无线通信工程(一)无线通信概述

1、第一节第一节 无线通信原理无线通信原理第二节第二节 无线通信分类和特点无线通信分类和特点第三节第三节 无线传播环境及其特性无线传播环境及其特性 无线电通信就是利用电磁波的辐射传播，经过空无线电通信就是利用电磁波的辐射传播，经过空间传送信息的通信方式。它是电信网的重要组成部间传送信息的通信方式。它是电信网的重要组成部分，它可以传送电报、电话、传真、图像、数据以分，它可以传送电报、电话、传真、图像、数据以及广播和电视节目等通信业务，也可用于遥控遥测、及广播和电视节目等通信业务，也可用于遥控遥测、报警以及雷达、导航、海上救援等特种业务，具有报警以及雷达、导航、海上救援等特种业务，具有机动灵活、建设快

2、、投资省的优点。机动灵活、建设快、投资省的优点。 主要应用有移动通信、微波通信、卫星通信等。主要应用有移动通信、微波通信、卫星通信等。 下面介绍一下无线通信的基本原理：下面介绍一下无线通信的基本原理： 由电荷产生电场，电流产生磁场，电荷和电流交由电荷产生电场，电流产生磁场，电荷和电流交替消长的振动可在其周围空间产生互相垂直的电场替消长的振动可在其周围空间产生互相垂直的电场与磁场、并以光速向四周辐射的电磁波。电磁波在与磁场、并以光速向四周辐射的电磁波。电磁波在均匀介质中以直线形式传播，遇到不同的介质或障均匀介质中以直线形式传播，遇到不同的介质或障碍物时，会产生反射、吸收、折射、绕射或极化偏碍物时

3、，会产生反射、吸收、折射、绕射或极化偏转等现象。转等现象。 为信息通过无线电波送往远方，需要以电磁波作为信息通过无线电波送往远方，需要以电磁波作为载体，用被传递的信息（信号）来控制电磁波的幅为载体，用被传递的信息（信号）来控制电磁波的幅度、频率或相位这就是调幅、调频或调相，统称调制。度、频率或相位这就是调幅、调频或调相，统称调制。经过调制的电波可在传输媒质中传输到达接收地点，经过调制的电波可在传输媒质中传输到达接收地点，然后再将所需信息提取出来还原，称为解调（即反调然后再将所需信息提取出来还原，称为解调（即反调制）。以上介绍的就是无线通信的基本原理制）。以上介绍的就是无线通信的基本原理。 无线

4、通信系统包括发射部分的发射机和发射天线，无线通信系统包括发射部分的发射机和发射天线，以及接收部分的接收天线和接收机。以及接收部分的接收天线和接收机。 发射机由振荡器、放大器、调制器、变频器和功发射机由振荡器、放大器、调制器、变频器和功率放大器等组成。发射天线必须与发射机的功放输出率放大器等组成。发射天线必须与发射机的功放输出阻抗匹配，使无线电波能以最高的效率发向空间。阻抗匹配，使无线电波能以最高的效率发向空间。 收信天线将接收的信号送到接收机。接收机主要收信天线将接收的信号送到接收机。接收机主要由前置放大器、变频器、本地振荡器、中频放大器、由前置放大器、变频器、本地振荡器、中频放大器、解调器（

5、或检波器）和低频基带放大器组成。解调器（或检波器）和低频基带放大器组成。 长波通信（包括长波以上）：长波通信（包括长波以上）：主要由沿地球表面主要由沿地球表面的地波传播，也可在地面与高空电离层之间形成的波的地波传播，也可在地面与高空电离层之间形成的波导中传播，通信距离可达数千公里甚至上万公里，波导中传播，通信距离可达数千公里甚至上万公里，波长越长，传输衰减越小，穿透海水和土壤的能力也越长越长，传输衰减越小，穿透海水和土壤的能力也越强，但相应的大气噪声也越大。强，但相应的大气噪声也越大。 多用于海上通信、水下通信、地下通信和导航等；多用于海上通信、水下通信、地下通信和导航等；由于传播稳定，受太阳

6、光斑或核爆炸引起的电离层骚由于传播稳定，受太阳光斑或核爆炸引起的电离层骚扰的影响小，也可用作防电离层骚扰的备用通信手段。扰的影响小，也可用作防电离层骚扰的备用通信手段。 中波通信：白天主要靠地波传播，夜晚也可由电离层中波通信：白天主要靠地波传播，夜晚也可由电离层反射的天波传播，因此传送距离较远。此波段主要用于反射的天波传播，因此传送距离较远。此波段主要用于广播和导航。广播和导航。 短波通信：也称高频通信，主要靠天波传播，可经电短波通信：也称高频通信，主要靠天波传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、离层一次或数次反射，最远可传至上万公里，如按气候、电离层的电子密度和高度的

7、日变化及通信距离等因素选电离层的电子密度和高度的日变化及通信距离等因素选择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。短波择合适的频率，就可用较小功率进行远距离通信。短波通信设备较简单，机动性大，因此也适用于应急通信和通信设备较简单，机动性大，因此也适用于应急通信和抗灾通信。抗灾通信。 随着新技术的发展，利用计算机进行自动测量传播参随着新技术的发展，利用计算机进行自动测量传播参量和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信，不但使量和自动选择最佳通信频率的高频自适应通信，不但使报话短波通信可随时保持畅通，而且还可以进行数据率报话短波通信可随时保持畅通，而且还可以进行数据率达达4800bit/s的数据通

8、信。的数据通信。 超短波通信超短波通信由于地面吸收较大和电离层不能反射，只能靠由于地面吸收较大和电离层不能反射，只能靠直线方式传输，称为视距通信，传输距离约直线方式传输，称为视距通信，传输距离约5050kmkm。远距离传输时需经中继站分段传输，称为接力通信。远距离传输时需经中继站分段传输，称为接力通信。 超短波通信的工作频带较宽，可以传送超短波通信的工作频带较宽，可以传送3030路以路以下的话路或数据信号。此外，超短波还适合于电视下的话路或数据信号。此外，超短波还适合于电视广播和移动通信。广播和移动通信。 微波通信微波通信与超短波相似，进行长距离接力通信。工作频带与超短波相似，进行长距离接力通

9、信。工作频带更宽，可用于高达更宽，可用于高达27002700路甚至更多的大容量干线通信。路甚至更多的大容量干线通信。还可传送彩色电视。还可传送彩色电视。8080年代末以来数字微波发展迅速，年代末以来数字微波发展迅速，并通过同步数字系列与光纤通信统一标准，成为数字并通过同步数字系列与光纤通信统一标准，成为数字通信网的重要传输手段。通信网的重要传输手段。 利用对流层大气的不均匀性对微波的散射作用，利用对流层大气的不均匀性对微波的散射作用，进行散射通信，每接力段可长达数百公里。进行散射通信，每接力段可长达数百公里。 无线通信不同于有线通信，无线通信所具有的特无线通信不同于有线通信，无线通信所具有的特

10、点是：点是：1 1、无线通信可以利用空间作为通信媒质，建设快、无线通信可以利用空间作为通信媒质，建设快、投资省、灵活性大，不受地形阻隔。特别是对于应急投资省、灵活性大，不受地形阻隔。特别是对于应急通信，抗灾通信更有独特的优越性。通信，抗灾通信更有独特的优越性。 2 2、无线电通信可以传送电报、电话、传真、图像、无线电通信可以传送电报、电话、传真、图像、电视及现代通信的新业务，可保证很高的传输质量；电视及现代通信的新业务，可保证很高的传输质量；而且还具有全球性或区域性广播能力，是广播、电视而且还具有全球性或区域性广播能力，是广播、电视的重要传播手段。的重要传播手段。3 3、无线电波的传播受气候和

11、环境的影响，如短波、无线电波的传播受气候和环境的影响，如短波传播受太阳黑子、磁暴、对电离层骚扰、雷电、工业传播受太阳黑子、磁暴、对电离层骚扰、雷电、工业性干扰和核爆炸等的影响，微波传播则受大气折射、性干扰和核爆炸等的影响，微波传播则受大气折射、地面反射、雨雪云雾的影响，这些影响或形成衰落、地面反射、雨雪云雾的影响，这些影响或形成衰落、或造成干扰，因此无线电通信设备要采取各种技术措或造成干扰，因此无线电通信设备要采取各种技术措施以消除或尽量减小衰落、干扰和噪声的影响。施以消除或尽量减小衰落、干扰和噪声的影响。为保证高质量的通信，也要对磁环境进行管理以消除为保证高质量的通信，也要对磁环境进行管理以

12、消除各种电气设备对无线电通信的干扰及通信互相干扰。各种电气设备对无线电通信的干扰及通信互相干扰。 4 4、无线电通信，存在易于截获、窃听等问题，、无线电通信，存在易于截获、窃听等问题，对重要保密通信，应采取终端保密措施。现代化保对重要保密通信，应采取终端保密措施。现代化保密设备已可做到短期或长期的保密不被破译，因此密设备已可做到短期或长期的保密不被破译，因此可根据不同条件使用无线电通信。可根据不同条件使用无线电通信。 1 1、电波的弯曲、电波的弯曲 大气折射与等效地球半径大气的不均匀导致电波弯曲大气折射与等效地球半径大气的不均匀导致电波弯曲 2 2、电波的折射、电波的折射 3 3、刃型遮挡的影响、刃型遮挡的影响 4 4、电波传播的路径损耗预测、电波传播的路径损耗预测1 1、电波传播的长期慢衰落、电波传播的长期慢衰落2 2、电波传播的短期快衰落、电波传播的短期快衰落 描述信道的时变快慢经常采用信道的相干时间描述信道的时变快慢经常采用信道的相干时间t td d或多普勒或多普勒频移频移f fd d来描述。当发送信号的码元时间来描述。当发送信号的码元时间T Ts s与多普勒频移与多普勒频移f fd d的乘的乘积远小于积远小于1 1时，