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無線電通信系統(tǒng) 一. 通信系統(tǒng)的分類 1. 通信（communication） 一切將信息從發(fā)送者傳送到接收者的過程。 自古以來，信息就如同物質(zhì)和能量一樣，是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)資源之一。人類通信的歷史可以追溯到遠(yuǎn)古時代，文字、信標(biāo)、烽火及驛站等作為主要的通信方式，曾經(jīng)延續(xù)了幾千年。 電通信的發(fā)展歷史從1837年美國人莫爾斯發(fā)明人工電報裝置開始，至今不過170年。翻開厚厚的電信史冊，沿著歷史的腳步一路走來，在技術(shù)和市場需求的雙重驅(qū)動下，僅有一百多年歷史的電通信發(fā)生了翻天覆地的巨變，取得了令人驚嘆的輝煌成就。 消息 （NEWS，MESSAGE）： —— 關(guān)于人或事物情況的報道。 —— 通信過程中傳輸?shù)木唧w對象：文字，語音，圖象，數(shù)據(jù)等。 信息 （INFORMATION）： —— 有用的消息 信號 （SIGNAL）： —— 信息的具體存載體。 2. 通信系統(tǒng) 實現(xiàn)信息傳送過程的系統(tǒng)。 3. 分類 （1）按傳輸?shù)男畔⒌奈锢硖卣鳎�可以分為電話、電報、傳真通信系統(tǒng)，廣播電視通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等； （2）按信道傳輸?shù)男盘杺魉皖愋停�可以分為模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)； （3）按傳輸媒介（信道）的物理特征，可以分為 有線通信系統(tǒng)—利用導(dǎo)線傳送信息； 無線通信系統(tǒng)—利用電磁波傳送信息； 光纖通信系統(tǒng)—利用光導(dǎo)纖維傳送信息。 在無線模擬通信系統(tǒng)中，信道便是指自由空間。 二．無線通信系統(tǒng) 組成：發(fā)送設(shè)備+接收設(shè)備+傳輸媒體。 1. 發(fā)送設(shè)備 （1）變換器（換能器）：將被發(fā)送的信息變換為電信號。例如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘枴? （2）發(fā)射機(jī)：將換能器輸出的電信號變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電振蕩。 （3）天線：將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。 2. 傳輸媒體——電磁波 在自由空間中, 波長與頻率存在以下關(guān)系: c = f λ式中: c為光速, f 和λ分別為無線電波的頻率和波長, 因此, 無線電波也可以認(rèn)為是一種頻率相對較低的電磁波。 對頻率或波長進(jìn)行分段, 分別稱為頻段或波段。 不同頻段信號的產(chǎn)生、放大和接收的方法不同, 傳播的能力和方式也不同, 因而它們的分析方法和應(yīng)用范圍也不同。無線電波只是一種波長比較長的電磁波, 占據(jù)的頻率范圍很廣。 電磁波從發(fā)射機(jī)天線輻射后，不僅電波的能量會擴(kuò)散，接收機(jī)只能收到其中極小的一 部分，而且在傳播過程中，電波的能量會被地面、建筑物或高空的電離層吸收或反射；或在大氣層中產(chǎn)生折射或散射，從而造成強(qiáng)度的衰減。根據(jù)無線電波在傳播過程所發(fā)生的現(xiàn)象 , 電波的傳播方式見圖1-3，主要有（a）繞射（地波），（b）反射和折射（天波），（c）直射（空間波） 。決定傳播方式的關(guān)鍵因素是無線電信號的頻率。 沿大地與空氣的分界面?zhèn)鞑サ碾姴ń械乇砻娌ǎ�簡稱地波。繞射傳播。傳播途徑主要取決于地面的電特性。地波在傳播過程中，由于能量逐漸被大地吸收，很快減弱（波長越短，減弱越快），因而傳播距離不遠(yuǎn)。但地波不受氣候影響，可靠性高。超長波、長波、中波無線電信號，都是利用地波傳播的。短波近距離通信也利用地波傳播。 天波：利用天空的電離層折射和反射而傳播的電波，也叫天空波。電離層只對短波波段的電磁波產(chǎn)生反射作用，因此天波傳播主要用于短波遠(yuǎn)距離通信。兩個突出特點(diǎn)：一是傳播距離遠(yuǎn)，同時產(chǎn)生中間靜區(qū)地帶，二是傳播不穩(wěn)定，隨晝夜和季節(jié)的變化而變化。因此，短波通信要經(jīng)黨更換波段，以保證質(zhì)量。 空間波又稱為直射波，是由發(fā)射點(diǎn)從空間直線傳播到接收點(diǎn)的無線電波。直射波傳播距離一般限于視距范圍。在傳播過程中，它的強(qiáng)度衰減較慢，超短波和微波通信就是利用直射波傳播的。在地面進(jìn)行直射波通信，其接收點(diǎn)的場強(qiáng)由兩路組成：一路由發(fā)射天線直達(dá)接收天線，另一路由地面反射后到達(dá)接收天線，如果天線高度和方向架設(shè)不當(dāng)，容易造成相互干擾（例如電視的重影）。限制直射波通信距離的因素主要是地球表面弧度和山地、樓房等障礙物，因此超短波和微波天線要求盡量高架。 電磁波傳輸方式，依據(jù)波長不同，可分： 波段名稱 波長范圍 頻率范圍 波段名稱 傳播方式 應(yīng)用場合 長波波段 (LW) 1000～10000m 30～300KHz 低頻 (LF) 地波 遠(yuǎn)距離通信 中波波段 (MW) 100～1000m 300～3000KHz 中頻 (MF) 地波， 天波 廣播， 通信，導(dǎo)航 短波波段 (SW) 10～100m 3～30MHz 高頻 (HF) 天波，地波 廣播， 中距離通信 超短波波段(VSW) 1～10m 30～300MHz 甚高頻 (YHF) 直線傳播 對流層散射 移動通信，電視廣播，調(diào)頻廣播，雷達(dá)導(dǎo)航等 分米波波段(USW) 10～1000cm 300～3000MHz 超高頻 (UHF) 直線傳播 散射傳播 通信，中繼通信，衛(wèi)星通信，電視廣播，雷達(dá) 厘米波波段(SSW) 1～10cm 3～30GHz 特高頻 (SHF) 直線傳播 中繼通信， 雷達(dá)，衛(wèi)星通信 毫米波波段(ESW) 1～10mm 30～300GHz 極高頻 (EHF) 直線傳播 微波通信，雷達(dá) 3. 接收設(shè)備 接收是發(fā)射的逆過程 （1）接收天線：將空間傳播到其上的電磁波→高頻電振蕩 （2）接收機(jī)：高頻電振蕩 電信號 （3）變換器（換能器）：將電信號 所傳送信息 三．無線通信存在的問題 信號直接以電磁波形式從天線輻射出去，存在以下問題： 1．無法制造合適尺寸的天線。 天線尺寸與波長相比擬時，信號才能被天線有效輻射。如音頻信號：20Hz-20KHz。計算知實際做不到。 2. 接收者無法選出要接收的信號。 存在干擾：其它電臺發(fā)射信號，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。 四．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攜有信息的電信號進(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去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照電信號的規(guī)律而變化。 調(diào)制信號：攜有信息的電信號。 載波信號：未調(diào)制的高頻振蕩信號。 已調(diào)波：經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號。 調(diào)幅、調(diào)角（調(diào)頻、調(diào)相）。 2. 解調(diào)：調(diào)制的逆過程，將已調(diào)波轉(zhuǎn)換為載有信息的電信號。 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波長的四分之一，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），對應(yīng)波長為187-560 m，天線需要幾十米到上百米；而移動通信手機(jī)天線只不過10cm，它使用了900 MHz頻段。這些廣播與移動通信都必須進(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）將不同電臺發(fā)送的信息分配到不同頻率的載波信號上，使接收機(jī)可選擇特定電臺的信息而抑制其它電臺發(fā)送的信息和各種干擾。 五．發(fā)射機(jī)組成 采用調(diào)幅方式的中波廣播發(fā)射機(jī)組成方框圖如圖1-4。 無線電通信調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)組成方框圖動畫演示請點(diǎn)擊 （1）振蕩器：產(chǎn)生fosc的高頻振蕩信號，幾十kHz以上。 （2）高頻放大器（倍頻器）：一或多級小信號諧振放大器，放大振蕩信號，使頻率倍增至fc，并提供足夠大的載波功率。 （3）低頻放大器：多級放大器組成，前幾級為小信號放大器，用于放大微音器的電信號；后幾級為功放，提供功率足夠的調(diào)制信號。 （4）高頻功放及調(diào)幅器：實現(xiàn)調(diào)幅功能，將輸入的載波信號和調(diào)制信號變換為所需的調(diào)幅波信號，并加到天線上。

回答者：Wane_Ring2016-05-28 00:00