無(wú)線通信系統(tǒng)的基本工作原理

1、 前言： 無(wú)線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線通信技術(shù)。在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無(wú)線通信又通稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無(wú)線移動(dòng)通信。 無(wú)線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無(wú)線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個(gè)微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。1、 無(wú)線通信系統(tǒng)的類型 按照無(wú)線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性, 有以下一些類型:

2、1、按照工作頻段或傳輸手段分類, 有中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和衛(wèi)星通信等。 所謂工作頻率, 主要指發(fā)射與接收的射頻（RF）頻率。 射頻實(shí)際上就是“高頻”的廣義語(yǔ), 它是指適合無(wú)線電發(fā)射和傳播的頻率。 無(wú)線通信的一個(gè)發(fā)展方向就是開辟更高的頻段。 2、按照通信方式來(lái)分類, 主要有（全）雙工、 半雙工和單工方式。 3、按照調(diào)制方式的不同來(lái)劃分, 有調(diào)幅、 調(diào)頻、 調(diào)相以及混合調(diào)制等。 4、按照傳送的消息的類型分類, 有模擬通信和數(shù)字通信, 也可以分為話音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。 各種不同類型的通信系統(tǒng), 其系統(tǒng)組成和設(shè)備的復(fù)雜程度都有很大不同。但是組成設(shè)備的基本

3、電路及其原理都是相同的, 遵從同樣的規(guī)律。 本書將以模擬通信為重點(diǎn)來(lái)研究這些基本電路, 認(rèn)識(shí)其規(guī)律。 這些電路和規(guī)律完全可以推廣應(yīng)用到其它類型的通信系統(tǒng)。 2、 無(wú)線通信系統(tǒng)的基本工作原理無(wú)線通信系統(tǒng)組成框圖各部分作用：1信息源：提供需要傳送的信息2變換器：待傳送的信息（圖像、聲音等）與電信號(hào)之間的互相轉(zhuǎn)換3發(fā)射機(jī)：把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻振蕩信號(hào)并由天線發(fā)射出去4傳輸媒質(zhì)：信息的傳送通道（自由空間）5接收機(jī)：把高頻振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)6受信人：信息的最終接受者3、 發(fā)送設(shè)備的基本原理和組成1. 無(wú)線通信存在的問(wèn)題信號(hào)直接以電磁波形式從天線輻射出去，存在以下問(wèn)題：1）無(wú)法制造合適尺寸的天線。天線

4、尺寸與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，信號(hào)才能被天線有效輻射。如音頻信號(hào)：20Hz-20KHz。計(jì)算知實(shí)際做不到。2） 接收者無(wú)法選出要接收的信號(hào)。存在干擾：其它電臺(tái)發(fā)射信號(hào)，各種工業(yè)設(shè)備輻射電磁波，大氣層、宇宙固有的電磁干擾。所以對(duì)接收裝置的要求：能從眾多的電磁波中選出有用的微弱信號(hào)。2. 解決方案發(fā)射機(jī)和接收機(jī)借助線性和非線性電子線路對(duì)攜有信息的電信號(hào)進(jìn)行變換和處理。除放大外，最主要有調(diào)制、解調(diào)。1) . 調(diào)制：由攜有信息的電信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號(hào)的規(guī)律而變化。調(diào)制信號(hào)：攜有信息的電信號(hào)。載波信號(hào)：未調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)。已調(diào)波：經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻振蕩信號(hào)。調(diào)幅、調(diào)角（調(diào)頻、調(diào)相）

5、。2). 解調(diào)：調(diào)制的逆過(guò)程，將已調(diào)波轉(zhuǎn)換為載有信息的電信號(hào)。3. 調(diào)制的作用：1）顯著減小天線的尺寸；(聲音 30 3000 Hz，天線要幾百 km)；如果天線高度為輻射信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一，更便于發(fā)揮天線的輻射能力。于是分配民用廣播的頻段為535-1605 KHz（中頻段），對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為187-560 m，天線需要幾十米到上百米；而移動(dòng)通信手機(jī)天線只不過(guò)10cm，它使用了900 MHz頻段。這些廣播與移動(dòng)通信都必須進(jìn)行某種調(diào)制，而將話音或編碼基帶頻譜搬移到應(yīng)用頻段。2）將不同電臺(tái)發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號(hào)上，使接收機(jī)可選擇特定電臺(tái)的信息而抑制其它電臺(tái)發(fā)送的信息和各種干擾。2)三種信號(hào)

6、調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)3)三種方式 調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）典型發(fā)送設(shè)備的組成框圖（1）振蕩器：產(chǎn)生fosc的高頻振蕩信號(hào)，幾十kHz以上。（2）高頻放大器（倍頻器）：一或多級(jí)小信號(hào)諧振放大器，放大振蕩信號(hào)，使頻率倍增至fc，并提供足夠大的載波功率。（3）低頻放大器：多級(jí)放大器組成，前幾級(jí)為小信號(hào)放大器，用于放大微音器的電信號(hào)；后幾級(jí)為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號(hào)。（4）高頻功放及調(diào)幅器：實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)變換為所需的調(diào)幅波信號(hào)，并加到天線上。4、 接收設(shè)備的基本原理和組成信號(hào)的“卸載”解調(diào)1什么是解調(diào)？ 從高頻已調(diào)波信號(hào)中“取出”調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。2

7、解調(diào)的三種方式 對(duì)調(diào)幅波的解調(diào)檢波 對(duì)調(diào)頻波的解調(diào)鑒頻 對(duì)調(diào)相波的解調(diào)鑒相典型接收設(shè)備的組成框圖:5、 無(wú)線電波的基本特點(diǎn)無(wú)線電波是一種電磁波，其傳播速度與光速相同，且有=c/f。無(wú)線電波具有直射、繞射、反射與折射等現(xiàn)象。無(wú)線電波的三種傳播途徑（如圖）：無(wú)線電波的波段劃分表：2) 該參數(shù)按照電信號(hào)的規(guī)律而變化。無(wú)線電廣播工作過(guò)程： 發(fā)射過(guò)程 接收過(guò)程其中的調(diào)制就是把音頻信號(hào)“裝載”到高頻載波信號(hào)上去的過(guò)程。 載波信號(hào)（高頻振蕩信號(hào)）有三個(gè)要素： 振幅 Um 角頻率 （=2f） 初相角 讓其中之一按音頻信號(hào)規(guī)律變化-就形成了三種調(diào)制方式 (1). 調(diào)幅方式：Um 隨音頻信號(hào)而變- (2). 調(diào)頻方式：、f 隨音頻信號(hào)而變-(3). 調(diào)相方式：隨音頻信號(hào)而變-P無(wú)線電廣播大多采用FM、AM 調(diào)幅波（AM） 調(diào)頻波（FM） 6、 總結(jié)高頻電子線路的典型應(yīng)用是無(wú)線通信系統(tǒng)；無(wú)線通信系統(tǒng)由發(fā)射設(shè)