無線電通信1022

1、1第五章第五章 無線電通信無線電通信w概述概述w短波通信短波通信w微波通信微波通信w衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信25.1概述概述w 5.1.1無線電通信基本知識(shí)無線電通信基本知識(shí)w 5.1.2 無線電波頻率范圍無線電波頻率范圍及及頻段的劃頻段的劃w 5.1.35.1.3無線電波的傳播方式無線電波的傳播方式w 5.1.4 媒體空間對無線電波傳播的影響媒體空間對無線電波傳播的影響n抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù) 分集接收分集接收w 5.1.5無線電通信系統(tǒng)的基本組成及簡單工無線電通信系統(tǒng)的基本組成及簡單工作過程作過程35.15.1概述概述 5.1 5.1.1.1無線電通信基本知識(shí)無線電通信基本知識(shí) 1.無線電通信的發(fā)明

2、無線電通信的發(fā)明n1902年，無線電廣播之父年，無線電廣播之父美國巴納特美國巴納特.施特波斐德進(jìn)行施特波斐德進(jìn)行了第一次無線電廣播。了第一次無線電廣播。n1920年，美國匹茲堡的年，美國匹茲堡的KDKA電臺(tái)進(jìn)行了首次商業(yè)無線電電臺(tái)進(jìn)行了首次商業(yè)無線電廣播，后來，無線電廣播從廣播，后來，無線電廣播從“調(diào)幅調(diào)幅”發(fā)展到了發(fā)展到了“調(diào)頻調(diào)頻”制。制。2.2.何謂無線電通信何謂無線電通信n通信就是在一點(diǎn)準(zhǔn)確或近似地再現(xiàn)另一點(diǎn)所選擇的消息通信就是在一點(diǎn)準(zhǔn)確或近似地再現(xiàn)另一點(diǎn)所選擇的消息香農(nóng)。香農(nóng)。l這個(gè)再現(xiàn)的過程包括一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)：即承載信息的這個(gè)再現(xiàn)的過程包括一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)：即承載信息的載波。載波

3、。n無線電通信是指利用無線電波作載波傳遞各種消息的各種無線電通信是指利用無線電波作載波傳遞各種消息的各種通信方式的總稱通信方式的總稱。 4 3何謂無線電波何謂無線電波 （1）自然界中形形色色的波）自然界中形形色色的波：n水波水波n光波光波n地震波地震波n電磁波電磁波n無線電波無線電波5w 電磁波的頻譜范圍很廣，從電磁波的頻譜范圍很廣，從30HZ1019HZ的高頻宇宙射線（它的波長要小于原子核的高頻宇宙射線（它的波長要小于原子核的大?。?。的大?。?。w 盡管電磁波譜包含了巨大范圍的頻率，但盡管電磁波譜包含了巨大范圍的頻率，但并不是所有的頻率都適合于人類通信。并不是所有的頻率都適合于人類通信。w 從

4、寬廣頻率范圍的電磁波中取出對無線電從寬廣頻率范圍的電磁波中取出對無線電技術(shù)特別有用的某一段頻率范圍的電磁波，技術(shù)特別有用的某一段頻率范圍的電磁波，就被稱為無線電波。就被稱為無線電波。w 具體地說，無線電波頻率范圍一般為具體地說，無線電波頻率范圍一般為3kHz3kHz300GHz300GHz。6（2 2）電磁波的家族）電磁波的家族 n老大老大無線電波無線電波：擔(dān)任通訊任務(wù)擔(dān)任通訊任務(wù)n老二老二紅外線：加熱器紅外線：加熱器n老三老三可見光：給人類帶來光明和色彩?？梢姽猓航o人類帶來光明和色彩。n老四老四紫外線：保護(hù)人類健康的衛(wèi)士。紫外線：保護(hù)人類健康的衛(wèi)士。n老五老五X X射線，也叫倫琴射線，能透視

5、人體。射線，也叫倫琴射線，能透視人體。n老六老六射線，能穿透厚厚的鉛板，還能殺射線，能穿透厚厚的鉛板，還能殺死可惡的癌細(xì)胞。死可惡的癌細(xì)胞。 7 4. 4.無線電波的發(fā)現(xiàn)與初步應(yīng)無線電波的發(fā)現(xiàn)與初步應(yīng) 用用n法拉第法拉第l電磁感應(yīng)定律：變化電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場可以產(chǎn)生電磁感應(yīng)定律：變化電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場可以產(chǎn)生電場。電場。l預(yù)言：電與磁的傳播是和光一樣的一種波。預(yù)言：電與磁的傳播是和光一樣的一種波。n麥克斯韋麥克斯韋l當(dāng)電子移動(dòng)時(shí)，它們就會(huì)在自由空間中釋放出電磁波。當(dāng)電子移動(dòng)時(shí)，它們就會(huì)在自由空間中釋放出電磁波。Maxwell在在1865年首先預(yù)言，年首先預(yù)言，l所有的現(xiàn)代通信都是依

6、靠處理和控制電磁波頻譜內(nèi)的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。所有的現(xiàn)代通信都是依靠處理和控制電磁波頻譜內(nèi)的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。l描述電磁學(xué)的基本定律描述電磁學(xué)的基本定律麥克斯韋方程組。麥克斯韋方程組。l結(jié)論：結(jié)論：w交替變化的電磁場，能夠以波的形式向外傳播交替變化的電磁場，能夠以波的形式向外傳播電磁波。電磁波。l光也是電磁波的一種，是一種看得見的電磁波。光也是電磁波的一種，是一種看得見的電磁波。 8w赫茲：赫茲：n電磁波的首次被證實(shí)和觀測則是由電磁波的首次被證實(shí)和觀測則是由Herz在在1887年實(shí)年實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)的。n世界上第一個(gè)人工產(chǎn)生電磁波的儀器世界上第一個(gè)人工產(chǎn)生電磁波的儀器 赫茲振子赫茲振子l波源：振蕩器波源：振蕩

7、器l接收：諧振器接收：諧振器n通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥?zhǔn)侠碚摰恼_通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥?zhǔn)侠碚摰恼_n證明了電磁波的存在證明了電磁波的存在 9w 馬克尼與波波夫馬克尼與波波夫無線電之父無線電之父n完成了電磁波的發(fā)送和接收實(shí)驗(yàn)完成了電磁波的發(fā)送和接收實(shí)驗(yàn) n在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，利用天線可使發(fā)射距離增加在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，利用天線可使發(fā)射距離增加 n18951895年，馬可尼成功地進(jìn)行了約年，馬可尼成功地進(jìn)行了約3 3公里的無線公里的無線電通信電通信 n幾乎同時(shí)，波波夫也研制成功了一臺(tái)無線電收幾乎同時(shí)，波波夫也研制成功了一臺(tái)無線電收發(fā)報(bào)機(jī)發(fā)報(bào)機(jī)10 5.無線電波的特性無線電波的特性 無線電波只能用儀器接收到：無線電波只能用

8、儀器接收到：如半導(dǎo)體收音機(jī)如半導(dǎo)體收音機(jī)無線電波的速度：無線電波的速度：3030萬公里萬公里/ /秒秒無線電波可以在真空中傳播無線電波可以在真空中傳播 無線電波的頻率很高無線電波的頻率很高 l汽笛聲，頻率達(dá)幾千赫茲汽笛聲，頻率達(dá)幾千赫茲l飛機(jī)的馬達(dá)聲，頻率在幾百赫茲以下飛機(jī)的馬達(dá)聲，頻率在幾百赫茲以下l人類嗓音的頻率在人類嗓音的頻率在808080008000赫茲之間赫茲之間l無線電波的頻率可以達(dá)到幾萬赫茲、幾十兆赫茲無線電波的頻率可以達(dá)到幾萬赫茲、幾十兆赫茲。具體地說，無線電波頻率范圍一般為具體地說，無線電波頻率范圍一般為3kHz3kHz300GHz300GHz。 115.1.2 無線電波頻率

9、范圍無線電波頻率范圍及及頻段的劃分頻段的劃分頻段和波段名稱頻段和波段名稱 頻率和波長頻率和波長甚低頻甚低頻(TLF)超長波超長波330kHz 100010km低頻低頻(LF)長波長波30300kHz 101km中頻中頻(MF)中波中波0.33MHz 1000100m高頻高頻(HF)短波短波330MHz 10010m甚高頻甚高頻(VHF)超短波超短波30300MHz 101m 微微 波波特高頻特高頻(UHF)分米波分米波0.33GHz 101dm超高頻超高頻(SHF)厘米波厘米波330GHz 101cm極高頻極高頻(EHF)毫米波毫米波 30300GHz 101mm12注意注意 無線電波是全世界

10、共同擁有的資源和財(cái)產(chǎn)，無線電波是全世界共同擁有的資源和財(cái)產(chǎn)，利用電波時(shí)必須遵守國際法規(guī)，利用電波時(shí)必須遵守國際法規(guī)， 對頻率的使用，要經(jīng)申請由上級(jí)主管部門和對頻率的使用，要經(jīng)申請由上級(jí)主管部門和國家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)才行。國家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)才行。135.1.3 5.1.3 無線電波的傳播方式無線電波的傳播方式 1無線電波的產(chǎn)生和發(fā)送無線電波的產(chǎn)生和發(fā)送 l自然界里，許多物體都無時(shí)無刻地在產(chǎn)生電磁波和無線電自然界里，許多物體都無時(shí)無刻地在產(chǎn)生電磁波和無線電波波 如：太陽、人體、某些植物等等如：太陽、人體、某些植物等等l要按照人們的需要，產(chǎn)生出所要求要按照人們的需要，產(chǎn)生出所要求頻率或波長

11、頻率或波長的無線電波的無線電波14n要產(chǎn)生無線電波要產(chǎn)生無線電波必須有必須有波源和天線波源和天線l波源波源就是發(fā)射天線上流動(dòng)的高頻電流就是發(fā)射天線上流動(dòng)的高頻電流l天線天線則是一種將線路上流過的高頻電流高效率地轉(zhuǎn)則是一種將線路上流過的高頻電流高效率地轉(zhuǎn)換成換成電磁波輻射到空中去的裝置，電磁波輻射到空中去的裝置，或者是將空中的或者是將空中的電磁波高效率地變換成高頻電流的裝置。電磁波高效率地變換成高頻電流的裝置。l天線長度天線長度 ：電磁波波長的電磁波波長的1/2或或1/4 如信號(hào)載波頻率為如信號(hào)載波頻率為10kHz，則波長為，則波長為30km，天線長，天線長度為？度為？ 15n產(chǎn)生產(chǎn)生：l若在若

12、在發(fā)射天線上流過頻率很高的電流發(fā)射天線上流過頻率很高的電流，則天線的周，則天線的周圍將產(chǎn)生一個(gè)圍將產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場變化的磁場，這個(gè)變化的磁場又會(huì)感，這個(gè)變化的磁場又會(huì)感應(yīng)出一個(gè)應(yīng)出一個(gè)變化的電場變化的電場，這樣互相感應(yīng)的結(jié)果，就會(huì)，這樣互相感應(yīng)的結(jié)果，就會(huì)形成一個(gè)形成一個(gè)輻射的電磁場輻射的電磁場，l一層又一層地向外傳播，即將一層又一層地向外傳播，即將高頻電流轉(zhuǎn)換成無線高頻電流轉(zhuǎn)換成無線電波電波輻射到了空中。輻射到了空中。 16 2無線電波傳播過程中的反射、繞射、折射和無線電波傳播過程中的反射、繞射、折射和 散射散射 w 反射反射：無線電波通過不同媒質(zhì)的交界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)：無線電波通過不同媒質(zhì)的交

13、界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射。如果交界面是平面，并且交界面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大生反射。如果交界面是平面，并且交界面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電波的波長，那么無線電波和光波反射規(guī)律一于電波的波長，那么無線電波和光波反射規(guī)律一樣，即入射角等于反射角樣，即入射角等于反射角 。例如：例如： 雷達(dá)通信雷達(dá)通信 17w 繞射繞射 ：無線電波碰到障礙物時(shí)，能繞過去繼續(xù)無線電波碰到障礙物時(shí)，能繞過去繼續(xù)前進(jìn)前進(jìn) 的現(xiàn)象稱為繞射。的現(xiàn)象稱為繞射。n繞射能力與的波長有關(guān)，繞射能力與的波長有關(guān)，波長越長則繞射能力越強(qiáng)波長越長則繞射能力越強(qiáng)。n例如：兩個(gè)電臺(tái)隔著高山例如：兩個(gè)電臺(tái)隔著高山 18w 折射折射 ：當(dāng)無線電波從一種媒質(zhì)射入另一種媒質(zhì)：當(dāng)無線電波從一

14、種媒質(zhì)射入另一種媒質(zhì)時(shí)，傳播方向改變的現(xiàn)象。時(shí)，傳播方向改變的現(xiàn)象。 例如：潛艇通信例如：潛艇通信19w 散射散射 ：媒質(zhì)不均勻：媒質(zhì)不均勻203無線電波的傳播方式無線電波的傳播方式 是指無線電波從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳播路徑是指無線電波從發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳播路徑。w 地波傳播方式地波傳播方式 n是指無線電波沿地球表面?zhèn)鞑ィ址Q繞射傳播或地是指無線電波沿地球表面?zhèn)鞑?，又稱繞射傳播或地面波傳播面波傳播 n部分能量被大地吸收而受到嚴(yán)重的衰減部分能量被大地吸收而受到嚴(yán)重的衰減 l受土質(zhì)影響：受土質(zhì)影響：土質(zhì)的導(dǎo)電性愈好，衰減愈小土質(zhì)的導(dǎo)電性愈好，衰減愈小 l與無線電波的頻率有關(guān)：與無線電波的頻率有關(guān)：頻

15、率越高則衰減愈大頻率越高則衰減愈大 n傳播距離不遠(yuǎn)傳播距離不遠(yuǎn) n傳播特性很穩(wěn)定傳播特性很穩(wěn)定 n適合波段：適合波段：長波、中波波段和短波的低頻段的無線長波、中波波段和短波的低頻段的無線電通信和廣播電通信和廣播21w 天波傳播天波傳播n利用高空利用高空電離層對無線電波電離層對無線電波的反射進(jìn)行傳播的的反射進(jìn)行傳播的 n電離層是位于離地面電離層是位于離地面60km650km左右的充滿左右的充滿帶電離子和電子的高層大氣區(qū)域帶電離子和電子的高層大氣區(qū)域 n可建立遠(yuǎn)距離通信可建立遠(yuǎn)距離通信 n適合波段：適合波段：頻率為頻率為330MHZ的短波的短波l頻率過高，將衰減頻率過高，將衰減l頻率過低，將反射回

16、頻率過低，將反射回22w 視距傳播視距傳播 ：n定義：定義：l直射波傳播：直射波傳播：從發(fā)射天線輻射的電波，直接從發(fā)射天線輻射的電波，直接傳到接收點(diǎn)的傳播方式傳到接收點(diǎn)的傳播方式 l大地反射波傳播大地反射波傳播 ：以地面反射到達(dá)接收點(diǎn)的以地面反射到達(dá)接收點(diǎn)的傳播方式傳播方式 l視距傳播視距傳播：以上兩種的統(tǒng)稱。：以上兩種的統(tǒng)稱。23n三種情況：三種情況：l地面視距傳播地面視距傳播 w收、發(fā)天線都設(shè)在地面上，天線離地面高收、發(fā)天線都設(shè)在地面上，天線離地面高度大于十倍波長以上度大于十倍波長以上 w傳播的距離一般只有幾十公里傳播的距離一般只有幾十公里 w一般適宜超短波、微波通信一般適宜超短波、微波通

17、信 24l地面地面空間視距傳播空間視距傳播 w發(fā)端和收端，其中任一端在地面而另一端發(fā)端和收端，其中任一端在地面而另一端則在遠(yuǎn)離地面的空間則在遠(yuǎn)離地面的空間w適用于微波或超短波通信適用于微波或超短波通信l空間空間空間視距傳播空間視距傳播w發(fā)端和收端兩個(gè)端點(diǎn)都是遠(yuǎn)離地面的發(fā)端和收端兩個(gè)端點(diǎn)都是遠(yuǎn)離地面的 25w 散射傳播散射傳播 n電波在低空對流層或高空電離層下緣遇到不均勻的電波在低空對流層或高空電離層下緣遇到不均勻的“介質(zhì)團(tuán)介質(zhì)團(tuán)”時(shí)就會(huì)發(fā)生散射，散射波的一部分到達(dá)時(shí)就會(huì)發(fā)生散射，散射波的一部分到達(dá)接收天線處的傳播方式接收天線處的傳播方式 稱為散射傳播稱為散射傳播n包括：包括：對流層散射和電離層

18、散射對流層散射和電離層散射 l對流層是大氣的最低層，對流層是大氣的最低層，是指離地面1012km以下的大氣層。在對流層中，由于大氣湍流運(yùn)動(dòng)等原因產(chǎn)生了不均勻性，故引起電波的散射.l容量大，可靠性高，保密性好容量大，可靠性高，保密性好 w設(shè)計(jì)良好的對流層散射線路可提供12-240個(gè)頻分復(fù)用的話路，傳輸可靠性可達(dá)到99.9%。n對流層散射信道是一種超視距的傳播信道，其一跳的傳播距離約為100500km，可工作在超短波和微波波段。n一般用于無法建立微波中繼站的地區(qū)一般用于無法建立微波中繼站的地區(qū) 26w 27 5.1.4 媒體空間媒體空間對無線電波傳播的影響對無線電波傳播的影響 1.主要影響主要影響

19、 (P132)（1 1）傳輸損耗）傳輸損耗 l電波在實(shí)際的空間媒質(zhì)中傳播時(shí)，電波在實(shí)際的空間媒質(zhì)中傳播時(shí)，能量損耗能量損耗的的現(xiàn)象的的現(xiàn)象l主要原因：主要原因： w大氣對電波的吸收或散射大氣對電波的吸收或散射 w球形地面或障礙物對電波的繞射等球形地面或障礙物對電波的繞射等28（2 2）電波傳播方向的變化）電波傳播方向的變化n不同媒質(zhì)的分界處將使電波折射、反射；不同媒質(zhì)的分界處將使電波折射、反射；n媒質(zhì)的不均勻體如對流層中的湍流團(tuán)將使電波媒質(zhì)的不均勻體如對流層中的湍流團(tuán)將使電波產(chǎn)生散射；產(chǎn)生散射；n球形地面和障礙物將使電波產(chǎn)生繞射；球形地面和障礙物將使電波產(chǎn)生繞射；n某些傳輸媒質(zhì)的時(shí)變性使射線軌

20、跡隨機(jī)變化。某些傳輸媒質(zhì)的時(shí)變性使射線軌跡隨機(jī)變化。 29（3 3）多徑效應(yīng)（）多徑效應(yīng)（P133)P133)w 多徑傳播：電波通過多條路徑傳播到接收端的現(xiàn)多徑傳播：電波通過多條路徑傳播到接收端的現(xiàn)象稱為多徑傳播象稱為多徑傳播30多徑效應(yīng)：多徑效應(yīng)：多徑傳播對通信系統(tǒng)性能的影響，即多徑傳播對通信系統(tǒng)性能的影響，即 引起的接收點(diǎn)場強(qiáng)的起伏變化引起的接收點(diǎn)場強(qiáng)的起伏變化31 衰落現(xiàn)象衰落現(xiàn)象w 在接收端信號(hào)振幅呈現(xiàn)忽大忽小的隨機(jī)變化的現(xiàn)在接收端信號(hào)振幅呈現(xiàn)忽大忽小的隨機(jī)變化的現(xiàn)象稱為衰落象稱為衰落 w 按照衰落持續(xù)的時(shí)間分按照衰落持續(xù)的時(shí)間分n快衰落快衰落：連續(xù)出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間僅十分之幾秒到幾秒：連續(xù)

21、出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間僅十分之幾秒到幾秒n慢衰落慢衰落：持續(xù)時(shí)間比較長干涉型衰落：主要是由：持續(xù)時(shí)間比較長干涉型衰落：主要是由多多徑傳播引起，慢衰落徑傳播引起，慢衰落w 按照衰落產(chǎn)生的原因分按照衰落產(chǎn)生的原因分n吸收型衰落吸收型衰落：由傳輸損耗引起的：由傳輸損耗引起的 ，屬于，屬于慢衰落慢衰落n干涉型衰落干涉型衰落：由多徑傳播引起的，屬于：由多徑傳播引起的，屬于快衰落快衰落32 2、抗衰落技術(shù)、抗衰落技術(shù) 分集接收分集接收 n分集就是分散得到幾個(gè)信號(hào)并集中（合并）這分集就是分散得到幾個(gè)信號(hào)并集中（合并）這些信號(hào)些信號(hào) n基本思想：基本思想：在經(jīng)常出現(xiàn)衰落的地段，在經(jīng)常出現(xiàn)衰落的地段，用兩套用兩套（或多套

22、）收信設(shè)備接收同一個(gè)由發(fā)射設(shè)備發(fā)射的（或多套）收信設(shè)備接收同一個(gè)由發(fā)射設(shè)備發(fā)射的經(jīng)兩條（或多條）不同路徑傳播的，不會(huì)同時(shí)發(fā)生經(jīng)兩條（或多條）不同路徑傳播的，不會(huì)同時(shí)發(fā)生衰落的兩路（或多路）信號(hào)，并經(jīng)過某些處理后，衰落的兩路（或多路）信號(hào)，并經(jīng)過某些處理后，在接收端以一定方式將其合并。在接收端以一定方式將其合并。l這樣，當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)發(fā)生衰落時(shí)，另外一個(gè)（或多個(gè)）這樣，當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)發(fā)生衰落時(shí)，另外一個(gè)（或多個(gè)）信號(hào)不一定也衰落，只要采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)合成方法就可保信號(hào)不一定也衰落，只要采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)合成方法就可保證一定的接收電平，克服或改善衰落的影響。證一定的接收電平，克服或改善衰落的影響。33w

23、 目前，常用的分集接收技術(shù)有頻率分集、目前，常用的分集接收技術(shù)有頻率分集、空間分集和混合分集等空間分集和混合分集等3種。這種。這3種技術(shù)都種技術(shù)都假設(shè)兩個(gè)（或多個(gè)）射頻信號(hào)在傳播過程假設(shè)兩個(gè)（或多個(gè)）射頻信號(hào)在傳播過程沒有同時(shí)發(fā)生衰落。沒有同時(shí)發(fā)生衰落。34w 常用分集接收技術(shù)常用分集接收技術(shù)n空間分集空間分集 ：空間分集空間分集l空間分集是在收端利用空間位置相距足夠遠(yuǎn)空間分集是在收端利用空間位置相距足夠遠(yuǎn)的兩副天線，同時(shí)接收同一個(gè)發(fā)射天線發(fā)出的兩副天線，同時(shí)接收同一個(gè)發(fā)射天線發(fā)出的信號(hào)。然后合并起來或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信的信號(hào)。然后合并起來或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)輸出。號(hào)輸出。l有幾幅接收天線就稱為

24、幾重分集有幾幅接收天線就稱為幾重分集l抗衰落性能好抗衰落性能好l增加了天線饋電系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用增加了天線饋電系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用 35n頻率分集頻率分集 頻率分集頻率分集l利用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的載利用兩個(gè)或兩個(gè)以上具有一定頻率間隔的載波頻率發(fā)射同一個(gè)信號(hào)，在收端則同時(shí)接收波頻率發(fā)射同一個(gè)信號(hào)，在收端則同時(shí)接收這些頻率的信號(hào)，然后進(jìn)行合并或選擇這些頻率的信號(hào)，然后進(jìn)行合并或選擇 l增加了收發(fā)信設(shè)備增加了收發(fā)信設(shè)備l降低了信道頻帶的利用率降低了信道頻帶的利用率 （用的比較少）（用的比較少）365.1.5無線電通信系統(tǒng)的基本組成無線電通信系統(tǒng)的基本組成及簡單工作過程及簡單工作過程1 1

25、、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 375.1.5無線電通信系統(tǒng)的基本組成無線電通信系統(tǒng)的基本組成及簡單工作過程及簡單工作過程2.工作過程工作過程 信源消息信源消息模擬或數(shù)字信號(hào)模擬或數(shù)字信號(hào) ( (調(diào)制器調(diào)制器) )中中頻調(diào)制頻調(diào)制成適合電波傳播的信號(hào)成適合電波傳播的信號(hào)(頻率變換頻率變換器器) )發(fā)射電波所需要的頻率發(fā)射電波所需要的頻率 (功率放大功率放大) 發(fā)發(fā)射天線射天線中繼放大中繼放大接收天線接收天線頻率放大頻率放大變頻變頻解調(diào)解調(diào)轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)信宿信宿地球站發(fā)射分系統(tǒng)地球站發(fā)射分系統(tǒng)地球站接收分系統(tǒng)地球站接收分系統(tǒng)38 3、系統(tǒng)分類、系統(tǒng)分類n依終端狀態(tài)不同依終端狀態(tài)不同l固定

26、無線通信固定無線通信l移動(dòng)無線通信移動(dòng)無線通信n依所用電磁波頻段依所用電磁波頻段l短波通信短波通信l超短波通信超短波通信l微波通信微波通信l衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信395.2短波通信短波通信w 5.2.5.2.1 1概述概述w 5.2.25.2.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性w5.2.3短波通信工作頻率的選擇短波通信工作頻率的選擇405.2短波通信短波通信 5.2. 5.2.1 1概述概述 1短波通信的頻率范圍短波通信的頻率范圍l實(shí)際使用的頻率范圍為實(shí)際使用的頻率范圍為1.5 MHz30MHz 2.短波通信的起源短波通信的起源l歸功于一個(gè)業(yè)余無線電愛好者歸功于一個(gè)業(yè)余無線電愛好者 3.短波通信

27、的特點(diǎn)短波通信的特點(diǎn)l通信距離遠(yuǎn)，設(shè)備便宜，使用起來靈活、方便通信距離遠(yuǎn)，設(shè)備便宜，使用起來靈活、方便 41 5.2.25.2.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性 1電離層的結(jié)構(gòu)及電特性電離層的結(jié)構(gòu)及電特性 422.22.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性w 電離層中有各種電離層中有各種分子、原子以及它們的離分子、原子以及它們的離子和自由電子等子和自由電子等，它們各自集中地聚在一，它們各自集中地聚在一起形成層狀，起形成層狀，致使天空中的電子濃度也相致使天空中的電子濃度也相對集中對集中，形成電子密度不均勻分布幾層。，形成電子密度不均勻分布幾層。w 一般按一般按電子密度隨高度的變化，電離層

28、相電子密度隨高度的變化，電離層相應(yīng)地分為應(yīng)地分為4個(gè)導(dǎo)電層。個(gè)導(dǎo)電層。 43 （1）D層層n位置：位置：地球上空地球上空60km90km的高度處的高度處 ，最大最大電子密度發(fā)生在電子密度發(fā)生在80km處。處。 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：l出現(xiàn)在太陽升起時(shí)，而消失在太陽降落后，出現(xiàn)在太陽升起時(shí)，而消失在太陽降落后，在夜間不再對短波通信產(chǎn)生影響在夜間不再對短波通信產(chǎn)生影響 l電子密度低，短波將穿過電子密度低，短波將穿過D層層 ，而不反射，而不反射，但衰減很大但衰減很大44（2）E層層 n位置：位置：地球上空地球上空100km120km的高度處。最的高度處。最大電子密度發(fā)生在大電子密度發(fā)生在110km處處n特點(diǎn)

29、特點(diǎn)l出現(xiàn)在太陽升起時(shí)，而在太陽降落后，基本出現(xiàn)在太陽升起時(shí)，而在太陽降落后，基本不對短波通信產(chǎn)生影響不對短波通信產(chǎn)生影響 l可以反射高于可以反射高于1.5MHz1.5MHz頻率的電波頻率的電波 45（3）F層層 （對短波最重要）（對短波最重要）n位置：位置：lF1層位于地球上空層位于地球上空170km220km高度處；高度處；lF2層位于地球上空層位于地球上空225km450km高度處高度處 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：l高度高，允許傳輸距離遠(yuǎn)高度高，允許傳輸距離遠(yuǎn)l高度在不同的季節(jié)和一天內(nèi)不同的時(shí)刻是高度在不同的季節(jié)和一天內(nèi)不同的時(shí)刻是不相同的不相同的 w對對F2層來講，層來講，其高度在冬季的白天最低，

30、而在其高度在冬季的白天最低，而在夏天的白天最高。夏天的白天最高。wF2層和其它層不同，在日落以后并沒有完全消層和其它層不同，在日落以后并沒有完全消失，仍保持有剩余的電離。失，仍保持有剩余的電離。465.2.25.2.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性圖5-16可以很好地說明電離層的隨機(jī)特性： 475.2.25.2.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性w 由由“中午中午”的曲線可以看出：的曲線可以看出：白天存在有白天存在有D、E、F1和和F2層。層。w 從七、八十公里的從七、八十公里的D層開始，隨著高度的增加，層開始，隨著高度的增加，電子密度將迅速增加電子密度將迅速增加(達(dá)到達(dá)到E層層)，

31、使其具有反射短，使其具有反射短波的能力。波的能力。w 隨著高度進(jìn)一步的增加，電子密度繼續(xù)增加隨著高度進(jìn)一步的增加，電子密度繼續(xù)增加(達(dá)到達(dá)到F1、F2層層)、反射能力更強(qiáng)。、反射能力更強(qiáng)。w 但到夜晚但到夜晚(見見“午夜午夜”曲線曲線)，D、E和和F1層消失，層消失，F(xiàn)2層的電子密度也減少一個(gè)量級(jí)，但仍能對短波層的電子密度也減少一個(gè)量級(jí)，但仍能對短波起反射作用。起反射作用。w 此外，從圖此外，從圖5-16上還可以看出，夜晚上還可以看出，夜晚F2層層(電子密電子密度最大處度最大處)的高度也有所下降。雖然夜間的高度也有所下降。雖然夜間F2層的層的電子密度較白天降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，但仍足以反電子密度較

32、白天降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，但仍足以反射短波某一頻段的電波。射短波某一頻段的電波。485.2.25.2.2短波電離層傳播特性短波電離層傳播特性w 值得說明的是，值得說明的是，太陽劇烈活動(dòng)時(shí)也會(huì)對電離層產(chǎn)太陽劇烈活動(dòng)時(shí)也會(huì)對電離層產(chǎn)生影響，給短波無線電通信帶來莫大的禍患生影響，給短波無線電通信帶來莫大的禍患。 w 太陽黑子是太陽劇烈運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志。太陽黑子是太陽劇烈運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志。w 所謂太陽黑子是指在太陽表面出現(xiàn)的較暗的斑點(diǎn)所謂太陽黑子是指在太陽表面出現(xiàn)的較暗的斑點(diǎn)(其溫度要比太陽表面正常溫度低其溫度要比太陽表面正常溫度低1500度左右度左右)。w 黑子有時(shí)成對出現(xiàn)，有時(shí)成群出現(xiàn)，伴隨著太陽黑子有時(shí)成對出現(xiàn)

33、，有時(shí)成群出現(xiàn)，伴隨著太陽黑子的大量出現(xiàn)，就會(huì)在太陽表面靠近黑子的區(qū)黑子的大量出現(xiàn)，就會(huì)在太陽表面靠近黑子的區(qū)域不斷地爆發(fā)一種域不斷地爆發(fā)一種稱作耀斑的光爆發(fā)稱作耀斑的光爆發(fā)，w 這時(shí)太陽射線中的紫外線和這時(shí)太陽射線中的紫外線和x射線會(huì)大量增加，射線會(huì)大量增加，w 從而從而導(dǎo)致地面上空電離層厚度的顯著增加和離子導(dǎo)致地面上空電離層厚度的顯著增加和離子濃度的增大濃度的增大，并且擾亂了地球原先存在著的穩(wěn)定并且擾亂了地球原先存在著的穩(wěn)定的地磁場分布的地磁場分布而出現(xiàn)而出現(xiàn)磁暴現(xiàn)象磁暴現(xiàn)象。 49 2短波在電離層中反射傳播的條件短波在電離層中反射傳播的條件 w 天波傳播時(shí)，電波頻率與入射角和電波折回處的天波傳播時(shí)，電波頻率與入射角和電波折回處的電子密度三者之間的關(guān)系電子密度三者之間的關(guān)系 w 502短波在電離層中反射傳播的條件短波在電離層中反射傳播的條件 w 當(dāng)電波入射到空氣當(dāng)電波入射到空氣電離層界面時(shí)，由于電離層界面時(shí)，由于電離層折射率小于空氣折射率，折射角大電離層折射率小于空氣折射率，折射角大于入射角，射線要向下偏折。于入射角