通信電子電路于洪珍原版第1章

第1章緒論1.1通信系統(tǒng)的概念1.2無線電波的傳播特性1.3無線電波的頻段劃分1.4調(diào)制的通信系統(tǒng)1.5本課程的主要內(nèi)容無線電通信發(fā)展簡史三個里程碑：①1907Leedeforest發(fā)明電子三極管②1948W.Shockley發(fā)明晶體三極管③60年代集成電路、數(shù)字電路的出現(xiàn)原始手段烽火、旗語有線通信電報（1837Morse）電話（1876Bell）無線通信電磁波的存在1864Maxwell（理論）1887Hertz（實(shí)踐）信號源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備收信裝置

通信系統(tǒng)——傳輸信息的系統(tǒng)噪聲源1.1通信系統(tǒng)的概念信號源

在實(shí)際的通信電子電路中傳輸?shù)氖歉鞣N電信號,為此就需要將各種形式的信息轉(zhuǎn)變成電信號。常見的信號源：話筒攝像機(jī)各種傳感器件發(fā)送設(shè)備

發(fā)送設(shè)備的作用：將基帶信號變換成適合信道的傳輸特性的信號。

對基帶信號進(jìn)行變換的原因：由于要傳輸?shù)男畔⒎N類多樣，其對應(yīng)的基帶信號特性各異，這些基帶信號往往并不適合信道的直接傳輸。信道

信號從發(fā)射到接收之間要經(jīng)過傳輸信道，傳輸信道又稱傳輸媒質(zhì)。不同的傳輸信道有不同的傳輸特性，如電纜、光纜、無線電波……

根據(jù)傳輸媒質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可以分為兩大類：

有線通信：雙絞線、同軸電纜、光纖

無線通信：自由空間接收設(shè)備

接收設(shè)備的作用：接收傳送過來的信號，并進(jìn)行處理，以恢復(fù)發(fā)送端的基帶信號。

對接收設(shè)備的要求：由于信號在傳輸和恢復(fù)的過程中存在著干擾和失真，接收設(shè)備要盡量減少這種失真。收信裝置

收信裝置：將接收設(shè)備輸出的電信號變換成原來形式信號的裝置，如還原聲音的喇叭，恢復(fù)圖像的顯像管等。第2章無線電波的傳播2.1.1無線電波的產(chǎn)生：——高頻電流在天線流動會在其周圍產(chǎn)生交變的磁場，在空間中交變磁場再產(chǎn)生交變的電場，交變的電場再產(chǎn)生交變的磁場。這樣在空間中交變的電磁場不斷交替變化，波動傳播，從而形成了無線電波?！獙?shí)質(zhì)上，無線電波就是由隨時間變化的電場和隨時間變化的磁場所構(gòu)成，它通過空間從一個區(qū)域傳播到另一個區(qū)域，這種傳播不需要任何介質(zhì)。2.1電波輻射與傳播在實(shí)際的無線電通信中，首先由發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生一定功率、含有所要傳遞信息的高頻交變電流信號，然后通過其自身的發(fā)射天線產(chǎn)生向外輻射的電磁波。這種含有信息的電磁波信號傳播到接收端后，由接收設(shè)備接收處理，還原出發(fā)射端傳遞的有用信息，從而依靠無線電波實(shí)現(xiàn)信息的無線傳輸。2.1.2無線電傳播的速度：——近似光速——Ｃ＝３x10８m/s2.1.3頻率、周期、波長的定義頻率（FREQUENCY）：–定義：電波在單位時間（１Ｓ）內(nèi)幅值大小與方向周期性變化的次數(shù)。–符號：Ｆ–單位：赫茲（Hz）千赫茲（KHz）兆赫茲（MHz）G赫茲（GHz）–換算關(guān)系：1000Hz=1KHz；1000KHz=1MHz；1000MHz=1GHz周期：–定義：電波幅值大小與方向變化一次所用的時間。–符號：T–單位：秒（s）、毫秒ms）、微秒（ms）–換算關(guān)系：1秒（s）=1000毫秒（ms）；1毫秒（ms）=1000微秒（ms）。波長：–定義：電波在一個周期內(nèi)傳播的距離；–符號：λ；–單位：米（m）、分米（dm）、厘米（cm）、毫米（mm）–換算關(guān)系：1米（m）=10分米（dm）；1分米（dm）=10厘米（cm）；1厘米（cm）=10毫米（mm）；１、T=1/F２、λ=V/F=3x108/F兩個關(guān)系式1.2無線電波波段的劃分不同頻率電波產(chǎn)生、放大和接收方法不太一樣，傳播特點(diǎn)更不相同。無線電波按波長的不同劃分為超長波、長波、中波、短波、超短波（米波）和微波（包括分米波、厘米波、毫米波）等。如按頻率的不同，可劃分為甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻和極高頻等頻段。波段（頻段）符號波長范圍頻率范圍應(yīng)用范圍超長波（甚低頻）VLF100000～10000m3～30KHz音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長波（低頻）LF10000～1000m30～300KHz電力線通信、海上導(dǎo)航中波（中頻）MF1000～100m300KHz～3MHzAM廣播、業(yè)余無線電短波（高頻）HF100～10m3～30MHz短波廣播、業(yè)余無線電超短波（甚高頻）VHF10～1m30～300MHzFM廣播、電視、導(dǎo)航、移動通信分米波（特高頻）UHF1～0.1m300～3000MHzTV、遙控遙測、雷達(dá)、移動通信厘米波（超高頻）SHF10～1cm3～30GHz微波通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)毫米波（極高頻）EHF10～1mm30～300GHz穿入大氣層時的通信表1-1無線電波的波（頻）段劃分表無線電波頻率的劃分——中頻（MF）：415—4000KHz其中，中頻I（MFI）415-530KHz中頻II（MFII）2MHz——高頻（HF）：4000--27500KHz——海上高頻分波段：CCIR指定4、6、8、12、16、18、22、25MHz，為海上移動通信使用的頻段。——甚高頻（VHF）：156-174MHz地面通信使用的頻段——信道與頻率（CHANNEL&FREQUENCY):單工信道:SIMPLEXCHANNEL;多用于船到船通信,及重要通信;

雙工信道:DUPLEXCHANNEL;多用于船到岸通信——分工作類型指定：RT、ＮBDP(TELEX）、DSC等——例如:無線電傳通信的828信道，對應(yīng)的岸臺的發(fā)射頻率(即船接收頻率)是8430.0KHz;岸臺的接收頻率(即船發(fā)射頻率）是8390.0KHz。地面通信使用的頻段國內(nèi)一般中波廣播的波段為535KHz～1605KHz，短波廣播的波段為2～24MHz，調(diào)頻廣播的波段為88～108MHz。1.3無線電播的傳播特性

1.繞射：頻率1.5MHz以下的中、長波。

2.電離層的反射和折射電離層通信穩(wěn)定性較差。短波無線電是利用電離層反射的最佳波段。

3.直射：頻率在30MHz以上的超短波和微波。2.1.3無線電波的傳播途徑和特點(diǎn)無線電波的傳播路徑：1.地波傳播2.空間傳播3.電離層波傳播1.地波——電波沿地球表面以繞射的形式傳播，它可以繞過彎曲的地球表面和障礙物，從發(fā)射端到達(dá)接收端。衰減：波長越長，損耗越?。徊ㄩL越小，損耗越大。地面電性能參數(shù)和地形地物隨時間變化不大，所以地波傳播比較穩(wěn)定和可靠。地波傳播2.空間波:無線電在空間直線傳播，或經(jīng)地面反射傳播，或經(jīng)衛(wèi)星中繼傳播，從發(fā)射端到達(dá)接收端。電離層——大氣層由于太陽紫外線的輻射，氣體分子被電離，形成正負(fù)離子和自由電子組成的電離層?！嗟孛娓叨葹?0到300km?！S高度不同電離層電離程度不同，形成不同的濃度。大致分為D、E、F1、F2層?！姴ㄔ诖┰诫婋x層時，會受到吸收和衰減。吸收和衰減大小與頻率和電離層的濃度有關(guān)?！狣層和E層變化最有規(guī)律中午濃度最強(qiáng)，晚上D層消逝?！狥層在白天分為兩層，F(xiàn)1和F2。F1層在晚上消逝?！砩现皇層和F2層。3.電離層波——天波天波（主要是短波和夜間的中波）——要求發(fā)射電波頻率介于?min和?max之間。電波低于?min，將被電離層吸收電波高于?max，將穿透電離層2.2各波段電波傳播特點(diǎn)僅以地波傳播各波段電波傳播特點(diǎn)——長波和超長波傳播主要缺點(diǎn)1.地波對其它收信臺干擾大；2.易受天電干擾,尤其是在雷雨的夏季；3.收發(fā)設(shè)備笨重,需要龐大的天線.?應(yīng)用:臺卡、歐美伽等無線導(dǎo)航系統(tǒng)。2.中波（中頻）的傳播特點(diǎn)——波長：1km-100m;——頻率：300-3000kHz;傳播特點(diǎn)：——白天靠地波.因?yàn)橹胁ù┻^D層時,受到強(qiáng)烈的吸收?！归g靠地波和天波.吸收中波的D層消失,由E層反射?！滋靷鞑?00海里;晚上傳播400海里?！兴ヂ洮F(xiàn)象。接收機(jī)須加AGC控制線路。各波段電波傳播特點(diǎn)3、短波（高頻）傳播特點(diǎn)——波長為100~10m;頻率為3~30MHz。

傳播特點(diǎn)：——主要靠天波來傳播。地波傳播距離一般不超過100Km（繞射能力差，被地面吸收）；——白天頻率越高，傳輸距離越遠(yuǎn)；頻率越高,衰減越小;——晚上通信要選用低一些的頻率通信。原因…——天波傳播時可借助于電離層進(jìn)行一次或多次反射,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信?！嗦窂絺鞑サ脑?，可引起衰落性干擾；電離層波動，信號傳輸不穩(wěn)。各波段電波傳播特點(diǎn)——存在寂靜區(qū)——啞區(qū)Tr1r2寂靜區(qū)4.超短波（VHF）和微波的傳播特點(diǎn)——頻率:30MHz以上;波長:10M以下。

傳播特點(diǎn)：——主要靠空間波傳播。原因：地波…;天波…——傳播距離一般僅有幾十海里。天線絕對高度(距海平面的高度)為幾十米時,VHF通信距離30-50海里。用微波接力或衛(wèi)星中繼來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播在主要航線上不同海區(qū)和國內(nèi)主要海岸電臺通信使用的頻段所在海區(qū)白天最佳頻段夜間最佳頻段印度洋16MHz、22MHz8MHz、12MHz紅海16MHz、22MHz8MHz、12MHz地中海西部16MHz（1530LT左右）8MHz、12MHz12MHz（1630LT左右）大西洋東部12MHz（1630LT左右）8MHz、12MHz1.4調(diào)制的通信系統(tǒng)1.什么是調(diào)制?

任何一個正弦波都有三個參數(shù)：幅度、頻率和相位。調(diào)制，就是使這三個參數(shù)中的某一個隨調(diào)制信號大小而線性變化的過程，分別稱為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制。

2.無線電如何將聲音傳送到遠(yuǎn)方？

首先把聲音變成電信號，然后把這種低頻電信號裝載到高頻電振蕩上(即調(diào)制)，通過與高頻電振蕩波長相當(dāng)?shù)奶炀€把信號有效的輻射出去。

3.為什么要調(diào)制？

從切實(shí)可行的天線出發(fā)；

多路復(fù)用.為什么要使用調(diào)制?——聲波在空氣中傳播慢，約為340m/s，衰減快，不會傳播很遠(yuǎn)?！涣餍盘栆行л椛?，天線的尺寸應(yīng)和波長相比擬。天線長度≈λ，λ＝Ｃ／Ｆ——音頻Ｆ=300~3000Hz,λ=1000~100KM2.3.2調(diào)制與解調(diào)4.什么是解調(diào)？

在接收信號的一方（接收端），從收到的已調(diào)信號中把調(diào)制信號恢復(fù)出來。調(diào)幅波的解調(diào)叫“檢波”，調(diào)頻波的解調(diào)叫“鑒頻”，解調(diào)是其統(tǒng)稱。

5.無線電調(diào)幅廣播發(fā)送和接收設(shè)備框圖（1）調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖

（2）調(diào)幅接收機(jī)組成框圖

接收設(shè)備接收的信號特點(diǎn)：

①信號頻率高；②信號功率微弱；③多個信號同時出現(xiàn)在接收端。

缺點(diǎn)：對于不同的頻率，接收機(jī)的靈敏度（接收弱信號的能力）和選擇性（區(qū)分不同電臺的能力）變換較劇烈。電磁波接收天線接收的信號640KHz870KHz1MHzf…………直接放大式接收機(jī)框圖

超外差接收機(jī)組成框圖

接收到的不同載頻的微弱高頻已調(diào)信號變成統(tǒng)一的中頻已調(diào)信號，再進(jìn)行中頻放大?；祛l器是超外差式接收機(jī)的核心。我國規(guī)定中頻頻率：調(diào)幅廣播465KHz；調(diào)頻廣播10.7MHz。1.1GMDSS基本概念和功能1.2GMDSS的組成及船載設(shè)備配備要求1.1GMDSS基本概念和功能

1.1.1GMDSS的產(chǎn)生與發(fā)展

1）歷史回顧

2）GMDSS實(shí)施之前主要報警方式

3）原系統(tǒng)具有的局限性GMDSS實(shí)施之前救生艇電臺救生艇電臺打開救生艇電臺電鍵①主要工作在中頻和甚高頻波段，通信距離有限；②主要采用莫爾斯電報；③遇險報警信息手動輸入；④盡管也配備了高頻（HF）設(shè)備，但短波傳播不穩(wěn)定；⑤在GMDSS實(shí)施之前，國際間缺少一個合理的、統(tǒng)一的搜救程序。⑥原海上通信系統(tǒng)中以電報通信為主。原系統(tǒng)是以船救船為主要救助方式原系統(tǒng)具有的局限性一般在150海里以內(nèi)需要專門訓(xùn)練的無線電通信人員存在著許多的人為因素限制了國際間的廣泛搜救協(xié)作方式單一、效率低下、可靠性差不可靠4）GMDSS產(chǎn)生：IMO于1979年4月在德國漢堡通過了

。宗旨：①

；

② 。

為了有效地實(shí)施《國際海上搜尋救助公約》，必須建立一個服從于《1979年國際海上搜尋救助公約》的綜合通信系統(tǒng),即：《國際海上搜尋救助公約》沿岸國家在本國責(zé)任海域內(nèi)負(fù)有搜救責(zé)任各有關(guān)國家應(yīng)就海難救助活動進(jìn)行協(xié)調(diào)GMDSS。5）與GMDSS相關(guān)的公約、規(guī)則及組織：

①ITU制定的《無線電規(guī)則》

一套共冊。主要圍繞以下基本內(nèi)容：標(biāo)明在每一個頻段上業(yè)務(wù)劃分情況、無線電業(yè)務(wù)的定義和關(guān)系保障各成員國使用無線電頻率和軌道資源的權(quán)利和義務(wù)凡是符合《規(guī)則》要求的頻率，均可記錄到登記總表，獲得國際的認(rèn)可與保護(hù)三方面4A．無線電頻率劃分規(guī)定；

B．

一系列規(guī)則程序、技術(shù)和操作要求；

C．

國際頻率登記總表。②

國際海事組織，即IMO：③

1974年SOLAS公約

1988修正案。④《國際海上搜尋救助公約》，簡稱SAR公約，1979年4月在德國漢堡通過。IntergovernmentalMaritimeOrganization它是聯(lián)合國下屬的機(jī)構(gòu)。1948年國際上通過了設(shè)置IMCO的公約議案，1958年正式成立，并于1983年改名為IMO。InternationalConventiononMaritimeSearchandRescue,19791.1.2GMDSS的功能遇險報警，三個方向；搜救協(xié)調(diào)通信；救助現(xiàn)場通信；救助現(xiàn)場尋位；海上安全信息（MSI）的播發(fā)與接收；快捷高效的常規(guī)通信；駕駛臺對駕駛臺通信；船對岸、船對船、岸對船1．2．3．4．5．6.7.1.1.2GMDSS的功能海上安全信息（MSI），的播發(fā)與接收：NAVTEX系統(tǒng)；EGC系統(tǒng)，即增強(qiáng)群呼系統(tǒng)；HFNBDP輔助系統(tǒng)，即高頻無線電傳系統(tǒng)。5.HighFrequencyNarrowBandDirectPrintingEnhancedGroupCallNavigationalTelexMaritimeSafetyInformationGMDSS強(qiáng)制系統(tǒng)1.1.3GMDSS的海區(qū)及船用報警設(shè)備

1）A1海區(qū)1．GMDSS的海區(qū)：SOLAS-1974公約1988年修正案規(guī)定，每一公約船應(yīng)按其所工作的配備相應(yīng)的無線電設(shè)備。海區(qū)以無線電作用范圍定義距離來劃分海區(qū)?！抵钢辽儆梢粋€具有連續(xù)報警能力的 海岸電臺的電波所覆蓋的區(qū)域，一般指距岸25海里的海域范圍。DSC甚高頻（VHF）2）A2海區(qū)——指除海區(qū)以外，至少由一個具有連續(xù)報警能力的海岸電臺電波所覆蓋的海域，一般指距岸25-150海里的海域范圍。DSC中頻（MF）A13）A3海區(qū)——指除和海區(qū)以外，由具有連續(xù)報警能力的對地靜止衛(wèi)星所覆蓋的區(qū)域。76°S-76°N之間的海域，但不包括A1、A2海域。INMARSATA1A24）A4海區(qū)——指

、

和

海區(qū)以外的區(qū)域。A1A2A3GMDSS的四個海區(qū)是互不重疊的，并且以岸基為參照，以電波覆蓋的有效范圍為標(biāo)準(zhǔn)，因此海區(qū)的概念是相對的。

海區(qū)示意圖特點(diǎn)：思考：3個箭頭處是什么海區(qū)？海區(qū)與報警手段的關(guān)系2.各海區(qū)岸基實(shí)施的安排A1區(qū)：各國應(yīng)值守的、無線電話。A2區(qū)：各國應(yīng)在其所轄設(shè)立足夠的海岸電臺連續(xù)值守，并通過系統(tǒng)提供海上安全信息。A3和A4:由IMO和INMARSAT統(tǒng)一規(guī)劃和管理。其中，A3海區(qū)的遇險報警與常規(guī)通信主要由系統(tǒng)承擔(dān)，并通過系統(tǒng)提供海上安全信息業(yè)務(wù)。A4海區(qū)的報警與通信主要是靠實(shí)現(xiàn)的，同時通過輔助系統(tǒng)提供海上安全信息業(yè)務(wù)。VHFCH70DSCVHFCH16MF2187.5kHzNAVTEXINMARSATEGC短波（HF）HFNBDP3．船舶在各海區(qū)使用的報警設(shè)備

A1區(qū)的船舶：

CH70的DSC船對船、船對岸報警。

A2區(qū)的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHzDSC船對船的報警。

MF2187.5kHz的DSC船對岸的報警。A3區(qū)的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHz的DSC船對船的報警。

INMARSAT船站或HFDSC的船對岸的報警。A4區(qū)的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHz的DSC船對船的報警。 HFDSC船對岸的報警。對于以上船對岸報警的第二種手段都可以采用COSPAS-SARSAT的406MHzEPIRB，或VHFEPIRB（僅限A1海區(qū)）。1.2GMDSS的組成及船載設(shè)備配備要求

1.2.1GMDSS的組成

地面通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)①M(fèi)F／HF通信設(shè)備，其中包括單邊帶無線電話、DSC、NBDP、DSC值守接收機(jī)；1.2.1.1地面通信系統(tǒng)SRG-1150D/1250D②VHF通信設(shè)備，其中包括VHF無線電話、DSC、DSC值守接收機(jī)；地面通信系統(tǒng)STR-580D③NAVTEX接收機(jī)；地面通信系統(tǒng)SNX-200④搜救雷達(dá)應(yīng)答器(SART)；地面通信系統(tǒng)TRONSART⑤VHFCH70應(yīng)急無線電示位標(biāo)(VHFEPIRB)；地面通信系統(tǒng)⑥便攜式VHF雙向無線電話設(shè)備。地面通信系統(tǒng)Inmarsat簡介：國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）成立于1979年，是一個運(yùn)營全球衛(wèi)星移動通信的國際合作組織，它通過衛(wèi)星提供海事救援、安全通信和商業(yè)通信。1982年Inmarsat系統(tǒng)正式開始投入運(yùn)行。海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)擴(kuò)展海、陸、空后更名為國際移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括Inmarsat和COSPAS-SARSATCOSPAS-SARSAT簡介：COSPAS-SARSAT系統(tǒng)是一個國際間聯(lián)合衛(wèi)星搜救定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于陸、海、空遇險事件的搜救業(yè)務(wù)，并向全球開放。遇險目標(biāo)可利用其自身攜帶的衛(wèi)星應(yīng)急示位標(biāo)（EPIRB）自動或人工啟動發(fā)射遇險報警信號，該系統(tǒng)根據(jù)收到的報警信號可迅速地確定出遇險目標(biāo)的位置，從而進(jìn)行及時有效的救助。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)①Inmarsat—C船站，一般具有EGC接收功能；衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)②Inmarsat—B船站；③Inmarsat—F船站；衛(wèi)星通信系統(tǒng)④COSPAS-SARSAT系統(tǒng)的EPIRB，通