无线通信技术系统分类

无线电通信系统 一 通信系统的分类 1 通信 communication 一切将信息从发送者传送到接收者的过程 自古以来 信息就如同物质和能量一样 是人类赖以生存和发展的基础资源之 一 人类通信的历史可以追溯到远古时代 文字 信标 烽火及驿站等作为主 要的通信方式 曾经延续了几千年 电通信的发展历史从 1837 年美国人莫尔斯发明人工电报装置开始 至今不过 170 年 翻开厚厚的电信史册 沿着历史的脚步一路走来 在技术和市场需求 的双重驱动下 仅有一百多年历史的电通信发生了翻天覆地的巨变 取得了令 人惊叹的辉煌成就 消息 NEWS MESSAGE 关于人或事物情况的报道 通信过程中传输的具体对象 文字 语音 图象 数据等 信息 INFORMATION 有用的消息 信号 SIGNAL 信息的具体存载体 2 通信系统 实现信息传送过程的系统 3 分类 1 按传输的信息的物理特征 可以分为电话 电报 传真通信系统 广播电 视通信系统 数据通信系统等 2 按信道传输的信号传送类型 可以分为模拟和数字通信系统 3 按传输媒介 信道 的物理特征 可以分为 有线通信系统 利用导线传送信息 无线通信系统 利用电磁波传送信息 光纤通信系统 利用光导纤维传送信息 在无线模拟通信系统中 信道便是指自由空间 二 无线通信系统 组成 发送设备 接收设备 传输媒体 1 发送设备 1 变换器 换能器 将被发送的信息变换为电信号 例如话筒将声音变为 电信号 2 发射机 将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡 3 天线 将高频电振荡变成电磁波向传输媒质辐射 2 传输媒体 电磁波 在自由空间中 波长与频率存在以下关系 c f 式中 c 为光速 f 和 分别为 无线电波的频率和波长 因此 无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁 波 对频率或波长进行分段 分别称为频段或波段 不同频段信号的产生 放大和接收的方法不同 传播的能力和方式也不同 因而它们的分析方法和应用 范围也不同 无线电波只是一种波长比较长的电磁波 占据的频率范围很广 电磁波从发射机天线辐射后 不仅电波的能量会扩散 接收机只能收到其中极 小的一 部分 而且在传播过程中 电波的能量会被地面 建筑物或高空的电离 层吸收或反射 或在大气层中产生折射或散射 从而造成强度的衰减 根据无 线电波在传播过程所发生的现象 电波的传播方式见图 1 3 主要有 a 绕射 地波 b 反射和折射 天波 c 直射 空间波 决定传播方式 的关键因素是无线电信号的频率 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波 简称地波 绕射传播 传播途 径主要取决于地面的电特性 地波在传播过程中 由于能量逐渐被大地吸收 很快减弱 波长越短 减弱越快 因而传播距离不远 但地波不受气候影响 可靠性高 超长波 长波 中波无线电信号 都是利用地波传播的 短波近距 离通信也利用地波传播 天波 利用天空的电离层折射和反射而传播的电波 也叫天空波 电离层只对 短波波段的电磁波产生反射作用 因此天波传播主要用于短波远距离通信 两 个突出特点 一是传播距离远 同时产生中间静区地带 二是传播不稳定 随 昼夜和季节的变化而变化 因此 短波通信要经党更换波段 以保证质量 空间波又称为直射波 是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波 直射 波传播距离一般限于视距范围 在传播过程中 它的强度衰减较慢 超短波和 微波通信就是利用直射波传播的 在地面进行直射波通信 其接收点的场强由 两路组成 一路由发射天线直达接收天线 另一路由地面反射后到达接收天线 如果天线高度和方向架设不当 容易造成相互干扰 例如电视的重影 限制 直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地 楼房等障碍物 因此超短 波和微波天线要求尽量高架 电磁波传输方式 依据波长不同 可分 波段名称 波长范围频率范围波段名称 传播方式 应用场合 长波波段 LW 1000 10000m 30 300KHz 低频 LF 地波 远距离通信 中波波段 MW 100 1000m 300 3000KHz 中频 MF 地波 天波 广播 通信 导航 短波波段 SW 10 100m 3 30MHz 高频 HF 天波 地波 广播 中距离通信 超短波波段 VSW 1 10m 30 300MHz 甚高频 YHF 直线传播 对流层散射 移动通信 电视广播 调频广播 雷达导航等 分米波波段 USW 10 1000cm 300 3000MHz 超高频 UHF 直线传播 散射传播 通信 中继通信 卫星通信 电视广播 雷达 厘米波波段 SSW 1 10cm 3 30GHz 特高频 SHF 直线传播 中继通信 雷达 卫星通信 毫米波波段 ESW 1 10mm 30 300GHz 极高频 EHF 直线传播 微波通信 雷达 3 接收设备 接收是发射的逆过程 1 接收天线 将空间传播到其上的电磁波 高频电振荡 2 接收机 高频电振荡 电信号 3 变换器 换能器 将电信号 所传送信息 三 无线通信存在的问题 信号直接以电磁波形式从天线辐射出去 存在以下问题 1 无法制造合适尺寸的天线 天线尺寸与波长相比拟时 信号才能被天线有效辐射 如音频信号 20Hz 20KHz 计算知实际做不到 2 接收者无法选出要接收的信号 存在干扰 其它电台发射信号 各种工业设备辐射电磁波 大气层 宇宙固有 的电磁干扰 所以对接收装置的要求 能从众多的电磁波中选出有用的微弱信号 四 解决方案 发射机和接收机借助线性和非线性电子线路对携有信息的电信号进行变换和处 理 除放大外 最主要有调制 解调 1 调制 由携有信息的电信号去控制高频振荡信号的某一参数 使该参数按照 电信号的规律而变化 调制信号 携有信息的电信号 载波信号 未调制的高频振荡信号 已调波 经过调制后的高频振荡信号 调幅 调角 调频 调相 2 解调 调制的逆过程 将已调波转换为载有信息的电信号 3 调制的作用 1 显著减小天线的尺寸 声音 30 3000 Hz 天线要几百 km 如果天 线高度为辐射信号波长的四分之一 更便于发挥天线的辐射能力 于是分配民 用广播的频段为 535 1605 KHz 中频段 对应波长为 187 560 m 天线需 要几十米到上百米 而移动通信手机天线只不过 10cm 它使用了 900 MHz 频 段 这些广播与移动通信都必须进行某种调制 而将话音或编码基带频谱搬移 到应用频段 2 将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号上 使接收机可选择特 定电台的信息而抑制其它电台发送的信息和各种干扰 五 发射机组成 采用调幅方式的中波广播发射机组成方框图如图 1 4 无线电通信调幅广播发射机组成方框图动画演示请点击 1 振荡器 产生 fosc 的高频振荡信号 几十 kHz 以上 2 高频放大器 倍频器 一或多级