论第1章绪12输入信号输出信号混颜器(f)f(t)f(t)(f)本地振藕器(a)F)f.(t)Of.f(e)F)01F,()f(t)A0(b)图 1.1,11超外差原理及其波形与频谱图V商频中频低频混频器解调器放大器放大器放大器本地振满器图1.1.12超外差接收机方框图中频放大器放大，再经解调处理和低频放大，然后送给用户。由于超外差接收机中的中频频率是固定的，它比直接放大式接收机有如下优点：（1）容易得到足够大而且比较稳定的放大量；（2）具有较高的选择性和较好的频率特性；（3）易于调整。它的缺点是电路比较复杂：除了有用信号外，还存在位于镜像频率处的无用信号的干扰；另外，随着社会的进步，对通信系统的要求越来越高，特别是移动通信的迅速发展，要求接收机不仅有良好的接收质量，而且要有很高的集成度，以便降低功耗、减小体积和重量；另外，为保证生产质量和使用方便，接收机要尽可
1.2信号传输的基本问题13能做到无调整或少调整。在这些方面，超外差式结构遐到一些困难。1.2信号传输的基本问题在通信系统中的信号传输，即信号通过通信设备中的电路和传输信道，它涉及信号通过线性系统与非线性系统的问题。为了便于以后的讨论，这里对一些基本问题做简要说明。1.2.1信号通过线性系统在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分（积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制电路等。在分析信号通过线性系统的特性时，系统的y(t)U.(t)特性可以用单位冲激响应h（t）、复频域传递函h(t)数H（s）和频域传输函数H(jw）表示，其框图分(a)别示于图1.2.1(a）、（b）和（c）。利用单位冲激V;(s)V.(s)响应（t）可以分析信号通过线性系统的时域特H(s)性，系统输出和输入间的关系可以用卷积积分式(b)表示Vi(j)Y,(ja)v.(t) = [h(t)u,(t - t)dt(1.2.1)H(ja)J式中，Ut)是输入信号，U。（t)是系统的输出信(c)号。图1.2.1线性系统特性利用频域传输函数H(j），在给定输入信号（t）的频谱函数V.(j）的情况下，可以求得输出信号的频谱函数V（j），V。（j）=H(j@）V(jc）。下面，从额域特性说明信号通过线性系统的情况。假定输入信号是两个余弦信号之和，它们的幅度都是1，初相角均为零，角频率分别为Q和22.即U;(t) = cos Qt + cos2Qt(1.2.2)图1.2.2所示为当系统的频域传输函数具有四种不同特性时，输出信号u,（t)的频谱函数V。jw）和它的波形。图中（a）所示为输入信号u（t)的频谱函数波形。这单用Via（）表示输入信号的幅度谱，用Vi（）表示输入信号的相位谱。在输人信号波形图中，用虚线表示cosQt，用点划线表示cos2Qt，用实线表示（t），即二者之和。图（b）所示为输入信号（t）通过理想线性系统后的频谱函数和波形图。理想线性系统的幅度频率特性|Hja）|=H（）=A
论第1章绪14u()U:(0)0252ig(a)0(a)H(α)V.(t)o(a)24TAn1A元02Oy..(a) n420的的0-01人外华(b)H(O)VA(a)t)A元多元0Oy.(a)a2222心CKA?(c)H(o)Yo(O)0.(0)ArA元2.409O.(a)n22220O(d)H(o)VoA(o)TA元2+a2O.(a)0202o71元(e)图1.2.2信号通过具有不同频率特性线性系统的响应（在图中，频谱函数令面出0部分）
1.2信号传输的基本问惠15元其相位频率特性为线性函数,即 g(α)=Ko,在本例中,K=4。图(b)中，V。(w）和V。（）分别表示输入信号(t)通过线性系统后的输出信号的频谱函数，其中V。A（）表示幅度频率函数，V。（）表示相位频率函数。从图中可以看出，对角频率为Q和2Q的两个频率分量的幅度都乘以常数A；而对角频率α分量的附加相移为一至，对角频率20分量的相移为一号，这42时输出信号。（t）的波形与输人信号U（）的区别，仅是幅度乘了常数A和延时了的时间，即输出与输入信号间有如下关系：vo(t) =Au(t - to)(1.2.3)T=40通常称这是信号的理想传输或无失真传输。图（c)、（d）和（e）分别表示三种非理想线性系统的频率特性及输人信号"（t)通过系统后的响应。（t)。这三个例子中的频率特性，或者幅度频率特性不是常数，或者相位频率特性不是频率的线性函数。可以看出，输出信号波形与输人信号波形相比，都产生了失真。这种失真是由于信号通过线性系统时，改变了输入信号各频率分量之间的相对关系，它只会表现在信号波形畸变，而不会增加新的频率分量，称这种失真为线性失真。在线性放大器等电路中，如果通频带内频率特性非理想就会产生这种失真。在对波形要求严格的场合，要注意减小这种失真。在通信系统中，还经常利用信号通过线性系统后，能改变各频率分量间幅度和相位关系这一特点，实现各种需要的功能。滤波器就是这种应用的典型例子。图1.2.3所示是一个实际话路滤波器的频率特性。在通带内（300～3400Hz），后o大一楼EP/So-10E-20A友-40相-5050100100010000频率/H2图1.2.3话路滤波器幅度频率特性
16第1章绪论其幅频特性很平坦，起伏不超过0.2dB；通带外（阻带）则有几十dB的衰减。这样，如果输入给滤波器的信号中，含有通带外的频率分量，则将被抑制，在滤波器的输出信号中，基本上没有这些频率分量，对输入信号来说，这也可以着成是一种失真。但这种失真是入们需要的，是人为制造的，所以称其为滤波，而不称其为失真。一般情况下，各类传输信道属于线性系统。1.2.2信号通过非线性系统在通信电路中，属于非线性系统的电路有谐振功率放大器、倍频器、振荡器、相乘器及各种调制、解调器等。电路种类与形式很多，应用很广泛。因此，研究信号通过非线性系统的问题在通信电路原理分析中是很重要的，在第4章中将专门讨论有关问题，这里仅就一些基本概念进行说明。信号通过非线性系统后，最主要的特点是将产生新的频率分量。例如，若系统具有如下非线性输出输入特性：Vo(t) =ap +a,0,(t)+a2v(t)(1.2.4)令输人信号（t）为两个余弦信号之和，即U(t)=Vincosw,t+ V2mcoswzt(1.2.5)将式（1.2.5)代入式（1.2.4)中，经整理可得输出信号Vo（t)的表示式为号( Vim + V2m) + ar Vimcos wit + ar V2mcos w2t +vo(t)=ao+(a2 Via2Vzm2-cos 2a1t +cos2 w2t +(1.2.6)a2VimVzmc0s(0i+W2)t+a2VimV2mcos(01-w2)t从式（1.2.6）可以看出，：（t）经非线性系统后，其输出中含有输入信号中原有的频率分量，但同时出现了输人信号中没有的频率分量。在本例中，它们是直流分量、2和2分量及（,+2）和（1一2）分量。图1.2.4是本例的示意图。其中，图（a）所示为非线性系统的输出一输入特性，其表示式如式（1.2.4）所示，这里假定a=1,a1=1,a2=2。图（b)所示为输入信号（t)的波形图和频谱图。为了简单，这里假定式(1.2.5)中，V1m*Vzm=1V,且Q=W,=02/2。图(c)所示为输出信号vo()的波形图的频谱图。在图(b)和(c)中，仅画出了幅度谱且仅画出了≥0的部分。从这个例于可以看出，信号通过非线性系统与通过线性系统的基本区别在于：当信号通过非线性系统后，不仅输出信号中与输人信号同频率诸分量的幅度、相位有变化，而且出现了输人信号中没有的新的频率成分。这些频率成分是