不同频率的高频振荡信号作为载波，这样在频谱上就可以互相区分开了。所谓调制，是指用原始电信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始电信号的变化规律而变化。而解调就是从高频已调波中恢复出原来的调制信号。通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统两大类。前者传送的是模拟电信号，而后者传送的是数字电信号。在模拟通信系统中，若采用正弦波信号作为高频振荡信号，由于其主要参数是振幅、频率和相位，因而出现了振幅调制、频率调制和相位调制（后两种合称为角度调制）等不同的调制方式。在数字通信系统中，若采用正弦波信号作为载波，同样有振幅调制、频率调制和相位调制三种调制方式。对于数字电信号，也可以不经过调制而直接送入信道进行传输，这种方式称为数字基带传输，而采用调制/解调方式的称为数字频带传输。图0.2无线模拟发送、接收系统方框图由图0.2可见，模拟通信系统所涉及的基本功能电路包括低频和高频小信号放大电路、低频和高频功率放大电路、正弦波振荡电路、调制和解调电路、倍频电路、混频电路等。在发送端，由高频正弦波振荡器产生的正弦波信号经放大之后形成载波信号（有时需要进行倍频），然后被模拟电信号调制产生已调波信号，再经功率放大后从天线输出。在接收端，混频电路起频率变换作用，其输入是各种不同载频的高频已调波信号和本地振荡信号，输出是一种载频较低而且固定（习惯上称此载频为中频）的高频已调波信号（习惯上称此信号为中频信号）。也就是说，混频电路和本振电路一起可以把接收到的不同载频的各发射台高频已调波信号变换为同一载频(中频)的高频已调波信号，然后送入中频放大器进行放大。中频放大器由于工作频段较低而且固定，其性能可以做得很好，从而达到满意的接收效果。这种接收方式称为超外差方式。倍频电路的功能是把高频振荡信号或高频已调波信号的频率提高若干倍，以满足系统的需要。图0.3无线数字频带传输发送、接收系统方框图由图0.3可见，数字通信系统所涉及的基本功能电路除了模拟通信系统所包括的之外，还增加了信源编译码电路和信道编译码电路，以此实现A/D和D/A转换、差错控制等功能。当然，数字调制/解调电路与模拟调制/解调电路有一些不同。考虑到信源编译码电路和信道编译码电路在“数字电路”和“通信原理”两门课程中已有介绍，且这两类电路属于数字电路范畴，而本书主要讨论模拟电路，故为了避免重复，不在本书中讨论。通信系统的种类较多，包括电话、电报、导航、广播、电视等；涉及到的频率范围较宽，从几十千赫兹到几百吉赫兹。通常把这一频段称为射频（RadioFrequency）。根据不同频率电磁波的传播特点，可以将其分为多个通信频段，如表01所示。其中，较低频段的无线