本书是全国大学生电子设计竞赛系列教材电子系统设计中的信号与通信系统篇。本书从实用性和先进性出发，介绍信号通信类大量的实用电路，既有理论知识的介绍，又有许多电路设计方法的讲解，还涉及部分现代电路系统设计相关的主题，如无线通信系统、电磁兼容等，最后结合全国大学生电子设计竞赛赛题列举了一些信号与通信系统的设计和制作案例。

王新怀，男，理学博士。目前为陕西省电源学会副理事长、中国电子学会高级会员、IEEE Member，模电公共基础课校聘课程负责人。曾获国家级教学成果奖二等奖，第二届全国高等学校青年教师电子技术基础、电子线路课程授课竞赛全国一等奖，首届全国高等学校青年教师电子技术基础、电子线路课程授课竞赛全国二等奖，陕西省教学成果奖二等奖2项，全国电工电子实验教学案例设计竞赛一等奖3项、二等奖3项和三等奖2项，西北赛区电子技术基础、电子线路课程授课竞赛一等奖两次，陕西省中青年教师电子类实验技能竞赛省一等奖，第九届校青年教师讲课竞赛一等奖。作为教练、总教练指导学生参加"全国电赛”、"挑战杯”等竞赛获国家奖以上奖项二十余项，其中包括嵌入式最高奖"Intel”杯、全国互联网+竞赛国家金奖、全国电赛"瑞萨特别奖”等，多次获省级优秀指导教师奖。长期从事毫米波电路与系统设计、智能天线研究，近年来，围绕国家及国防重大需求，立足国际学术前沿，开展基础理论和关键技术研究，主持、参与国家自然科学基金、国防预先研究、第二代导航国家重大专项、省自然科学基金、空间测控通信创新探索基金、中央高校科研业务费及横向项目多项，以第一作者及合作者发表学术论文50余篇，其中SCI检索二十余篇，EI检索三十余篇，教改论文五篇，申报授权国家专利二十余项。

第1 章 绪论 ........................................................ 1
1.1 全国大学生电子设计竞赛简介 ............... 1
1.2 信号与通信类考题解析 ........................... 2
1.3 信号与通信类赛题知识点 ....................... 5
第2 章 信号的产生 .......................................... 7
2.1 概述 ........................................................... 7
2.1.1 频率特性 ..................................... 8
2.1.2 输出特性 ..................................... 8
2.2 基本信号产生电路 ................................... 8
2.2.1 正弦信号产生电路 ...................... 8
2.2.2 非正弦信号产生电路 .................11
2.3 锁相式频率合成 ..................................... 16
2.3.1 锁相环简介 ................................ 16
2.3.2 PLL 频率合成器电路设计 ........ 19
2.4 直接数字频率合成 ................................. 24
2.4.1 DDS 简介................................... 24
2.4.2 基于FPGA 的DDS 波形
发生器 ....................................... 25
2.4.3 常用DDS 集成芯片 .................. 36
第3 章 无线通信系统 ................................... 45
3.1 信道、噪声与通信频段 ......................... 45
3.1.1 信道和信道模型 ........................ 45
3.1.2 噪声、信道容量和香农公式 .... 48
3.1.3 信号接收强度、灵敏度和
链路裕度 ................................... 49
3.1.4 常用通信频段 ............................ 50
3.2 常用调制解调方式 ................................. 51
3.2.1 模拟调制 ................................... 51
3.2.2 数字调制 ................................... 55
3.2.3 语音编码和声码器 .................... 60
3.3 通信系统的组成 ..................................... 63
3.3.1 常见接收机结构 ........................ 63
3.3.2 常见发射机结构 ........................ 65
3.3.3 信道复用和双工方式 ................ 65
3.4 集成调制解调器 ..................................... 67
3.4.1 通用数字无线通信芯片 ............ 68
3.4.2 专用数字无线通信芯片 ............ 83
第4 章 有线通信系统 .................................... 99
4.1 串行通信系统 ......................................... 99
4.1.1 RS232 通信系统 ........................ 99
4.1.2 RS485 通信系统 ...................... 102
4.1.3 CAN 通信系统 ........................ 103
4.2 光通信系统 ........................................... 109
4.2.1 光通信的基本概念 .................. 109
4.2.2 光纤通信系统 .......................... 116
4.2.3 无线光通信 .............................. 123
4.3 网络通信系统及其他 ........................... 126
4.3.1 网络通信的技术基础 .............. 127
4.3.2 有线通信网络 .......................... 128
4.3.3 无线通信网络 .......................... 134
4.3.4 移动通信网 .............................. 139
第5 章 电源及电磁兼容 ............................. 148
5.1 电源及电源管理 ................................... 148
5.1.1 直流稳压电源的主要
技术指标 .................................. 148
5.1.2 常用整流滤波电路 .................. 149
5.1.3 线性集成稳压电源 .................. 151
5.1.4 开关型稳压电源 ...................... 154
5.1.5 电荷泵型直流-直流变换器 ..... 157
5.1.6 基准电压源 .............................. 160
5.1.7 几种电源比较及设计
注意事项 ................................. 162
5.2 电磁兼容 ............................................... 162
5.2.1 电磁干扰源及其耦合途径 ...... 163
5.2.2 接地、屏蔽及滤波 .................. 166
第6 章 真题解析 ........................................... 174
6.1 调幅信号处理实验电路 ....................... 174
6.1.1 任务要求与评分标准 .............. 174
6.1.2 题目分析 ................................. 176
6.1.3 方案论证 ................................. 176
6.1.4 理论分析与电路设计 .............. 178
6.1.5 软件设计 ................................. 183
6.1.6 系统测试方案与测试结果 ...... 184
6.2 远程幅频特性测试系统 ....................... 186
6.2.1 任务要求及评分标准 .............. 186
6.2.2 题目分析 ................................. 187
6.2.3 方案论证 ................................. 187
6.2.4 理论分析与电路设计 .............. 188
6.2.5 软件设计 ................................. 191
6.2.6 系统测试方案与测试结果 ...... 192
6.3 自适应滤波器 ....................................... 194
6.3.1 任务要求及评分标准 .............. 194
6.3.2 题目分析 ................................. 195
6.3.3 方案论证 ................................. 195
6.3.4 理论分析与电路设计 .............. 196
6.3.5 软件设计 ................................. 200
6.3.6 系统测试方案与测试结果 ...... 200
6.4 增益可控射频放大器 ........................... 203
6.4.1 任务要求及评分标准 .............. 203
6.4.2 题目分析 ................................. 203
6.4.3 方案论证 ................................. 204
6.4.4 理论分析与电路设计 .............. 205
6.4.5 软件设计 ................................. 208
6.4.6 系统测试方案与测试结果 ...... 208
6.4.7 设计实现的实物图 .................. 211
6.5 80～100MHZ 频谱仪 ............................ 211
6.5.1 任务要求及评分标准 .............. 211
6.5.2 题目分析 .................................. 212
6.5.3 方案论证 .................................. 212
6.5.4 理论分析与电路设计 .............. 214
6.5.5 软件设计 .................................. 218
6.5.6 系统测试方案与测试结果 ...... 219
6.5.7 设计实现的实物图 .................. 220
6.6 短距视频信号无线通信网络 ............... 220
6.6.1 任务要求及评分标准 .............. 221
6.6.2 题目分析 .................................. 222
6.6.3 方案论证 .................................. 222
6.6.4 理论分析与电路设计 .............. 224
6.6.5 软件设计 .................................. 225
6.6.6 系统测试方案与测试结果 ...... 226
6.6.7 设计实现的实物图 .................. 227
6.7 简易幅频特性测试仪 ........................... 229
6.7.1 任务要求及评分标准 .............. 229
6.7.2 题目分析 .................................. 230
6.7.3 方案论证 .................................. 230
6.7.4 理论分析与电路设计 .............. 231
6.7.5 软件设计 .................................. 234
6.7.6 系统测试方案与测试结果 ...... 235
6.8 红外光通信装置 ................................... 236
6.8.1 任务要求及评分标准 .............. 236
6.8.2 题目分析 .................................. 238
6.8.3 红外光信道传输模拟信号 ...... 238
6.8.4 红外光信道传输数字信号 ...... 241
6.8.5 红外管发射驱动电路与
接收电路 .................................. 243
6.8.6 语音驱动及其他 ...................... 244
6.8.7 测试方案与测试结果 .............. 245