03-視頻監(jiān)控-02-無線傳輸-

無線傳輸

同軸電纜第三章傳輸系統(tǒng)

雙絞線

光端機(jī)光纖傳輸提示：雙擊視頻全屏縮放，按Esc鍵退出全屏電磁波的發(fā)送無線電波雖然看不見、摸不著，但早在18世紀(jì)，麥克斯韋等許多科學(xué)家們就已猜測、預(yù)言、論證了它的存在，其中物理學(xué)家赫茲首先用人工方法產(chǎn)生了電磁波。原來它是由迅速變化的電場和磁場產(chǎn)生的。要產(chǎn)生變化的電場和磁場必須有一個(gè)振源。這種振源通常是由線圈L和電容器C組成的振蕩電路來完成的，見以下圖。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸電磁波的發(fā)送其中線圈用來貯存磁場能量，電容器用來貯存電場能量。為了產(chǎn)生持續(xù)的電磁振蕩，還要求LC接在晶體管電路中，并依靠電路中的直流電源不斷地補(bǔ)給能量。假設(shè)要把電路中的電磁能發(fā)射出去，還必須具備兩個(gè)條件：振蕩的頻率必須足夠高：頻率越高，電場和磁場變化越快，產(chǎn)生的場越強(qiáng)，輻射出去的能量也越多。這樣方能有效地把能量發(fā)射出去。電路必須開放：可設(shè)法將普通的LC振蕩電路加以改造，使電容極板面積越來越小，極板間隔越來越大，再使電感線圈匝數(shù)越來越少，最后使電路演化為一根直導(dǎo)線，如以下圖所示。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸電磁波的發(fā)送這樣的電路叫做振蕩偶極振子，也就是我們俗稱的天線。這種由振蕩回路演變的天線，本身就是一個(gè)振蕩器，但又與普通的LC振蕩回路有區(qū)別。有了天線，電磁場才能夠發(fā)射到空間去。實(shí)際上無線起了“能量轉(zhuǎn)換〞的作用。我們用饋線送入天線的并不是無線電波，而是高頻振蕩電流。在天線上由變化的電場在它周圍產(chǎn)生變化的磁場，這個(gè)變化的磁場又在自己周圍產(chǎn)生變化的電場，新產(chǎn)生的變化的電場再在自己周圍產(chǎn)生變化的磁場，這樣變化的電場和變化的磁場相互激發(fā)，形成閉合的電力線和磁力線。它們像鏈條一樣，一個(gè)一個(gè)地相互推斥而滯留在空間，見以下圖。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸電磁波的發(fā)送由于高頻振蕩頻率極高，相互推斥也極快，于是在空間向外擴(kuò)散傳播開來，成為波。這種波因?yàn)槭怯呻妶龊痛艌霎a(chǎn)生的，所以稱電磁波，簡稱電波。當(dāng)振蕩頻率與天線結(jié)構(gòu)所決定的諧振頻率相一致時(shí)，電路中電流最大，向外幅射的電磁場強(qiáng)度也最大，這就是不同頻率的天線尺寸不同的原因。在實(shí)際應(yīng)用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線。天線和地線形成了一個(gè)敞開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠(yuǎn)。實(shí)際發(fā)射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個(gè)振蕩器電路與之耦合，如下圖。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸電磁波的發(fā)送振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)制發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。例如無線電報(bào)傳遞的是電碼符號，無線電播送傳遞的是聲音，電視播送傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號而改變。在這里，高頻電磁波并不含有任何信息，但它只起了運(yùn)載工具的作用，其本身不帶任何信息，我們又稱它為載波。平時(shí)講的中央人民播送電臺的頻率為540千赫、上海人民播送電臺的頻率為990千赫，就是載波的頻率，它是由高頻電磁振蕩產(chǎn)生的等幅正弦波頻率。與載波相比，要傳送的播送節(jié)目的頻率要比載波的頻率低得多，在30赫～15000赫之間，稱為音頻信號或低頻信號。低頻信號是傳不遠(yuǎn)的。必須設(shè)法把它與高頻載波疊加起來，才能到達(dá)遠(yuǎn)傳的目的。要使信號的能量以電場和磁場的形式向空中發(fā)射出去傳向遠(yuǎn)方，需要較高的振蕩頻率方能使電場和磁場迅速變化；同時(shí)信號的波長要與天線的長度相匹配。語言或音樂信號的頻率太低，無法產(chǎn)生迅速變化的電場和磁場；相應(yīng)地，它們的波長又太大，即使選用它的最高頻率20000Hz來計(jì)算，其波長仍為15000m，實(shí)際上是不可能架設(shè)這么長的天線的。看來要把信號傳遞出去，必須提高頻率，縮短波長?？墒浅^20kHz的高頻信號，人耳就聽不見了。為了解決這個(gè)矛盾，只有采用把音頻信號搭乘在高頻載波上，這種疊加的過程，稱它為調(diào)制。借助于高頻電磁波將低頻信號發(fā)射出去，傳向遠(yuǎn)方。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)制在電磁波發(fā)射技術(shù)中，把這種電信號加到高頻等幅振蕩電流上，載有信號的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號一起發(fā)射出去。把要傳遞的信號加到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變叫做調(diào)制。常見調(diào)制的方式有調(diào)頻和調(diào)幅兩種。經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號再由天線向外發(fā)射，在空中產(chǎn)生高頻電磁波，這種經(jīng)過調(diào)制后的電磁波叫作已調(diào)波〔調(diào)頻波或調(diào)幅波〕。進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器．耍傳遞的電信號叫做調(diào)制信號。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)幅波和調(diào)頻波使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)幅。經(jīng)過調(diào)幅的電波叫調(diào)幅波。它保持著高頻載波的頻率特性，但包絡(luò)線的形狀那么和信號波形相似。調(diào)幅波的振幅大小，由調(diào)制信號的強(qiáng)度決定。調(diào)幅波用英文字母AM表示。調(diào)幅播送(AM)一般使用中波和短波波段。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號而改變叫做調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母FM表示。調(diào)頻播送(FM)和電視播送都采用調(diào)頻的方法來調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)幅波和調(diào)頻波調(diào)頻波調(diào)幅波第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)幅波和調(diào)頻波調(diào)制在無線電發(fā)信機(jī)中應(yīng)用最廣。高頻振蕩器負(fù)責(zé)產(chǎn)生載波信號，把要傳送的信號與高頻振蕩信號一起送入調(diào)制器后，高頻振蕩被調(diào)制，經(jīng)放大后由天線以電磁波的形式輻射出去。其中調(diào)制器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。這兩個(gè)輸入分別為被調(diào)制信號和調(diào)制信號。一個(gè)輸出就是合成的已調(diào)制的載波信號。例如，最簡單的調(diào)制就是把兩個(gè)輸入信號分別加到晶體管的基極和發(fā)射極，集電極輸出的便是已調(diào)信號。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)頻信號與調(diào)幅信號的比較在同樣的頻率、功率等條件下，用調(diào)頻方式傳輸信號比調(diào)幅方式要遠(yuǎn)得多。因?yàn)檎{(diào)幅方式的載頻電平要高出噪聲電平三四十分貝才能得到良好的圖像指標(biāo)，而調(diào)頻方式只要高出噪聲電平幾分貝即可。調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強(qiáng)：外來的各種干擾、加工業(yè)和天電干擾等，對已調(diào)波的影響主要表現(xiàn)為產(chǎn)生寄生調(diào)幅，形成噪聲。調(diào)頻制可以用限幅的方法，消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。而調(diào)幅制中已調(diào)幅信號的幅度是變化的，因而不能采用限幅，也就很難消除外來的干擾。另外，信號的信噪比愈大，抗干擾能力就愈強(qiáng)。而解調(diào)后獲得的信號的信噪比與調(diào)制系數(shù)有關(guān)，調(diào)制系數(shù)越大，信噪比越大。由于調(diào)頻系數(shù)遠(yuǎn)大于調(diào)幅系數(shù)，因此，調(diào)頻波信噪比高，調(diào)頻播送中干擾噪聲小。調(diào)頻波比調(diào)幅波頻帶寬。第三章傳輸系統(tǒng)第一節(jié)無線傳輸調(diào)頻信號與調(diào)幅信號的比較為了把信號發(fā)射出去，必須具備以下四個(gè)局部的電路：放大器把欲發(fā)射傳送的信號加以放大；高頻振蕩器振蕩產(chǎn)生高頻正弦波信號；調(diào)制器把要傳送的信號搭乘在高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻信號上，讓高頻信號的幅度〔或頻率