《微波通信基本原理》課件

《微波通信基本原理》ppt課件目錄contents微波通信概述微波通信系統(tǒng)組成微波通信基本原理微波通信的關(guān)鍵技術(shù)微波通信的未來(lái)發(fā)展微波通信實(shí)驗(yàn)與演示微波通信概述01CATALOGUE微波通信是一種利用微波波段頻率進(jìn)行的無(wú)線(xiàn)通信方式。定義傳輸容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、成本低廉等。特點(diǎn)定義與特點(diǎn)包括移動(dòng)電話(huà)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。移?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)用于國(guó)際通信、電視廣播、氣象觀測(cè)等。衛(wèi)星通信用于戰(zhàn)場(chǎng)通信、情報(bào)傳輸?shù)?。軍事通信用于自?dòng)化控制、數(shù)據(jù)采集等。工業(yè)領(lǐng)域微波通信的應(yīng)用場(chǎng)景20世紀(jì)50年代微波通信開(kāi)始發(fā)展，主要用于軍事和政府通信。20世紀(jì)60年代微波通信開(kāi)始商業(yè)化應(yīng)用，主要用于電話(huà)和電視信號(hào)傳輸。20世紀(jì)70年代微波通信技術(shù)不斷改進(jìn)，傳輸速率和穩(wěn)定性得到提高。20世紀(jì)80年代至今微波通信技術(shù)不斷創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，成為現(xiàn)代通信的重要組成部分。微波通信的發(fā)展歷程微波通信系統(tǒng)組成02CATALOGUE功能發(fā)射機(jī)是微波通信系統(tǒng)中的發(fā)送端設(shè)備，用于將信息轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)并發(fā)送出去。組成發(fā)射機(jī)通常包括調(diào)制器、上變頻器、功率放大器和天線(xiàn)等部分。調(diào)制器將低頻信號(hào)（如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等）調(diào)制到高頻載波上，形成微波信號(hào)。上變頻器將已調(diào)制的低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為所需頻率的高頻信號(hào)。功率放大器對(duì)上變頻后的高頻信號(hào)進(jìn)行放大，提高信號(hào)的發(fā)送功率。天線(xiàn)將放大后的微波信號(hào)輻射到空間中，實(shí)現(xiàn)信息的空間傳輸。發(fā)射機(jī)接收機(jī)是微波通信系統(tǒng)中的接收端設(shè)備，用于接收微波信號(hào)并將其還原為原始信息。功能組成天線(xiàn)接收機(jī)通常包括天線(xiàn)、低噪聲放大器、下變頻器、解調(diào)器和信號(hào)處理電路等部分。接收空間中的微波信號(hào)并將其傳送到低噪聲放大器。030201接收機(jī)對(duì)天線(xiàn)接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，提高信號(hào)的信噪比。低噪聲放大器將接收到的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為較低頻率的信號(hào)，以便后續(xù)處理。下變頻器從下變頻后的信號(hào)中提取出原始的低頻信息。解調(diào)器對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，如解碼、去噪等，以恢復(fù)出原始信息。信號(hào)處理電路接收機(jī)對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)具有寬頻帶特性和定向波束，適用于頻率捷變系統(tǒng)和寬角度覆蓋場(chǎng)景。平板天線(xiàn)利用薄片狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬波束覆蓋，適用于移動(dòng)通信和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。拋物面天線(xiàn)通過(guò)將微波信號(hào)反射到焦點(diǎn)上來(lái)實(shí)現(xiàn)定向輻射，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信。功能天線(xiàn)是微波通信系統(tǒng)中的輻射和接收微波信號(hào)的設(shè)備。類(lèi)型常見(jiàn)的微波通信天線(xiàn)包括拋物面天線(xiàn)、平板天線(xiàn)、對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)等。天線(xiàn)類(lèi)型常見(jiàn)的傳輸媒質(zhì)包括空氣、空間和光纖等。特點(diǎn)傳輸媒質(zhì)是微波信號(hào)傳播的媒介，具有損耗小、容量大、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)?？諝庠陂_(kāi)放空間中傳播，受氣象條件影響較大，適用于視距通信和移動(dòng)通信系統(tǒng)。光纖利用光的全反射原理傳輸信號(hào)，具有低損耗、高帶寬和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)和光纖無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)?？臻g通過(guò)衛(wèi)星中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，適用于廣播、電視和全球通信網(wǎng)絡(luò)。傳輸媒質(zhì)微波通信基本原理03CATALOGUE將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)的過(guò)程，以便傳輸。調(diào)制方式有多種，如調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅等。將經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻信號(hào)還原為原始的低頻信號(hào)。解調(diào)方式與調(diào)制方式相對(duì)應(yīng)，如鑒頻、鑒相和鑒幅等。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)解調(diào)調(diào)制傳輸微波信號(hào)在空間中傳播，通常需要使用定向天線(xiàn)將信號(hào)傳輸?shù)侥康牡?。傳輸過(guò)程中需要考慮信號(hào)的衰減、干擾和噪聲等問(wèn)題。處理對(duì)傳輸中的信號(hào)進(jìn)行必要的處理，如放大、濾波、混頻等，以提高信號(hào)質(zhì)量和傳輸效率。信號(hào)的傳輸與處理接收使用接收天線(xiàn)接收微波信號(hào)，并進(jìn)行必要的處理，如降噪、解調(diào)等，以獲取原始的低頻信號(hào)。檢測(cè)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否有目標(biāo)存在或是否有異常情況發(fā)生。檢測(cè)方式有多種，如脈沖檢測(cè)、相位檢測(cè)和頻率檢測(cè)等。信號(hào)的接收與檢測(cè)微波通信的關(guān)鍵技術(shù)04CATALOGUE時(shí)分多址（TDMA）將時(shí)間軸分成若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行通信。碼分多址（CDMA）利用不同的擴(kuò)頻碼對(duì)信息進(jìn)行擴(kuò)頻，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)在同一頻段上同時(shí)通信。頻分多址（FDMA）將頻率軸分成若干個(gè)頻段，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)頻段進(jìn)行通信。多址技術(shù)123將信息用偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜的擴(kuò)展。直接序列擴(kuò)頻（DS）用偽隨機(jī)碼控制頻率合成器，實(shí)現(xiàn)跳變頻率的通信。跳頻擴(kuò)頻（FH）結(jié)合DS和FH的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的抗干擾能力?；旌蠑U(kuò)頻（DS/FH）擴(kuò)頻技術(shù)03相位鍵控（PSK）通過(guò)改變載波的相位表示數(shù)字信息。01振幅鍵控（ASK）通過(guò)改變載波的幅度表示數(shù)字信息。02頻率鍵控（FSK）通過(guò)改變載波的頻率表示數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)制技術(shù)利用多個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)，通過(guò)比較各天線(xiàn)接收信號(hào)的強(qiáng)度，選擇最佳信號(hào)進(jìn)行解調(diào)?？臻g分集利用不同頻率上的信號(hào)具有獨(dú)立衰落的特點(diǎn)，將多個(gè)頻率上的信號(hào)合并進(jìn)行解調(diào)。頻率分集通過(guò)時(shí)域上的信號(hào)重復(fù)，利用信號(hào)的冗余度提高接收性能。時(shí)間分集分集接收技術(shù)微波通信的未來(lái)發(fā)展05CATALOGUE毫米波通信毫米波通信的優(yōu)勢(shì)高帶寬、高速率、低延遲、高可靠性等。這些優(yōu)勢(shì)使得毫米波通信在大數(shù)據(jù)傳輸、高清視頻傳輸、遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。毫米波通信的挑戰(zhàn)傳輸距離短、穿透能力差、易受干擾等。為了克服這些挑戰(zhàn)，需要采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和天線(xiàn)技術(shù)，以提高傳輸性能和穩(wěn)定性。覆蓋范圍廣、傳輸距離遠(yuǎn)、不受地面限制等。這些優(yōu)勢(shì)使得衛(wèi)星通信在偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、航空等領(lǐng)域具有不可替代的作用。衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)傳輸延遲、信號(hào)干擾、高昂的建設(shè)和維護(hù)成本等。為了克服這些挑戰(zhàn)，需要采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)，以提高傳輸性能和穩(wěn)定性。衛(wèi)星通信的挑戰(zhàn)衛(wèi)星通信移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)便攜、靈活、覆蓋范圍廣等。這些優(yōu)勢(shì)使得移動(dòng)通信在語(yǔ)音通話(huà)、數(shù)據(jù)傳輸、互聯(lián)網(wǎng)接入等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)通信的挑戰(zhàn)信號(hào)干擾、網(wǎng)絡(luò)安全、用戶(hù)隱私等。為了克服這些挑戰(zhàn)，需要采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，以提高傳輸性能和安全性。同時(shí)，也需要加強(qiáng)用戶(hù)隱私保護(hù)和法律法規(guī)監(jiān)管，以確保用戶(hù)權(quán)益得到保障。移動(dòng)通信微波通信實(shí)驗(yàn)與演示06CATALOGUEVS掌握信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。詳細(xì)描述通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將了解調(diào)制與解調(diào)的基本概念，掌握調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅等調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法，以及解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。總結(jié)詞實(shí)驗(yàn)一：信號(hào)調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：信號(hào)調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)0102031.搭建調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；2.輸入不同頻率和幅度的信號(hào)；實(shí)驗(yàn)步驟3.觀察調(diào)制后的信號(hào)波形；實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，學(xué)生將理解調(diào)制與解調(diào)在通信系統(tǒng)中的作用，掌握調(diào)制與解調(diào)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。4.解調(diào)信號(hào)并測(cè)量解調(diào)誤差。實(shí)驗(yàn)一：信號(hào)調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：多徑衰落信道模擬實(shí)驗(yàn)了解多徑衰落信道的特性和影響?？偨Y(jié)詞通過(guò)模擬多徑衰落信道，學(xué)生將了解多徑效應(yīng)的產(chǎn)生原因、對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸约皯?yīng)對(duì)措施。詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)二：多徑衰落信道模擬實(shí)驗(yàn)01實(shí)驗(yàn)步驟021.搭建多徑衰落信道模擬系統(tǒng)；2.輸入不同頻率和幅度的信號(hào)；0303實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，學(xué)生將理解多徑衰落信道的特性和影響，掌握應(yīng)對(duì)多徑衰落信道的方法。013.觀察多徑衰落信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀?24.分析多徑衰落信道的特性。實(shí)驗(yàn)二：多徑衰落信道模擬實(shí)驗(yàn)掌握數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將了解數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的基本概念，掌握二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）、四相相移鍵控（QPSK）等數(shù)字調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法，以及解調(diào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法?？偨Y(jié)詞詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)三：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)010203