无线电基础知识要点

无线电基础知识 无线电基础知识 一 无线电通信名词解释 音频 又称声频 是人耳所能听见的频率 通常指 15 20000 赫 Hz 间的频率 话频 是指音频范围内的语言频率 在一般电话通路中 通常 指 300 3400 赫 Hz 间的频率 射频 无线电发射机通过天线能有效地发射至空间的电磁波的 频率 统称为射频 若频率太低 发射的有效性很低 故习惯上 所称的射频系指 100 千赫 KHz 以上的频率 视频 电视信号所包含的频率范围自几十赫至几兆赫 视频是 这一频率的统称 载波 起运载信息作用的正弦波或周期性脉冲 叫做载波 或 载频 随着信号波的变化 使载波的幅度 频率或相位作相应 的变化 信号 用来表达或携带信息的电量 信道 按传递信息的特性而划分的通路 包括可能实现而尚未 实现的通路在内 模拟信号 在时间上是连续的或对某一参量可以取无限个值 的信号 数字信号 所谓数字信号 是指信号是离散的 不连续的 这是信号只能按有限多个阶梯或增量变化和取值 换言之 对于 数字信号 只需计算阶梯的数目而无需考虑阶梯内信号的大小 最常用的是二进制编码 波段 在无线电技术中 波段这个名词具有两种含义 其一是 指电磁波频谱的划分 例如长波 短波 超短波等波段 其二是 指发射机 接收机等设备的工作频率范围的划分 若把工作频率 范围分成几个部分 这些部分也称为波段 例如三波段收音机等 波道 通信设备工作时所占用的通频带叫波道 通常一个通信 设备在它所具有的频率范围内有许多个波道 通频带 一个电路所允许顺利通过的电流的频率范围 称为该 电路的通频带 一般规定在电流等于最大电流值的0 707 倍 范围内上下两个频率之间的宽度为通频带 频率覆盖 通信设备工作的频率范围 称为频率覆盖 而最 高工作频率与最低工作频率之比 称为频率覆盖系数 截止频率 用来说明电路频率特性指标的特殊频率 当保持 电路输入信号的幅度不变 改变频率使输出信号降至最大值的 0 707 倍 或某一特殊额定值时该频率称为截止频率 在高频端和低频端各有一个截止频率 分别称为上截止频率和下 截止频率 两个截止频率之间的频率范围称为通频带 频率稳定度 振荡器产生的频率由于种种原因而发生变化 这种频率变化的大小与额定频率的比值称为频率稳定度 它是衡 量通信系统质量好坏的重要指标 提高频率稳定度多采用参数稳 频 晶体稳频及频率合成等 残波辐射功率容许限度 系指除基波辐射以外的谐波辐射 寄生辐射和相互调制产生的任何残波辐射功率的最低容许值 以 分贝或毫瓦 微瓦表示 频带宽度 有时称必要带宽 系指为保证某种发射信息的速 率和质量所需占用的频带宽度容许值 以赫 Hz 千赫 KHz 兆赫 MHz 表示 选择性 无线电接收机将所需电台的信号 从许多不同频率的 电台信号中挑选出来的能力 叫做选择性 接收机的选择性愈好 愈不易受其它电台的干扰 因此 选择性是决定接收机质量的重 要参数之一 灵敏度 无线电接收机对微弱信号的接收能力 叫做灵敏度 如果某一接收机能收到很弱的信号 则该接收机的灵敏度就高 反之灵敏度就低 因此 灵敏度也是决定接收机质量的重要参数 之一 保真度 也叫逼真度 指接收机的输出信号与输入信号的相似 程度 即接收机对于信号中各频率能否同等放大 加以复原 而 不产生失真的能力 如无线电接收机的保真度愈好 它输出的语 言 音乐就愈逼真 发射机输出功率 是指发射机提供给电磁辐射器 天线 的 射频功率称为发射机的输出功率 发射机的杂散辐射 在标称输出阻抗的负载上测量 发射机 载频功率小于 25W 时 任何一个离散频率的杂散辐射功率不超 过 2 5 W 当发射机的载频功率大于25W 时 任何一个离散频 率的杂散辐射功率应低于发射载频功率70dB 邻频道功率 对于 160 450MHz 频段 落在邻频道 16KHz 带内的功率 应较载频功率低70dB 对于 900 MHz 频段 落 在相邻的第二个频道32 KHz 带内的功率 应较载频功率低 65dB 平均功率 发射机在规定的条件下 在比最低调制频率相对 应的周期长得多的时间内馈送到规定实验负载上的平均功率 峰包功率 发射机在规定的调制条件下 在调制包络峰值处 高频一周期内送到规定实验负载上的平均功率 单边带发射机的额定输出功率以峰包功率标称 边带抑制 在单边带信号产生过程中 对不用边带信号的抑 制能力称为边带抑制 以不用边带信号电平与有用边带信号电平 之比的分贝数表示 带外功率 在规定的调制下 发射机总功率中落入标称频率 任一边的某些指定频率为中心的一个规定频带内的那一部分功率 串音 在一个通路内 由于其它通路信号能量的影响而产生的 无用信号 噪音 杂音 传输通路或设备中除有用信号外的任何电骚扰 信噪比 信号平均功率与噪声平均功率的比值叫信号噪声比 简称信噪比或信杂比 以分贝为单位的信噪比表示式如下 信噪比 分贝 10 噪声系数 指在一定条件下 接收机或放大器 输出端的总 噪声功率与内部无噪声源时 由于输入端热噪声所引起的输出噪 声功率之比 失真 是指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的 偏差 在理想的放大器中 输出波形除放大外 应与输入波形完 全相同 但实际上 不能做到输出与输入的波形完全一样 这种 现象叫失真 又称畸变 按波形失真的不同情况 可分为幅度失真 频率失真 相位失真 三种 对幅度不同的信号放大量不同称为幅度失真 对频率不同 的信号放大量不同称为频率失真 对频率不同的信号 经放大后 产生的时间延迟不同称为相位失真 或时延失真 幅度失真又称为非线性失真 频率失真和相位失真称为线性失真 电平 是一种表示电量 电压 电流或功率 相对大小的量 常用单位为分贝 或奈贝 通常指定某一电量的数值为标准值 以其它数值和标准值相比的数值来表示电平值 例如取标准功率 1 毫瓦为零电平 当所给功率为10 毫瓦时 其电平值可按下式 求得 电平值 10 因此 10 毫瓦就具有 10 分贝电平 如果电平值是负的 就表 示低于零电平 由此电平可用来表示任意两个电量间的相对大校 音频响应 输入信号电平不变时 在规定的音频范围内 接 收机输出电平随音频频率而变化的特性 称为音频响应 以最高 电平和最低电平之比的分贝数表示 分贝 是分贝尔的简称 等于1 贝尔的 1 10 用 DB 表示 是用于衡量放大器或衰减的常用单位 在表示功率的放大或衰减时 分贝数 在表示电压 或电流 的增减时分贝数 20 奈贝 是衡量增益或衰减的单位 它是电压比值或电流比值的 自然对数 在电路两点的阻抗相等时 它是功率比值自然对数的 二分之一 1 奈贝等于 8 686 分贝 干扰 由于某种发射 辐射 感应或它们的组合所产生的不需 要的能量对无线电通信系统的接收产生的效应 使接收效果性能 下降 或收不到信号 此种效应称为干扰 干扰按其来源可分为 工业干扰 天电干扰 宇宙干扰 人为干扰等 干扰源 在无线电通信系统中 被确定是产生干扰的发射 辐 射或感应 也就是产生妨碍无线电接收信号的那些杂乱的电波 宇宙干扰 是来自银河星系和太阳的电磁辐射所造成的干扰 这种干扰的频率较高 是超短波波段干扰的重要来源 具测量 在 18 160 兆赫 MHz 波段内银河系干扰的电平和频率的立方 成正比 脉冲干扰 其强度很大 但持续时间较短 频带很宽 主要 来源之一是各种工业设备产生的电脉冲 如电焊火花 汽车 飞 机启动和行驶中的打火 各种医疗 电气设备产生的火花等 雷 电也会引起脉冲的干扰 地球上平均每秒钟发生一百次雷电 它 所引起的强烈的电磁波能传播很远 起伏干扰 也称起伏噪声 在时间上连续出现干扰的幅度不 停的变化 这种干扰主要来自以下方面 宇宙星体的辐射 设备 内部的噪声 如导线中电子热运动产生的起伏电压 电子器件中 电流的起伏等 天电干扰 指大气层中积贮的电荷放电而引起的电磁辐射 雷电便是一种最强烈的天电干扰 天电干扰在长波表现得最强烈 随着频率的增高 天电干扰的影响逐渐减弱 到超短波波段就很 小了 人为干扰 可分无意干扰和有意干扰 前者是由于在经济建 设和日常生活中广泛应用各种电气设备所产生 即工业干扰 可 以使用滤波器或屏蔽来防止 有意干扰如敌人干扰 电台干扰等 可提高抗干扰技术和应用抗干扰装置来防止 工业干扰 指各种电器装置 主要是产生电弧和火花的装置 如电焊设备 电车 带电气点火装置的发动机等工作时所产生的 干扰 工业干扰的频谱通常都很宽 因此 在接收设备内防止这 种干扰是很困难的 一般都在干扰源方面采取措施 降低干扰的 强度 交调干扰 又称交叉调制 一个受调制的干扰 如干扰电台 与信号同时作用于接收机 由于高放或变频器的非线性作用 会 将干扰的调制信号转移到信号载波上 而形成交叉调制 由此造 成的干扰 称交叉干扰 互调干扰 当两个或多个干扰信号同时加到接收机时 由于 非线性的作用 这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有 用信号频率而顺利通过接收机 其中三阶互调最严重 由此形成 的干扰 称为互调干扰 互调干扰和交调干扰一样 主要产生在 高放和变频级 电子雾 各种电子电器设备在使用过程中 都会大量的发出各 种不同波长和频率的电磁波 它包括无线电报 红外线 可见光 紫外线 X 光 伽马射线等 这种电磁波充斥在空间 形成了一 种被称之为 电子雾 的污染源 这就是我们常说的电磁环境 污染 量化噪声 在语言编码通信中 解调后信号和原传递信号的 差异是因幅度和时间的量化而产生的 这种失真称为量化失真 因为这种失真和杂乱的干扰一样 听起来和元件产生的热噪声相 似 所以叫做量化噪声 屏蔽 通常利用铜或铝等低阻材料或磁性材料制成的容器 需 良好的接地 将需要隔离的部分全部包起来 将电力线或磁力线 的影响限制在某一个范围内 或者使某个指定的空间内防止外部 静电感应或电磁感应的影响 滤波器 滤波器是对频率有选择作用的一种网络 它能使某一 频带的交流电顺利通过 而使其它频率的交流电受到很大的衰减 滤波器的种类很多 有带通滤波器 带阻滤波器 高通滤波器 低通滤波器 波形滤波器 LC 滤波器 机械滤波器 晶体滤波 器和陶瓷滤波器等 陷波器 用来滤除某一频率信号的调谐电路 无线电遥控 是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制 的技术 这些信号被远方的接收设备接收后 可以指令或驱动其 它各种相应的机械 去完成各种操作 如闭合电路 移动手柄 开动电机 之后 再由这些机械进行需要的操作 所以 各个控 制的信号在频率和延续的时间上都彼此不同 对于控制船舶 飞 机 导弹等海空行体的应用上极为广泛 无线电遥测 就是对远处物体进行测量 获得所需的数据资 料 如无线电遥测自动气象站 设在某山上 不需要人直接在山 上的气象站操作 即可知道所需资料 如大气压 大气温度 大 气相对湿度 平均风速 降雨量等等 这些气象要素 是通过一 系列的电子设备 转换成电信号 并进行程序编码发送出去 达 到远方遥测该气象站的目的 又如为了详细了解某一海区的海洋 情况 放置一定数量的自动浮标 或其它物体 浮标上装有 测量气象水文参数的传感器 所测参数转换为可发射信号后 用 无线电波发出 被海岸接收站接收后 海岸站即获得海况参数 这类方法称之无线电遥测 无线电监测 采用先进的技术手段和一定的设备对无线电发 射频率 频率误差 发射带宽等进行测量 对声音信号进行 对非法电台和干扰源测向定位进行查处等 测向 测定发射电台所在的方向 它是利用能定向接收的特种 测向电台来实现的 这种电台称测向电台 其方法是 利用一个 测向电台 可以确定所发电台所在的方向 利用两个相距足够远 的测向电台 则不仅能够确定所发电台的方向 而且还能确定它 所在的地点 因为它应当是位于两个测向电台所确定的两个方向 的交点上 因此 它在无线电导航及无线电探测等方面应用较广 调相 载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值 成比例变化的调制方式 称为相位调制 或称调相 调相和调频 有密切的关系 调相时 同时有调频伴随发生 调频时 也同时 有调相伴随发生 不过两者的变化规律不同 实际使用时很少采 用调相制 它主要是用来作为得到调频的一种方法 脉冲调制 脉冲调制有两种含义 一是指脉冲本身的参数 幅度 宽度 相位 随信号发生变化的过程 脉冲幅度随信号 变化 称为脉冲振幅调制 脉冲相位随信号变化 称为脉冲相位 调制 同理还有脉冲宽度调制 双脉冲间隔调制 脉冲编码调制 等 其中 脉冲编码调制的抗干扰性最强 故在通信中应用最有 前途 二是指用脉冲信号去调制高频振荡的过程 两种含义的不 同点是 前者脉冲本身是载波 后者高频振荡是载波 一般说的 脉冲调制通常指前者 电磁波 这是在空间传播的交变电磁常在真空中 电磁波的传 播速度为 3 108 米 秒 电磁波的波长范围极广 波长不同 其呈现的形式也不同 其中 光波是波长极短的电磁波 而无线电波则波长较长 无线电波波 长的短边界 毫米波 是和光波波长的长边界 红外线 相连接 的 电磁波分类如附表 一 通信中 一般采用无线电波波段 也有采用无线电波以下的波段 进行通信的 但目前使用不太广泛 很多通信项目尚在研究之中 衰落 电磁波在传播过程中 由于传播媒介及传播途径随时间 的变化而引起的接收信号强弱变化的现象叫作衰落 譬如在收话 时 声音一会儿强 一会儿弱 这就是衰落现象 衰落按其变化速率可分为快 慢两类衰落 1 快衰落 它是由多径效应引起的 其变化速率一般在零点几 秒到几十秒之间 2 慢衰落 它仅与气象条件有关 如温度 压力 湿度等 也就是与昼夜 季节有密切的关系 它是衰落式的 且一般指的 是一小时以上的变化规律 衰落还可以按其内在规律加以分类 可分为平坦衰落和选择性衰 落两大类型 衰落对通信质量有极大的影响 在设计通信电路时 要考虑这一因素 电报通信 电报通信是利用电的方法在远距离间传输书面信 息的一种通信方式 传送的基本方法有两种 一种是先把字符编 成电码 发报端按照一定的电码发送出信号脉冲 在收报端又把 收到的信号脉冲译成字符 这叫做编码电报 另一种是把文字的 真迹或图象用电的方法传到对方 这叫做传真电报 电码 它们是利用若干个有 无电流脉冲或正负电流脉冲所组 成的不同的信号组合 其中每一个信号组合代表一个字母 数字 或标点符号 莫尔斯电报 是由点 划两种符号组成的 点 划所占的时 间长度有一定的标准 即是 1 一点为一个基本信号单位 一划的长度应等于三点的长度 相当于三个基本信号单位 2 在一个字母和数字内 各点 划之间的间隔应等于一点的长 度 3 字母 数字 与字母 数字 之间的间隔为七点的长度 由 于各字符的电码长短不一 因而叫做不均匀电码 五单位电码 是由五个有 无电流的脉冲或是正负不同的电 流脉冲所组成的信号组合 每一信号组合代表一个字符 由于每 一脉冲所占时间相等 每一信号组合的时间长度也是相等的 所 以也叫做均匀电码 在起止式电报机内所使用的五单位电码 为了保证收 发双方同 步工作 即发报部分动作一次 发送一个字符 收报部分随 之也动作一次 收印一个字符 在五个电码脉冲之前 要先 送一个起动脉冲 使收报部分起动 同样 在五个电码脉冲发完 之后 再送一个停止脉冲 使收报部分停止 由此可知对于起止 式电报机 实际上每传送一个字符共需七个脉冲 即一个起动脉 冲 五个电码脉冲和一个停止脉冲 传真 利用扫描技术把图象 包括照片 图表 文字 原样从 发方传给收方的通信方法 发送时 将原样放在传真发送机上 依照一定次序分成许多黑白深浅不同的小点 通过光电设备的作 用 把深浅不同的小点变为强弱不同的电流 然后利用有线或无 线电路传送到对方 对方在传真接收机内将收到的信号电流用各 种不同的方法 复制出原来的相片 图表或文字 传真的优点是不需要译电手续 可以直接传送相片 图表 文件 手迹等 从而提高通报效率和减少差错率 它的缺点是占用频带 比较宽 而且设备也比较复杂 真迹电报 传真电报的一种 用传真方法传送文字或图表愿 样 但不包括相片 的电报 可以传送不易或无法用一般电报传 送的内容 如亲笔文件 统计图表等 单工通报 在同一线路上通报双方的发报和收报必须交替进 行 即在一方发报时不能同时收报 收报时也不能同时发报 这 种通报方式叫做单工通报 双工通报 双方可以同时进行发送和接收的通报方式叫做双 工通报方式 实现双工通报需要满足的条件是 1 收报器能随时接收来报 2 发报器工作时不应影响本方的收报器 半双工通报 也称 准双工 通报 是单边带通信的一种特 殊方式 是利用对方 发 的间隙向对方发出信号 是一种 受到限制的双工 方式 如平时打电话就是采用 半双工 的方式 对方正在讲话 另一方只能听着 如急于回话 只能利 用对方讲话的间隙 插进去讲即可 专向对讲话机 通常所说的对讲机 每部话机为一组频率 频率间隔为 25KHz 使用时可根据需要配置一各或几个频点 话 机输出功率范围为 5W 以下 一般分为 0 5W 以下 2W 3W 5W 几个等级 此类话机一般只限于利用本机上配备 的小型鞭状天线 作专向对讲使用 不许架高天线作远距离通信 以控制作用距离 减少相互干扰 单频组网话机 通常所说的车载台或基地台 每部话机为一 组频率 频率间隔为25KHz 使用时可根据需要配置一各或几 个频点 其输出功率范围为5 25W 一般分 5W 10W 15W 25W 也可根据某一使用部门的要求 按量生 产 5W 以下的话机 作为组网配套使用 中心台或基地台的发射 机输出功率不得超过25W 此类话机主要用于单频单工建网 少数远距离之间的专向通信也可使用 双频组网话机 每部话机为一组频率 频率间隔为25KHz 收发频差规定为 5 7MHz D 频段 和 10MHz E 频段 使用 时可根据需要 每部话机配置一定量的频点 此类话机主要用于 双频单工 或双工 建网 少数远距离之间的专向通信也可使用 其功率等级范围同单频组网话机 无线话筒 每套无线话筒由若干部袖珍发射机 可装在衣袋 里 输出功率约 0 01W 和一部集中接收机组成 每部袖珍发 射机各有一个互不相同的工作频率 集中接收机可以同时接收各 部袖珍发射机发出的不同工作频率的话音信号 它适应于舞台讲 台等场合 无绳电话机 是一种自动电话单机 这种电话单机由主机和 付机两部分组成 使用时 将主机接入有线电话网 用户可离开 主机几十米远 利用付机收听和拨叫电话 这种电话单机的主机 与付机之间是通过无线电连接的 其间通话内容都将暴露于空中 如使用不慎 会造成空中泄密 所以使用时要充分注意 袖珍铃话机 每套袖珍铃话机由一部发射机和若干部袖珍接 收机组成 发射机作为中心台或基地台 输出功率一般为 25W 在较大的工作区域内 可以有控制地使用50W 或 100W 以下的功率 但功率绝不能超过100W 与其配套的若干部袖珍 铃接收机只有一个而且相同的频率 使用者可通过中心台向分散 的作业点 或人员 做单向传话或传其它信号 如电话号码或汉 字等 无线寻呼系统 无线寻呼系统 是一种不用语音的单向选择 呼叫系统 其接收端是多个可以由用户携带的高灵敏度收信机 俗称袖珍铃 在收信机收到呼叫时 就会自动振铃 显示数 码或汉字 向用户传递特定的信息 无线寻呼系统可分为专用系统和公用系统两大类 专用系统以采 用人工方式的较多 一般在操作台旁有一部有线电话 当操作员 收到有线用户呼叫某一袖珍铃时 即进行接续 编码 然后经编 码器送到无线发射机进行呼叫 袖珍铃收到呼叫后就自动振铃 公用系统多采用人工和自动两种方式 无线寻呼技术 自 1984 年我国开始建立寻呼网 寻呼业务以 来 基本沿用 POCSAG 编码制式 因此 以前大量的寻呼台采用 1200bit S 低速 甚至更低的 512bit S 编码方案 POCSAG 编 码制式的传输速率低 要增加新的用户量只能靠增加频点 增设 新台来实现 在寻呼业高速发展阶段 要使用户量继续增加 尤 其是在新技术不断应用的情况下 存在着很多问题 FLFX 高 速寻呼编码是一种全同步 多速率且分时传送的编码格式 FLFX 编码格式以每 4 分钟为一个周期 每个周期分为128 帧 并采用 1600bit S 基本速率传送 在每帧结构中通过1 2 4 基本帧的复用将群呼用户信息集中到一个帧中 实现高速率发送 寻呼技术与有关的控制技术结合后 可以产生遥测 遥控等方面 的应用 例如 通过寻呼技术 可以向远端的设备发出控制信号 如通过一个电话 采用寻呼控制信号 在下班前 就可以遥控打 开家中的空调 同样 有些遥测的信息也可以通过寻呼技术 定 期的传送到指定的地点 总之 寻呼技术与控制技术结合后 可 以产生出许多新的应用 移动无线电通信 即移动体 汽车 火车 船舶 飞机 上 装备的无线电通信设备与固定 或移动体 地点的无线电设备之 间的联络 移动无线电通信包括陆地移动通信 水上移动通信 空中移动通信和公众移动通信等 移动无线电通信系统通常由一个基台和数个移动台组成 其简要 通信过程是 当发话人对基台上的话筒讲话 基台将发话者的语 音经话筒 变换器变为电信号 再经发射机发射出去 车辆移动 台的接收机接收到电信号后 经变换器 扬声器变换成原来的声 波 于是收听者就听到了发话者的语音 移动无线电通信使用的波段很广阔 有超长波 长波 中波 短 波 超短波和微波等 移动无线电通信可以开展的业务内容很广阔 它能传电报 电话 传真 传送数据和传送图象等 按所采用的传送信号制式的不同 有模拟移动通信和数字移动通信等 微波通信 微波常指频率在 1000 兆赫 MHz 以上 波长在 30 厘米以下 的电磁波 利用微波传播进行的通信称为微波通 信 微波的传播特性类似于光的传播 一般沿直线传播 绕射能力很 弱 一般进行视距内的通信 对于长距离通信可采用接力的方式 为微波接力通信 或称微波中继通信也可利用对流层传播进行通 信 称为对流层散射通信 或利用人造卫星进行转发 即卫星通 信 微波通信的特点是 1 频带范围宽 通信容量大 因此微波通 信一般都是多路通信 2 传播相对地较稳定 毫米波通信 波长从 10 毫米至 1 毫米 频率从 30 吉赫 GHz 至 300 吉赫 GHz 的电磁波称为毫米波 利用毫米波 进行通信的方法叫毫米波通信 毫米波通信分毫米波波导通信和 毫米波无线电通信两大类 毫米波通信的优点是 1 可用频带极宽 毫米波段频带宽度为 270 吉赫 GHz 为整个短波波段的一万倍 2 方向性强 保密性好 3 干扰很小 几乎不受大气干扰 宇宙干扰和工业 干扰的影响 因而通信稳定 散射通信 散射通信是一种超视距的通信手段 它利用空中 介质对电磁波的散射作用 在两地间进行通信 对流层 电离层 流星余迹 人造散射物体等都具有散射电磁波的性质 如果发射 机发出的电磁波辐射到这些地方 就会向各个方向散乱地辐射出 去 其中朝斜前方向射去的电磁波能达很远的地方 远出的接收 机 如果有足够高的灵敏度 就能将散射来的微弱电磁波接收下 来 从而实现通信 由于散射通信中电磁波传输损耗很大 到达接收端的信号很微弱 为了实现可靠的通信 一般要采用大功率发射机 高灵敏度接收 机和高增益 窄波束的天线 卫星通信 卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站来转发 或反射无线电信号 在两个或多个地面站之间进行的通信 卫星通信的优点是 1 通信距离远 人造地球卫星一般在地球 上空几千至几万公里运转 用它作中继站 可进行越洋通信和洲 际通信 将若干个卫星发射到高空 只要高度和位置得当 则可 实现全球通信 2 通信容量大 卫星通信一般使用1 10 吉 赫 GHz 的微波波段 有很宽的带宽 可传输多路电视和大容 量的电话 3 卫星通信不受大气层骚动的影响 通信可靠 4 最突出的优点是具有大面积覆盖能力 可实现多址通信和信 道的按需分配 通信灵活机动 卫星通信是近几十年来出现的一种新的通信手段 它能传输电话 电报 数据 电视等 大有发展前途 流星余迹通信 利用流星余迹反射无线电波而进行的远距离 通信叫流星余迹通信 其特点是通信只能在流星余迹出现的短暂 时间内进行 所以它是一种快速通信方式 流星余迹通信常用的 波段为 30 100 兆赫 MHz 流星余迹通信的主要优点是 1 通信距离远 实验表明 利 用功率为 500 瓦至几千瓦的发射机及普通的八木天线 通信距 离就可达 1500 公里 最大通信距离约2300 公里 2 保密性 强 由于电波反射具有非常明显的方向性 不易被 而且 容易防止干扰台的影响 3 通信的稳定性好 不太受电离层骚 扰和极光的影响 其不足之处是 由于发送状态是断续的 信息 有延迟 有时可达几分钟 因而不适应传送在这段时间内的信息 用印字电报传送信息时 错误的百分比较大 终端设备较复杂 单边带通信 一般通信系统中 载波经音频信号调制后 包 含载波频率和上 下两个边带 这两个边带均能用来传输信息 通常传递信号 仅需要一个边带就足够了 但在一般的通信系统 中 往往把载波频率和上 下边带一起发送出去 这样在载波和 另一边带中消耗了发射功率中的大部分功率 而且还要占用较宽 的通信频带 为了提高通信效率和节约通信频带 在通信时 可 将载波和另一边带去掉 只发送一个边带 这种通信方式就称为 单边带通信 单边带通信的优点是 1 节省功率 2 节约频带 3 由于 单边带发射机不发送载频 提高了保密性 其缺点是设备比较复 杂 单边带通信可以用于有线载波电话 无线电话 传真 电视和数 据传输等方面 目前最常用于有线载波电话和远距离点对点短波 无线电通信 独立边带通信 所有产生单边带信号的方法中 几乎都是先 产生双边带信号 所以 可以将双边带调幅信号的两个边带分别 加以利用 使它们包含着不同的信息 这样的信号称为独立边带 信号 利用这种信号进行的通信就称为独立边带通信 独立边带通信的优点是可以同时传输多路信息 减少相互之间的 干扰 其缺点是放大器的设计和制造比较困难 抑制载波单边带 在单边带技术中 具有各种边带形式 如 果将载波和一个边带完全去掉 抑制 称为抑制载波单边带 有时为了简化接收系统 保留一部分载波 就称为带有载波单边 带 有时只抑制载波而保留两个边带作为多路通信用 称为抑制 载波双边带 亦称同步通信 同步通信 也称抑制载波双边带通信 它是一种在发射端发 送一个抑制载波的双边带信号 而在接收端恢复载波 再进行检 波的通信方式 因为恢复的载波与被接收的信号载波同频同相 故取名为同步通信 激光通信 激光是一种方向性极好的单色相干光 利用激光 来有效地传送信息 叫做激光通信 激光通信系统包括发送和接收两个部分 发送部分主要有激光器 光调制器和光学发射天线 接收部分主要包括光学接收天线 光 学滤波器 光探测器 要传送的信息送到与激光器相连的光调制 器中 光调制器将信息调制在激光上 通过光学发射天线发送出 去 在接收端 光学接收天线将激光信号接收下来 送至光探测 器 光探测器将激光信号变为电信号 经放大 解调后变为原来 的信息 激光通信的优点是 1 通信容量大 在理论上 激光通信可同 时传送 1000 万路电视节目和 100 亿路电话 2 保密性强 激 光不仅方向性特强 而且可采用不可见光 因而不易被敌方所截 获 保密性能好 3 结构轻便 设备经济 由于激光束发散角 小 方向性好 激光通信所需的发射天线和接收天线都可做的很 小 一般天线直径为几十厘米 重量不过几公斤 而功能类似的 微波天线 重量则以几吨 十几吨计 激光通信的一些弱点是 1 大气衰减严重 激光在传播过程中 受大气和气候的影响比较严重 云雾 雨雪 尘埃等会妨碍光波 传播 这就严重地影响了通信的距离 2 瞄准困难 激光束 有极高的方向性 这给发射和接收点之间的瞄准带来不少困难 为保证发射和接收点之间瞄准 不仅对设备的稳定性和精度提出 很高的要求 而且操作也复杂 激光通信的应用主要有以下几个方面 1 地面间短距离通信 2 短距离内传送传真和电视 3 由于激光通信容量大 可作 导弹靶场的数据传输和地面间的多路通信 4 通过卫星全反 射的全球通信和星际通信 以及水下潜艇间的通信 红外线通信 利用红外线来传输信号的通信方式 叫红外线 通信 由于红外线能象可见光一样集中成很窄的一束发射出去 因此红外线通信有两个最突出的优点 1 不易被人发现和截 获 保密性强 2 几乎不会受到电气 天电 人为干扰 抗干 扰性强 此外 红外线通信机体积小 重量轻 结构简单 价格 低廉 但是它必须在直视距离内通信 且传播受天气的影响 在 不能架设有线线路 而使用无线电又怕暴露自己的情况下 使用 红外线通信是比较好的 模拟通信 利用正弦波的幅度 频率或相位的变化 或者利 用脉冲的幅度 宽度或位置变化来模拟原始信号 以达到通信的 目的 称为模拟通信 编码通信 这是一种保密通信 它的基本原理是先将信号变 成数码 再加上无规则的密码信号 然后送至线路 这种保密技术获得的保密性很高 只要密码组码足够复杂 周期 比较长 想从中获取消息是比较困难的 这种保密法与数字通信和频带压缩有紧密的关系 因此 随着数 字通信技术的日益发展 数字通信网的大量建立 以及频带压缩 技术的开发应用 它是今后保密通信一种主要方式而被广泛应用 数字通信 把需要传送的原始信号变成一系列数字脉冲 最 常用的是二进制编码 来传输的通信方式 称为数字通信 数字 通信系统与一般通信系统相似 所不同者只是增加了编码器和 器 从信息源输出的原始信号进入编码器 在编码器中 按所采 用的调制方式 对信号进行取样 量化和编码 最后变成数字信 号 进入线路 接收端收到信号后 由 器把数字信号还原成 原始信号 其中 信息源可以是产生或存储各种信息的人或机器 用户可以是接收或记录这些信息的人或机器 就可以实现人与人 人与机 机与机的通信 数字通信的特点是传递离散的 不连续的 数字脉冲 这种数字 脉冲可以代表文字 语言或图象 但要把文字 语言或图象与数 字脉冲序列间建立起对应的关系 目前采用的调制方式有两种 脉码调制和增量调制 数字通信的优点是 1 由于在传输过程中只需识别脉冲的有无 故抗干扰能力强 2 由于在传输过程中可通过再生中继器将失 真了的脉冲再生为完整的脉冲 故失真不致沿线积累 传输距离 远 3 各种不同形式的信号 如电话 传真 电视等 都化成 数字脉冲传输 有利于组成统一的通信网和提高传输质量 并便 于保密 4 由于大量采用逻辑电路 便于集成电路化 也易于 利用现代固体器件及计算技术的成果 目前世界上大多数国家都 在采用数字通信 跳频通信 在广阔地域使用短波通信 都希望通信话路畅通 和保密 然而他们常遇到 电子对抗 信道拥塞等问题 常 规短波电台用固定频率发射和接收 因而无法避开 人为 干扰 信道阻塞 这些问题必须利用跳频技术才能彻底克服 跳频的原理是 按全网预设的程序 自动操控网内所有台站在一 秒钟内同步改变频率多次 并在每个跳频信道上短暂停留 周期 性的同步信令从主站发出 指令所有的从站同时跳跃式更换工作 频率 就通信的安全性而言 跳频短波通信比卫星通信更为可靠 这是 因为提供卫星服务的机构对其所属国承担了战略责任 必须受到 该国政府的控制 而跳频短波通信是完全自主的 因而也是最可 信赖的 在涉及国家安全和社会安全的场合 跳频短波通信的地 位无可取代 目前世界各电台厂商提供的多数是普通数字式跳频 数字跳频的 缺点是跳频频谱不够隐蔽 容易被识别 破译 跟踪 近两年出 现了更先进的智能边带跳频模式 这是边带跳频和智能跳频的统 称 边带跳频是在数字跳频基础上发展的更高级技术 它将跳频 码隐含于边带话音中 隐含的跳频信号近似边带噪声 比一般的 数字跳频更难被识别 破译和跟踪 智能跳频则是一种具有极强 的频带适应技术 能够在256KHz 跳频频带内自动识别和弃用 拥塞信道 明显净化通信背景 例如在夜晚 短波信道常常被各 种嘈杂的信号所占据 利用智能跳频 可以将整个通信网自动调 整到干净的信道区 通信背景自然就会干净和安静的多 有用信 号将明显变的清晰 蓝牙技术 蓝牙技术是基于 WPAN Wireless Personal Area Network 的无线网络连接技术 采用短程无线电收发技 术为固定与移动设备通信环境建立了一个短程无线电的特别连接 它建立一个通用的无线电空中接口以及控制软件的公开标准 使 无线通信技术和计算机技术紧密结合 使不同厂家生产的便携式 设备在没有电线或电缆相互连接的情况下在近距离范围内具有互 用 互操作的性能 代替固定与移动通信设备之间的电缆 Bluetooth 蓝牙 技术是一种正在发展中的短距离无线连接技 术 其功能是代替线缆 完成短距离无线连接 蓝牙技术可在 10m 范围内提供 1Mbit S 连接速率 它采用同步短数据传输 语音通行控制等技术实现 个人区域网络 中设备对设备的直 接最优化 对于小的移动终端如手机 含移动电话 移动耳 机和照相机中的小功率问题 蓝牙技术提供独一无二的处理能力 蓝牙也可以用来为笔记本电脑提供网络连接 为手持设备和智能 电话提供网络信息的即时连接 扩频技术 扩展频谱通信 Spread Spectrum Communication 简称扩频通信 其特点是传输信息所用的带宽 远大于信息本身带宽 扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频 调制 在收端以相关解调技术收信 这一过程使其具有诸多优良 特性 1 抗干扰性能好 它具有极强的抗人为宽带干扰 窄带瞄准式 干扰 中继转发式干扰的能力 有利于电子反对抗 如果再采用 自适应对消 自适应天线 自适应滤波 可以使多径干扰消除 这对军用和民用移动通信是很有利的 2 隐蔽性强 干扰小 因信号在很宽的频带上被扩展 则单位 带宽上的功率很小 即信号功率谱密度很低 信号淹没在白噪声 之中 别人难于发现信号的存在 再加之不知扩频编码 就更难 拾取有用信号 而极低的功率谱密度 也很少对其它电讯设备构 成干扰 扩频通信技术把被传送的信号带宽展宽 从而降低了系 统在单位频带内的电波 通量密度 这对空间通信大有好处 国际无线电咨询委员会及国际电信联盟规定了空间通信系统在地 面上产生 通量密度 的国际标准 以防止对地面通信的干扰 例如规定在 S 波段内每 4KHz 频带内 通量密度 为 154dB M2 3 易于实现码分多址 扩频通信占用宽带频谱资源通信 改善 了抗干扰能力 是否浪费了频谱资源呢 其实正相反 是提高了 频带的利用率 正是由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发 送 而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到 这就给频率复用和多址通信提供了基矗充分利用不同码型的扩频 编码之间的相关特性 分配给不同用户不同的扩频编码 就可以 区别不同用户的信号 众多用户 只要配对使用自己的扩频编码 就可以互不干扰地同时使用同一频率通信 从而实现了频率复用 使拥挤的频谱得到充分的利用 常规的无线电通信是在频率上分配 称为频分 或从时间上分配 称为时分 给通信用户 使之在频段上或时间上互不相同 以 使彼此互不干扰共用频谱资源 扩频通信是以各用户使用不同的 扩频编码来共用同一频率 采用扩频通信多址方式的频谱利用率 高于采用频分多址方式的频谱利用率 而且扩频码分多址还易于 解决增加新用户的问题 分集技术 移动通信网中如何保证信号传输链路的可靠性 是一项重要指标 为了达到这一目的 可以通过多种技术来实现 从影响接收端信号功率的三个主要因素来分析 第一 自由空间 的传播损耗和弥散 这可通过加大发射机功率来改善 第二 地 形起伏 建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落 这可通过 宏分集 技术来改善 第三 在传输路径中各种物体产生的直 射波 反射波和散射波的相互影响 即多径衰落 以及多普勒频 移产生的损耗 这可通过 微分集 技术来改善 从以上的分 析可以看出 分集技术对改善无线传输链路的性能可以起到很大 的作用 分集技术是指通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的 至 少是高度不相关的 多径信号来实现 简单的说 如果一条无线 传播路径中经历了深度衰落 而另一条相对独立的路径中可能仍 包含着较强的信号 因此可以在多个信号中选择两个或更多的信 号进行合并 这样可以同时提高接收端的瞬时信噪比和平均信噪 比 一般可提高 20dB 到 30dB 分集技术是移动通信的一种抗 衰落技术 是一种用相对较低廉的投资就可以大幅度的改进无线 链路性能的强有力的接收技术 分集技术就是利用两个或更多的 不相关信号进行处理 不相关信号的采集可以通过空域 时域和 频域三种方式实现 具体的实现方法有以下几种 第一 空间分 集 也称天线分集 是移动通信中使用较多的分集形式 简单的 说 就是采用多付接收天线来接收信号 然后进行合并 为保证 接收信号的不相关性 这就要求天线之间的距离足够大 在理想 情况下 接收天线之间的距离只要波长 的一半就可以了 第二 极化分集 在移动环境下 空中的水平路径和垂直路径是 不相关的 因而信号也呈现不相关的衰落特性 这就可在发射和 接收端各装两付天线 一个水平极化天线 一个垂直极化天线 这就可以得到两个不相关的信号 这一技术在蜂窝移动用户激增 时 在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果 第三 角度分集 信号在传输过程中受环境的影响 使得到达接 收的信号不可能是同方向的 这样在接收端安装方向性天线就可 得到不相关的信号进行合并 第四 频率分集 理论上 不相关信道产生同样衰落的概率是各 自产生的衰落概率的乘积 频率分集是指在多于一个载频上传送 信号 其原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样 的衰落 这一技术比空间分集节省天线数目 缺点是不仅需要占 用更多的频谱资源 而且需要有和频率分集中采用的频道数相等 的若干个接收机 但对于特殊业务 这个费用也许是值得的 这 一技术经常用在频分双工 FDM 方式的视距微波链路中 在 实际应用中 有一种工作方式被称作1 N 保护交换方式 第五 时间分集 对于一个随机衰落的信号 若对其振幅进行顺 序取样 对时间间隔大于相干时间的两个样点是互不相关的 这 一技术是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号 以便 让再次收到的信号有独立的衰落环境 从而产生分集效果 时间 分集的性能基本由移动台的运动速度决定 也就是说决定于重复 发送信号之间的衰落特性 若移动台是静止的 时间分集就失效 了 因为相干时间是和移动台的运动速度成反比的 实践证明 当移动台的运动速度大于40Km H 时间分集能获得很好的效果 这一技术已经被大量应用于扩频CDMA 的 RAKE 接收机中 以处 理多径信号 无线 IP 技术 无线 IP 接入技术是接入网的一种新的形式 处在用户终端和骨干网之间 基于TCP IP 协议 将 Internet 上的各种业务以无线通信的方式延伸到用户终端 无线IP 接 入系统一般采用点对多点的星形组网方式 对于固定接入方式 一个无线终端可以连接多个用户终端 而对 于移动接入方式 无线终端一般和用户终端集成在一起 即无线 终端和用户终端是一一对应 在建网时 无线IP 接入系统可 以采用多基站的蜂窝结构来扩大系统的覆盖范围和提高业务密度 当然 无线 IP 接入系统也可以脱离骨干网而同时组成专用的无 线 IP 通信系统 大家知道 接入网一般只涉及物理层 数据链 路层和网络层的相关协议 高层数据传输对接入网来说是透明的 无线 IP 接入中有那些重要技术 1 无线通信技术 无线通信系统应用最广泛的是蜂窝移动通信 蜂窝移动通信在经历了第一代模拟系统和第二代数字系统 GSM 后 目前正在向第三代 3G 移动通信系统过渡 按 第三代移动通信系统的标准 该系统可提供2Mbit S 以下的 多种数据业务 第二代GSM 无线通信系统采用数字通信技术 但 GSM 基本的传输速率是 9 6Kbit S 这个速度对于当前的数 据业务来说显然是太低了 由于采用了GPRS 这种分组交换 时隙动态分配技术 利用数据系统统计复用和突发的特点对现有 GSM 网络进行技术改造 从而克服了HSCSD 高速电路交换数 据业务 系统中 时隙捆绑 技术的空闲时隙没有充分利用的 缺陷 应该有一定的应用前景 2 无线移动 IP 技术 IP 地址 TCP IP 协议中一个非常重要的 概念 Internet 上所有数据信息的传输和路由都是基于IP 地 址来实现的 移动 IP 是用来支持主机移动性的一组网络层协议 所以 TCP IP 协议是针对有线网络而设计的IP 地址总是和特 定的网络相对应 当一台主机移动其它地方时 将无法使用原来 的 IP 地址进行网络连接和通信 针对这一情况 移动IP 采 用类似于移动通信中的漫游技术 在实现主机移动后使用原 IP 地址进行通信的同时 保持了与低层无线传输链路的独立和 高层业务应用的相对独立 可以运用于不同类型的无线通信系统 3 无线业务优化技术 TCP IP 协议是基于有线网络而设计的 是一种无连接的分组交换技术 并且无逐段链路的差错控制和流 量控制 如果直接应用到无线通信系统中由于带宽窄 时延较大 可靠性低 将会导致非常低的服务质量 当前无线业务优化技术 措施有两种 一是在无线传输方面采取适当的改进 二是在 IP 层以上进行处理以提高系统效率 即对TCP IP 协议以上的 会话层或应用层针对无线通信环境对数据进行优化和简化 例如 采用 WAP 无线应用协议 就是对这种方法的一个具体应用 针对无线特点在 WAP 中采用如下措施 针对无线网络带宽受限 延时长等弱点 以及无线终端设备屏幕小 处理内存不足等诸多 限制 在现代互联网标准的基础上 经过改造优化 使他们应用 无线环境的限制和使用要求 无线集群系统 无线集群通信系统是指大量无线用户自动共 享少量无线信道的系统 在我国无线集群通信系统所使用的频段 是 800MHz 频段 一般来讲 无线集群系统主要提供系统内部用户之间的相互通信 但也可提供与系统外如市话网的通信 其通信方式有单工也有双 工 集群通信系统区别于公众无线电移动通信系统的主要特点是 除了可以提供移动电话的双向通话功能外 还可提供系统内的群 组 呼 全呼 甚至建立通话优先级别 可以进行优先等级呼 叫 紧急呼叫等一般移动电话所不具备的通信 提供动态重组 系统内虚拟专网等特殊功能 这些特点特别适合警察 国家安全 部门专用通信以及机尝海关 公交运输 抢险救灾等指挥调度需 要 所以 在世界各地形成了独立于公众移动通信网之外的专用 通信网 无线数据通信系统 无线数据通信系统是地面有线数据通讯 网的延伸和补充 该系统以蜂窝小区组网方式为主 由基站和无 线终端组成 无线终端可以是便携电脑或是设计成便携或专为移 动操作的设备 通常使用的频率在800MHz 频段 固定无线接入系统 3 5GHz 固定无线接入系统是一种点对多 点提供宽带业务的无线接入技术 主要系统包括中心站 终端站 和网管系统 其工作频率是 上行 终端站发射 频段为 3399 50 3431 00MHz 下行 中心站发射 频段为 3499 50 3531 00MHz 上 下行收发频率间隔 100MHz 相邻波道间隔为 1 75MHz 最近收发信道间隔为70 25MHz 宽带固定无线接入技术具有以下几点优势 1 频率复用度高 系统容量大 在 3 5GHz 频段的 3 5MHz 带宽内 采用高效调制 技术 可以向用户提供10 到 20 兆的传输速率 而采用多扇区 多基站的频率复用技术 则能使系统的容量达到千兆 2 启 动资金少