本書是全國大學生電子設計競賽系列教材電子系統(tǒng)設計中的信號與通信系統(tǒng)篇。本書從實用性和先進性出發(fā)，介紹信號通信類大量的實用電路，既有理論知識的介紹，又有許多電路設計方法的講解，還涉及部分現(xiàn)代電路系統(tǒng)設計相關(guān)的主題，如無線通信系統(tǒng)、電磁兼容等，最后結(jié)合全國大學生電子設計競賽賽題列舉了一些信號與通信系統(tǒng)的設計和制作案例。

王新懷，男，理學博士。目前為陜西省電源學會副理事長、中國電子學會高級會員、IEEE Member，模電公共基礎(chǔ)課校聘課程負責人。曾獲國家級教學成果獎二等獎，第二屆全國高等學校青年教師電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子線路課程授課競賽全國一等獎，首屆全國高等學校青年教師電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子線路課程授課競賽全國二等獎，陜西省教學成果獎二等獎2項，全國電工電子實驗教學案例設計競賽一等獎3項、二等獎3項和三等獎2項，西北賽區(qū)電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子線路課程授課競賽一等獎兩次，陜西省中青年教師電子類實驗技能競賽省一等獎，第九屆校青年教師講課競賽一等獎。作為教練、總教練指導學生參加"全國電賽”、"挑戰(zhàn)杯”等競賽獲國家獎以上獎項二十余項，其中包括嵌入式最高獎"Intel”杯、全國互聯(lián)網(wǎng)+競賽國家金獎、全國電賽"瑞薩特別獎”等，多次獲省級優(yōu)秀指導教師獎。長期從事毫米波電路與系統(tǒng)設計、智能天線研究，近年來，圍繞國家及國防重大需求，立足國際學術(shù)前沿，開展基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，主持、參與國家自然科學基金、國防預先研究、第二代導航國家重大專項、省自然科學基金、空間測控通信創(chuàng)新探索基金、中央高�？蒲袠I(yè)務費及橫向項目多項，以第一作者及合作者發(fā)表學術(shù)論文50余篇，其中SCI檢索二十余篇，EI檢索三十余篇，教改論文五篇，申報授權(quán)國家專利二十余項。

第1 章 緒論 ........................................................ 1
1.1 全國大學生電子設計競賽簡介 ............... 1
1.2 信號與通信類考題解析 ........................... 2
1.3 信號與通信類賽題知識點 ....................... 5
第2 章 信號的產(chǎn)生 .......................................... 7
2.1 概述 ........................................................... 7
2.1.1 頻率特性 ..................................... 8
2.1.2 輸出特性 ..................................... 8
2.2 基本信號產(chǎn)生電路 ................................... 8
2.2.1 正弦信號產(chǎn)生電路 ...................... 8
2.2.2 非正弦信號產(chǎn)生電路 .................11
2.3 鎖相式頻率合成 ..................................... 16
2.3.1 鎖相環(huán)簡介 ................................ 16
2.3.2 PLL 頻率合成器電路設計 ........ 19
2.4 直接數(shù)字頻率合成 ................................. 24
2.4.1 DDS 簡介................................... 24
2.4.2 基于FPGA 的DDS 波形
發(fā)生器 ....................................... 25
2.4.3 常用DDS 集成芯片 .................. 36
第3 章 無線通信系統(tǒng) ................................... 45
3.1 信道、噪聲與通信頻段 ......................... 45
3.1.1 信道和信道模型 ........................ 45
3.1.2 噪聲、信道容量和香農(nóng)公式 .... 48
3.1.3 信號接收強度、靈敏度和
鏈路裕度 ................................... 49
3.1.4 常用通信頻段 ............................ 50
3.2 常用調(diào)制解調(diào)方式 ................................. 51
3.2.1 模擬調(diào)制 ................................... 51
3.2.2 數(shù)字調(diào)制 ................................... 55
3.2.3 語音編碼和聲碼器 .................... 60
3.3 通信系統(tǒng)的組成 ..................................... 63
3.3.1 常見接收機結(jié)構(gòu) ........................ 63
3.3.2 常見發(fā)射機結(jié)構(gòu) ........................ 65
3.3.3 信道復用和雙工方式 ................ 65
3.4 集成調(diào)制解調(diào)器 ..................................... 67
3.4.1 通用數(shù)字無線通信芯片 ............ 68
3.4.2 專用數(shù)字無線通信芯片 ............ 83
第4 章 有線通信系統(tǒng) .................................... 99
4.1 串行通信系統(tǒng) ......................................... 99
4.1.1 RS232 通信系統(tǒng) ........................ 99
4.1.2 RS485 通信系統(tǒng) ...................... 102
4.1.3 CAN 通信系統(tǒng) ........................ 103
4.2 光通信系統(tǒng) ........................................... 109
4.2.1 光通信的基本概念 .................. 109
4.2.2 光纖通信系統(tǒng) .......................... 116
4.2.3 無線光通信 .............................. 123
4.3 網(wǎng)絡通信系統(tǒng)及其他 ........................... 126
4.3.1 網(wǎng)絡通信的技術(shù)基礎(chǔ) .............. 127
4.3.2 有線通信網(wǎng)絡 .......................... 128
4.3.3 無線通信網(wǎng)絡 .......................... 134
4.3.4 移動通信網(wǎng) .............................. 139
第5 章 電源及電磁兼容 ............................. 148
5.1 電源及電源管理 ................................... 148
5.1.1 直流穩(wěn)壓電源的主要
技術(shù)指標 .................................. 148
5.1.2 常用整流濾波電路 .................. 149
5.1.3 線性集成穩(wěn)壓電源 .................. 151
5.1.4 開關(guān)型穩(wěn)壓電源 ...................... 154
5.1.5 電荷泵型直流-直流變換器 ..... 157
5.1.6 基準電壓源 .............................. 160
5.1.7 幾種電源比較及設計
注意事項 ................................. 162
5.2 電磁兼容 ............................................... 162
5.2.1 電磁干擾源及其耦合途徑 ...... 163
5.2.2 接地、屏蔽及濾波 .................. 166
第6 章 真題解析 ........................................... 174
6.1 調(diào)幅信號處理實驗電路 ....................... 174
6.1.1 任務要求與評分標準 .............. 174
6.1.2 題目分析 ................................. 176
6.1.3 方案論證 ................................. 176
6.1.4 理論分析與電路設計 .............. 178
6.1.5 軟件設計 ................................. 183
6.1.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 184
6.2 遠程幅頻特性測試系統(tǒng) ....................... 186
6.2.1 任務要求及評分標準 .............. 186
6.2.2 題目分析 ................................. 187
6.2.3 方案論證 ................................. 187
6.2.4 理論分析與電路設計 .............. 188
6.2.5 軟件設計 ................................. 191
6.2.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 192
6.3 自適應濾波器 ....................................... 194
6.3.1 任務要求及評分標準 .............. 194
6.3.2 題目分析 ................................. 195
6.3.3 方案論證 ................................. 195
6.3.4 理論分析與電路設計 .............. 196
6.3.5 軟件設計 ................................. 200
6.3.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 200
6.4 增益可控射頻放大器 ........................... 203
6.4.1 任務要求及評分標準 .............. 203
6.4.2 題目分析 ................................. 203
6.4.3 方案論證 ................................. 204
6.4.4 理論分析與電路設計 .............. 205
6.4.5 軟件設計 ................................. 208
6.4.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 208
6.4.7 設計實現(xiàn)的實物圖 .................. 211
6.5 80～100MHZ 頻譜儀 ............................ 211
6.5.1 任務要求及評分標準 .............. 211
6.5.2 題目分析 .................................. 212
6.5.3 方案論證 .................................. 212
6.5.4 理論分析與電路設計 .............. 214
6.5.5 軟件設計 .................................. 218
6.5.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 219
6.5.7 設計實現(xiàn)的實物圖 .................. 220
6.6 短距視頻信號無線通信網(wǎng)絡 ............... 220
6.6.1 任務要求及評分標準 .............. 221
6.6.2 題目分析 .................................. 222
6.6.3 方案論證 .................................. 222
6.6.4 理論分析與電路設計 .............. 224
6.6.5 軟件設計 .................................. 225
6.6.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 226
6.6.7 設計實現(xiàn)的實物圖 .................. 227
6.7 簡易幅頻特性測試儀 ........................... 229
6.7.1 任務要求及評分標準 .............. 229
6.7.2 題目分析 .................................. 230
6.7.3 方案論證 .................................. 230
6.7.4 理論分析與電路設計 .............. 231
6.7.5 軟件設計 .................................. 234
6.7.6 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果 ...... 235
6.8 紅外光通信裝置 ................................... 236
6.8.1 任務要求及評分標準 .............. 236
6.8.2 題目分析 .................................. 238
6.8.3 紅外光信道傳輸模擬信號 ...... 238
6.8.4 紅外光信道傳輸數(shù)字信號 ...... 241
6.8.5 紅外管發(fā)射驅(qū)動電路與
接收電路 .................................. 243
6.8.6 語音驅(qū)動及其他 ...................... 244
6.8.7 測試方案與測試結(jié)果 .............. 245