通信系统的设计和结构

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通信系统的设计和结构会随着时代的发展而不断改进,以构成更高效率的系统,但其基本通信原理不会改变。这是毫无疑问的道理,因为任何学科的基础(基本定理、公理和自然定律)和基本概念(原理、分析方法和工程理论)都远比电路设计、机械结构和网络要重要得多。由此,我们可以得出以下结论:
任何科学的基本理论是至关重要的,它对模型的设计.结构及该科学领域的所有应用都具有指导意义,反之则不成立。
以下规律均适用于各类设计领域:在不变的基本原理框架下,其结构在这里具体地就是指电路,将随时代的发展而不断改进,以趋于更高效更完善的结构。这可以形象地描述成“一成不变的工程原理"指导着“不断发展的应用结构”，而结构上的每一次进步都是基本原理更趋于完美的体现。


虽然在科学研究的过程中也会偶有新的理论提出,以完善原有的理论体系,但无一例外的规律是这些都不会改变其基础理论。如,James Clerk Maxwell 在1864年到1873年间总结提出了电磁场经典理论的所有内容。从那时至今的一个多世纪里,人类在该领域取得了大量的技术变革和进步,但是,Maxwell方程丝毫未变。这组方程也不会随时间的变迁而改变。当然,有人对小于原子的粒子作了研究,提出了量子力学,认为能量不是连续的而是可以量化的。尽管如此,Maxwell方程在经典水平上仍是正确的,还没有什么理论可以取代它。Maxwell方程是电磁科学的基础,是电子电气工程的核心。
一个物理可实现且实用的通信系统必须满足下列两个条件:
第一,该系统是基于“基本通信原理”和 Maxwell方程这两个永远不变的基础理论之上建立起来的。
第二,系统可行性必须考虑到目前在生产工艺、材料、器件制作、电路尺寸和结构等方面的发展现状,而这些因素都是在不断发展的。
以上两个先决条件本质上遵循了“以不变应万变”的原则,这一原则将贯穿于整个科技领域。


有源电路的框架
能量转换级是一个将接收到的信号(如声音等)转化为电信号的转换器。麦克风就是这样一个转换器的例子。
信号放大级是一个高增益小信号的放大器,它将产生一个较高的信号来弥补能量转换级中的能量损失。
频率变换级(也称为调制或上变换)  调制级接在放大级之后,由它来完成放大信号对载波信号的调制。这一级主要是通过提高信号的频率来为信号的长距离传输作准备,因为高频信号可作远距离传输﹐所需的发射和接收天线也较小。调制所需的载波信号由本地振荡器产生。
功率放大级  在这一级中,信号的功率水平将被大大提高,以覆盖更宽的接收范围。
传输链路  即传输媒介,调制信号通过该媒介从“信源点”传输到“接收点”。低噪声放大级低噪声放大级是接收机的第一级(或称前端),所接收的调制信号通过它被放大。前端低噪声放大器(LNA)可以减小系统后续部分可能引入的噪声的影响。
频率转换级(或称解调或下转换)  通过这一级的解调将信号的载波频率减小到可以处理的水平。与调制级相似,解调所需的载波信号由本地振荡器产生。
注  如果本地振荡器是可调的,则同一接收机可以用来接收不同频率的信号(称为外差式接收机)。
检波级  检波器将载波去除,恢复原信号。
能量转换级 转换器将电信号转还为它原有的信号形式(如声音)。扬声器就是这样的一个例子。
控制级  系统中各电路的连接、断开、运行、开关等所有动作均由控制级来决定。在通信系统的信源端和接收端都配有控制电路。
放大器  能够放大信号的功率或幅度而不引起波形失真的电路。

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