GMDSS綜合業(yè)務(wù)第2章 無線電波的傳播

第2章無線電波的傳播概要2.1

電波輻射與傳播2.2

各波段電波傳播特點(diǎn)2.3

無線電通信的基本概念2.1

電波輻射與傳播一.電波的形成與波段劃分1.電波的形成—交替變化的電磁場向前波動的過程。2.無線電波的傳播速度v=λ

(波長)×f(頻率)=3x108m/s3.無線電波波段的劃分

波長范圍波段名稱頻率范圍極長波>100km極低頻(ELF)<3kHz超長波100~10km甚低頻(VLF)3~30kHz長波10~1km低頻(LF)30~300kHz中波1000~100m中頻(MF)300~3000kHz短波100~10m高頻(HF)3~30MHz超短波10~1m甚高頻(VHF)30~300MHz微波分米波10~1dm特高頻(UHF)300~3000MHz厘米波10~1cm超高頻(SHF)3~30GHz毫米波10~1mm極高頻(EHF)30~300GHz無線電波波段的劃分船用通信波段：MF/HF（中波/短波）1.6~27.5MHz

VHF（超短波）

156~174MHz

衛(wèi)星船載設(shè)備（分米波）

1.5~1.6GHz衛(wèi)星岸基設(shè)備（厘米波）

4~6GHz返回二.電波按傳播途徑分類1.地波傳播:電波沿地球表面?zhèn)鞑?波長越長繞射距離越遠(yuǎn)。特點(diǎn)：

波長越長，繞射能力強(qiáng)。

地表電性能參數(shù)變化不大，地波傳播比較穩(wěn)定。

波長越長，損耗越??；波長越短，損耗越大。極長波\超長波\長波:

λ=1km～100km；傳播幾千～幾萬km中波(MF):

λ=100m～1000m；傳播幾百km短波(HF):

λ=10m～100m；傳播<100km超短波(VHF)\微波:

λ<10m；不能以地波形式傳播2.空間波傳播:電波在空間沿直線或經(jīng)地面反射傳播或經(jīng)衛(wèi)星中繼傳播。收發(fā)天線高度越高,視距越大，傳播距離越遠(yuǎn)。地面TRT地面R直射波反射波注意：

超短波(VHF)和微波(衛(wèi)星通信頻率)可以空間波傳播

短波(HF)、中波(MF)及波長更長的波段不能以空間波形式傳播空間波的視距傳播3.電離層波(天波):電波經(jīng)電離層反射達(dá)到接收端。電離層:

距地面60~300km大氣層中區(qū)域太陽紫外線輻射離子和自由電子特點(diǎn)：白天光照強(qiáng)→電離度大→電子和離子的濃度大電離作用形成電離層

夜晚光照弱→電離氣體分子復(fù)合機(jī)會多→電子和離子的溶度小電離層劃分:D\

E

\

F1\

F2層D層白天出現(xiàn)夜間消失F層夏季分為F1層與F2層，F(xiàn)1層白天存在晚上消失。

fmin——最低可用頻率

fmax——最高可用頻率

f天波——最佳工作頻率電離層對電波的衰減

邊界：完全穿透電離層被電離層完全吸收f↑

→吸收↓f↓→吸收↑可以通過電離層反射短波波段（HF）夜間的中波（MF）太陽活動對電離層的影響太陽黑子——

光球表面出現(xiàn)的黑斑點(diǎn)。

太陽耀斑——

在黑子群上空突然出現(xiàn)且迅速發(fā)展的閃耀亮斑太陽耀斑太陽風(fēng)暴

太陽風(fēng)暴（向宇宙空間釋放的大量帶電粒子流

）電離層擾動(F層混亂，電離層爆變)→HF通信受影響(中斷)2.2

各波段電波傳播的特點(diǎn)一、長波（LF：1km–10km）二、中波（MF：100m-1km）夜間—地波與天波并存,D層消失,E層對天波反射,但存在衰落。

衰落主要由于天、地波在接收點(diǎn)疊加造成的。白天

—以地波傳播(幾百km),不能以天波傳播,D層對MF波吸收。長波：以地波傳播，工作穩(wěn)定?，F(xiàn)象：夜間能聽到遠(yuǎn)的電臺，但聲音忽大忽??？主要就是由天地波的疊加相位差引起2.2

各波段電波傳播的特點(diǎn)三、短波（HF：10m-100m）

特點(diǎn)：

傳播：地波和天波，主要靠天波傳播，在F層反射。地波傳播距離近，陸地不超過100km,海上超過150km；天波傳播距離遠(yuǎn)，但信號不穩(wěn)定；存在衰落現(xiàn)象：不同路徑電波在接收點(diǎn)處疊加（短波電臺密集，相互干擾大）；盲區(qū)效應(yīng)（寂靜區(qū)）；TR電離層(a)不同路徑傳播引起的衰落TR電離層(b)電波漫反射引起的衰落

存在衰落現(xiàn)象：不同路徑電波在接收點(diǎn)處疊加（短波電臺密集，相互干擾大）(a)寂靜區(qū)的產(chǎn)生電離層T地波區(qū)寂靜區(qū)天波區(qū)r1r2r1r2T

天波有效區(qū)寂靜區(qū)(b)天波與地波間的寂靜區(qū)地波有效區(qū)

盲區(qū)效應(yīng)（寂靜區(qū)）2.2

各波段電波傳播的特點(diǎn)三、短波（HF：10m-100m）

特點(diǎn)：

傳播：地波和天波，主要靠天波傳播，在F層反射。主要靠電離層傳播，遠(yuǎn)距離通信不需要較大的發(fā)射功率；短波波長較小不需要很大的天線系統(tǒng)；同一頻率的短波信號夜間要比白天傳播的距離要遠(yuǎn)【白天需要穿過F1層，夜間F1層消失】MF/HF通信時頻段的選擇原則

2M4M6M8M12M16M18M22M25MMFHF小于150海里大于150海里首選首選夜間白天主要工作在1.6~27.5MHz1.6M～3M→MF（中波）

4M～27.5

M

→HF（短波）通信現(xiàn)象：直線傳播

-VHF

中繼通信-衛(wèi)通四、超短波和微波

超短波（波長10m～1m，頻率30MHz～300MHz）-VHF

微波（波長1m～1mm，頻率300MHz～300GHz）-衛(wèi)通頻率

傳播：靠空間波傳播；傳播距離取決于天線高度和發(fā)射功率。

（視距）2.2

各波段電波傳播的特點(diǎn)返回2.3

無線電通信的基本概念一、通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源信道信宿發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備語音圖像文字語音圖像文字噪聲源外部內(nèi)部內(nèi)部一、通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源信道信宿發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備語音圖像文字電信號語音圖像文字電信號噪聲源外部內(nèi)部內(nèi)部信源（信息發(fā)送方）：要傳遞的信息（語音、圖像、文字）轉(zhuǎn)化為電信號。信宿（信息接受方）：將電信號轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所要傳遞的信息（語音、圖象、文字）。一、通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源信道信宿發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備語音圖像文字電信號語音圖像文字電信號噪聲源外部內(nèi)部內(nèi)部發(fā)射設(shè)備:將原始電信號完成某種變換（調(diào)制），然后送入信道。接收設(shè)備:將發(fā)射端傳來的電信號經(jīng)反變換（解調(diào)）恢復(fù)出源信號。一、通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源信道信宿發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備語音圖像文字電信號語音圖像文字電信號噪聲源外部內(nèi)部內(nèi)部信道：傳輸信號的通道（有線或無線）。其中通信系統(tǒng)信道帶寬應(yīng)大于等于要傳輸?shù)男盘柕挠行?。一、通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成信源信道信宿發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備語音圖像文字電信號語音圖像文字電信號噪聲源外部內(nèi)部內(nèi)部噪聲源:內(nèi)部噪聲和外部噪聲。內(nèi)部噪聲：由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的噪聲，發(fā)射與接收設(shè)備中電路器件產(chǎn)生外部噪聲：從系統(tǒng)外部信道引入的一切無用信號，信道中的干擾1、模擬通信(MF/HF/VHFRT)二、無線電通信的分類利用正弦波幅度、頻率或相位的變化來模擬原始信號變化，以達(dá)到通信的目的。定義：特點(diǎn)：

信號的狀態(tài)（幅值、頻率、相位）隨時間連續(xù)變化

原始信息變換成模擬信號作為傳輸載體

系統(tǒng)抗干擾能力弱

保密性差

設(shè)備不易進(jìn)行大規(guī)模集成2、數(shù)字通信(NBDP、DSC、InmarsatC/F)定義：用數(shù)字信號對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制的通信方式。特點(diǎn)：

信息的狀態(tài)隨時間離散變化。

對于在時間上連續(xù)變化的信息，可通過采樣量化變成離散的狀態(tài)，再編碼成數(shù)字信息進(jìn)行傳輸，在接收端還原成連續(xù)變化的信息，從而實現(xiàn)數(shù)字化通信。

抗干擾能力和檢糾錯能力很強(qiáng)，無噪聲累積。

便于加密處理，保密性高。

設(shè)備同計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，易于大規(guī)模集成化。二、無線電通信的分類三、無線電通信中的調(diào)制與解調(diào)1.定義：基帶信號：信息源信號經(jīng)電路轉(zhuǎn)換而得到的電信號。射頻信號：將信息源加載到一定頻率上得到的電磁波。調(diào)制：發(fā)射端基帶信號→射頻信號解調(diào)：接收端射頻信號→基帶信號頻譜搬移

在模擬通信系統(tǒng)中：

基帶信號通常又被稱為調(diào)制信號

攜帶調(diào)制信號的高頻射頻信號被稱為載波

調(diào)制后的信號稱為已調(diào)信號或稱已調(diào)波2.為什么要進(jìn)行調(diào)制？三、無線電通信中的調(diào)制與解調(diào)的概念

基帶信號頻率低，天線無法滿足要求

基帶信號的頻率范圍相同，導(dǎo)致接收機(jī)相互串線干擾天線尺寸應(yīng)至少為被輻射信號波長的十分之一語音信號的頻率為300-3000Hz其波長：100~1000km天線高度：10~100km3.調(diào)制類型三、無線電通信中的調(diào)制與解調(diào)的概念模擬系統(tǒng)振幅調(diào)制（調(diào)幅）AM頻率調(diào)制（調(diào)頻）FM相位調(diào)制（調(diào)相）PM數(shù)字系統(tǒng)移幅鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）Morse移頻鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）DSC/NBDP移相鍵控PSK（PhraseShiftKeying）Inmarsat衛(wèi)星鍵控技術(shù)用數(shù)字信號去控制正弦波的幅值、頻率、相位的方法為了確保信號在通信系統(tǒng)中不失真地傳輸，相應(yīng)通信系統(tǒng)的帶寬應(yīng)大于等于要傳輸基帶信號的信號帶寬。四、信號與噪聲的基本概念1.信號的帶寬與系統(tǒng)帶寬

基帶信號：信息源信號經(jīng)電路轉(zhuǎn)換而得到的電信號，通信系統(tǒng)所要傳輸?shù)碾娦盘?。信號在頻率特性（頻域）上分布的范圍稱為信號的帶寬。

信號帶寬：

系統(tǒng)帶寬：系統(tǒng)為傳輸基帶信號所提供的工作頻率的范圍稱為系統(tǒng)帶寬。2.噪聲及其表示

概念在通信系統(tǒng)的各個部分出現(xiàn)的任何不需要的電壓或電流信號統(tǒng)稱為噪聲。

分類噪聲內(nèi)部噪聲：設(shè)備內(nèi)部元器件所產(chǎn)生的無用信號外部噪聲：從設(shè)備外部進(jìn)入設(shè)備的無用信號工業(yè)干擾天電干擾宇宙干擾電臺間干擾信噪比的概念：【衡量信號質(zhì)量好壞】

指在通信系統(tǒng)某點(diǎn)信號的平均功率（S）與噪聲的平均功率（N）之比，表示為S/N。2.噪聲及其表示

信噪比

信噪比越高，信號質(zhì)量越好，噪聲對系統(tǒng)的影響越小。噪聲系數(shù)NF

：【衡量元器件與系統(tǒng)性能】設(shè)備輸入信噪比Si

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