无线通信基础知识.ppt
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1、无线通信基础知识从广义上讲,将信息从一地传送到另一地均从广义上讲,将信息从一地传送到另一地均可称为通信,能实现信息传递的系统称为通信系可称为通信,能实现信息传递的系统称为通信系统。现代通信中根据传送信息的媒介不同,可以统。现代通信中根据传送信息的媒介不同,可以分为有线通信和无线通信,有线通信是利用导线分为有线通信和无线通信,有线通信是利用导线(如电缆、光缆等)来传递信息,无线通信是利(如电缆、光缆等)来传递信息,无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,信息交换的一种通信方式,无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信
2、在使用中又分为两种:一种是固定点与固定点进行通信的固定无线电通信,另外一种是固定点与移动体或移动体与移动体之间进行联系的移动无线通信,简称移动通信。近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。无线通信基础知识无线通信基础知识 无线通信系统中按照关键部分的不同特性,有不同的分类:无线通信系统中按照关键部分的不同特性,有不同的分类:按照工作频段或传输手段分类,有中波通信、短波通信、按照工作频段或传输手段分类,有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率,主超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率,主要指发射与接收的射频(要指发射与接收的射频(RFRF)
3、频率。射频实际上就是)频率。射频实际上就是“高频高频”的广义语,它是指适合无线电发射和传播的频率。的广义语,它是指适合无线电发射和传播的频率。按照通信方式来分类,主要有双工、按照通信方式来分类,主要有双工、半双工和单工方式。半双工和单工方式。按照调制方式的不同来划分,有调幅、调频、调相以及混按照调制方式的不同来划分,有调幅、调频、调相以及混合调制等。合调制等。按照传送的消息的类型分类,有模拟通信和数字通信,也按照传送的消息的类型分类,有模拟通信和数字通信,也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。无线通信基础知识无线通信基础知识无
4、线通信基础知识无线通信基础知识 1.1.发送设备发送设备(1 1)信息源:提供需要传送的信息。)信息源:提供需要传送的信息。(2 2)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)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。为电信号。(3 3)发射机:将换能器输出的电信号变为足够强度的高频振荡。)发射机:将换能器输出的电信号变为足够强度的高频振荡。(4 4)发射天线:将高频振荡变成电磁波向传输媒质辐射。)发射天线:将高频振荡变成电磁波向传输媒质辐射。2 2接收设备接收设备(1 1)接收天线:将空间传播到其上的电磁波变换成高频电信号。)接收天线:将空
5、间传播到其上的电磁波变换成高频电信号。(2 2)接收机:将高频电信号放大、变换成较低频率的电信号。)接收机:将高频电信号放大、变换成较低频率的电信号。(3 3)变换器(换能器):将电信号变换成所传送信息。)变换器(换能器):将电信号变换成所传送信息。(4 4)受信人:信息的最终接受者。)受信人:信息的最终接受者。3 3传输媒体传输媒体 无线通信的传播媒体是无线电波,不同频段无线电波信号的产生、放大和接无线通信的传播媒体是无线电波,不同频段无线电波信号的产生、放大和接收的方法不同,收的方法不同,传播的能力和方式也不同。在自由空间中,传播的能力和方式也不同。在自由空间中,波长与频率存在波长与频率存
6、在以下关系:以下关系:c=fc=f。其中。其中c c为光速,为光速,f f和和 分别为无线电波的频率和波长。分别为无线电波的频率和波长。无线通信基础知识无线通信基础知识一、发射机一、发射机一、发射机一、发射机在无线通信中,发射机的作用是产生一个功率足在无线通信中,发射机的作用是产生一个功率足够大的高频振荡送给发射天线,通过天线转换成够大的高频振荡送给发射天线,通过天线转换成空间电磁波传送到接收端。如图空间电磁波传送到接收端。如图2-22-2所示,主要所示,主要有音频放大器(话音处理电路)、调制、变频器、有音频放大器(话音处理电路)、调制、变频器、高频功率放大器等组成。高频功率放大器等组成。(一
7、)各部分功能(一)各部分功能(一)各部分功能(一)各部分功能无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识 1.1.要有一定的工作波段和足够的频率准确度和稳定度要有一定的工作波段和足够的频率准确度和稳定度 2.2.要有足够的功率输出要有足够的功率输出 3.3.调制性能要好调制性能要好 调制是发射机的主要工作部分,因此,调制性能的好坏,对发射机至关重调制是发射机的主要工作部分,因此,调制性能的好坏,对发射机至关重要。发射机的调制性能包括:调制灵敏度、调制频率特性和调制线性等。要。发射机的调制性能包括:调制灵敏度、调制频率特性和调制线性等。调制性能好,就意味着发射
8、机传送信号的信号噪声比提高,频率特性改善,调制性能好,就意味着发射机传送信号的信号噪声比提高,频率特性改善,非线性失真减小。非线性失真减小。4.4.要尽量减小寄生辐射要尽量减小寄生辐射 发射机中产生的谐波分量如果通过天线辐射出去,将对其它电台产生有害发射机中产生的谐波分量如果通过天线辐射出去,将对其它电台产生有害的干扰,因此必须将谐波辐射抑制到一定程度,从而减小干扰。的干扰,因此必须将谐波辐射抑制到一定程度,从而减小干扰。无线通信基础知识 由送筒来的音频信号,经音频放大器放大、话音处由送筒来的音频信号,经音频放大器放大、话音处理后,与载波振荡信号一起在调制器中进行调制理后,与载波振荡信号一起在
9、调制器中进行调制(调频调频),产生已调信号,产生已调信号(调频波调频波)。由于其频率还不够高,再经。由于其频率还不够高,再经上变频器将已调信号的频率提到规定的波段,而后进行上变频器将已调信号的频率提到规定的波段,而后进行激励放大、功率放大,最后将具有额定功率的高频已调激励放大、功率放大,最后将具有额定功率的高频已调信号电流经天线开关送到天线,由天线把它变换为电磁信号电流经天线开关送到天线,由天线把它变换为电磁波向空间辐射出去。波向空间辐射出去。无线通信基础知识无线通信基础知识发射机由三部分组成:低频部分:声音的变换与放大。这部分的频率较低,叫“低频部分”。高频部分:高频振荡的产生、调制、功率放
10、大。这部分的频率较高,统称“高频部分”。直流电源:包括电池或稳压电源。无线通信基础知识无线通信基础知识接收无线电信号的设备叫做无线电接收机,接收机从空间中接收到微弱信号,通过射频滤波器从众多的电波中选出有用信号,并经过高频放大、混频、中频放大到解调器所要求的电平值后,再由解调器解调,还原话音信号,其结构如图所示2-2。无线通信基础知识无线通信基础知识1 1应工作于规定的波段和采用适当的解调方式,应工作于规定的波段和采用适当的解调方式,并应根据系统设计与实际情况决定。并应根据系统设计与实际情况决定。2 2应具有高的接收灵敏度。应具有高的接收灵敏度。3 3应有好的选择性。应有好的选择性。4 4应有
11、好的保真度。应有好的保真度。5 5应有高的工作稳定度。应有高的工作稳定度。无线通信基础知识无线通信基础知识无线电接收机的工作过程正好与发射机工作过程无线电接收机的工作过程正好与发射机工作过程相反,它的任务是将天线接收下来的高频电信号,相反,它的任务是将天线接收下来的高频电信号,经变换与放大,还原为原来的音频信号。经变换与放大,还原为原来的音频信号。移动通信电台接收机基本上都采用二次变频的超移动通信电台接收机基本上都采用二次变频的超外差式接收机,其组成如图外差式接收机,其组成如图2-42-4所示所示 无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识
12、一个超外差式接收机应包括下列几部分:一个超外差式接收机应包括下列几部分:1 1高频放大部分,包括高频放大器、中频放高频放大部分,包括高频放大器、中频放大器、以及相应的选择性电路;大器、以及相应的选择性电路;2 2变频器,包括混频器与本机振荡器;变频器,包括混频器与本机振荡器;3 3解调器,对调幅信号用检波器,对调频信解调器,对调幅信号用检波器,对调频信号用鉴频器;号用鉴频器;4 4低频放大器;低频放大器;5 5直流电源,包括电池或稳压电源。直流电源,包括电池或稳压电源。无线通信基础知识无线通信基础知识移动通信电台中,发射机的主振信号和接收机的本振信号,都需要高频振荡频率源。对频率源的要求是:(
13、1)频率准确度和稳定度高,以确保通信质量;(2)改换频率方便,适应多信道工作。无线通信基础知识无线通信基础知识(一)工作频率范围(一)工作频率范围(二)频率间隔(频率分辨率)(二)频率间隔(频率分辨率)(三)频率转换时间(越小越好)(三)频率转换时间(越小越好)(四)频率稳定度与准确度(四)频率稳定度与准确度(五)频谱纯度(五)频谱纯度无线通信基础知识无线通信基础知识锁相环PLL是一个相位反馈控制系统。它由鉴相器PD、环路滤波器LF和压控振荡器VCO三个基本部件组成。无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识无线通信基础知识 一、调制的概念一、调制的概念一、调制的概念一、调制的概念 无线
14、通信的主要任务是利用电磁波来传送诸如语言言、无线通信的主要任务是利用电磁波来传送诸如语言言、音乐、图像等基带信号。由无线通信理论可知,当天线音乐、图像等基带信号。由无线通信理论可知,当天线的几何尺寸和要传递的电信号的波长相近时,电信号才的几何尺寸和要传递的电信号的波长相近时,电信号才能有效地从天线从以电磁波的形式辐射出去。以语音信能有效地从天线从以电磁波的形式辐射出去。以语音信号为例,语音信号变换为电信号后其频率范围从几十赫号为例,语音信号变换为电信号后其频率范围从几十赫到几千赫,一般将到几千赫,一般将300Hz300Hz到到3000Hz3000Hz的频率发送出去即可的频率发送出去即可取得较满
15、意的话音传输效果,但取得较满意的话音传输效果,但300Hz300Hz到到3000Hz3000Hz电信号电信号所对应的波长为所对应的波长为1000km-100km1000km-100km,要建立起这样长的天,要建立起这样长的天线系统显然是不能的。线系统显然是不能的。无线通信基础知识无线通信基础知识要解决上述问题,就要采取调制的方法。用所要要解决上述问题,就要采取调制的方法。用所要传送的基带信号控制高频振荡信号的某一个参数传送的基带信号控制高频振荡信号的某一个参数(如幅度、频率或相位),即把基带信号(如幅度、频率或相位),即把基带信号“附加附加”到高频振荡上,使基带信号变换为适合传输的到高频振荡上
16、,使基带信号变换为适合传输的高频带通信号,这一过程就是调制,通常将高频高频带通信号,这一过程就是调制,通常将高频振荡信号称为载波,加载了基带信号的高频带通振荡信号称为载波,加载了基带信号的高频带通信号称为已调波信号。信号称为已调波信号。无线通信基础知识无线通信基础知识 调制是将要传送的信息调制是将要传送的信息“装载装载”到载波上去的过程,解到载波上去的过程,解调则是从已调波上取下传送的信息的过程。调幅波的解调则是从已调波上取下传送的信息的过程。调幅波的解调通常称做振幅检波,简称检波,完成检波作用的电路调通常称做振幅检波,简称检波,完成检波作用的电路称为检波器;调频波的解调通常称作频率检波,简称
17、鉴称为检波器;调频波的解调通常称作频率检波,简称鉴频,完成鉴频作用的电路称为鉴频器。频,完成鉴频作用的电路称为鉴频器。从频谱关系上来看,调制过程是一个频率变换过程,已从频谱关系上来看,调制过程是一个频率变换过程,已调波由载波分量和反映调制信号的上下边带分量所组成,调波由载波分量和反映调制信号的上下边带分量所组成,同样解调也是一个频率变换过程,输入的是已调波,而同样解调也是一个频率变换过程,输入的是已调波,而输出只是原低频调制信号。输出只是原低频调制信号。无线通信基础知识无线通信基础知识一、无线电波段的划分一、无线电波段的划分一、无线电波段的划分一、无线电波段的划分在真空中的传播速度都是在真空中
18、的传播速度都是C C,与频率(周期)、,与频率(周期)、波长的关系如下:波长的关系如下:=C*T=C/f(2-106)=C*T=C/f(2-106)这是电磁波的一个基本关系式。知道了频率,利这是电磁波的一个基本关系式。知道了频率,利用上述公式就可以计算出波长用上述公式就可以计算出波长。无线通信基础知识无线通信基础知识无线电波按波长不同又分为长波、中波、短波、超短波、微波等波段,各有不同用途:广播电台使用的频率在中波波段;电视台使用的频率在超短波段;用来测定物体位置的雷达、无线电导航等使用的频率在微波段。表2-4无线电波的波段划分无线通信基础知识无线通信基础知识 1 1、无线电波在均匀媒质中是以
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