(无水印)第一章 无线电通信原理知识
通信原理第1章全书课件
“烽火戏诸侯”的故事就是古代应用光通信的见证，
它证明光通信在中国的应用至少可以追溯到公元前800
年。
二、鸿雁传书
“鸿雁传书”的典故，出自《汉书·苏武传》中“苏武牧羊”的故 事。据载，汉武帝天汉元年（公元前100年），汉朝使臣中郎将苏武出 使匈奴被鞮侯单于扣留，他英勇不屈，单于便将他流放到北海（今贝 加尔湖）无人区牧羊。19年后，汉昭帝继位，汉匈和好，结为姻亲。 汉朝使节来匈，要求放苏武回去，但单于不肯，却又说不出口，便谎 称苏武已经死去。后来，汉昭帝又派使节到匈奴，和苏武一起出使匈 奴并被扣留的副使常惠，通过禁卒的帮助，在一天晚上秘密会见了汉 使，把苏武的情况告诉了汉使，并想出一计，让汉使对单于讲：“汉 朝天子在上林苑打猎时，射到一只大雁，足上系着一封写在帛上的信， 上面写着苏武没死，而是在一个大泽中。”汉使听后非常高兴，就按 照常惠的话来责备单于。单于听后大为惊奇，却又无法抵赖，只好把 苏武放回。
8. 控制系统设计和测试。
MATLAB/SystemView 通信原理实验与系统仿真 （第2版） 曹雪虹 杨洁 童莹 编著 清华大学出版社
四、考查方式
• 综合成绩按照平时成绩占60%、期末卷面成绩占40% 算；
• 平时成绩包括签到、课堂互动、章节测验、作业等环 节；
• 期末卷面成绩做为期末成绩，题型分别为判断题、选 择题、填空题、综合题。判断题、选择题和填空题主 要源于学习通发布的章节测验，综合题主要源于课上 讲解的例题和课下布置的作业题；
古代通信
一、烽火传军情
“烽火”是我国古代用以传递边疆军事情报的一种 通信方法，始于商周，延至明清，相习几千年之久，其 中尤以汉代的烽火组织规模为大。在边防军事要塞或交 通要冲的高处，每隔一定距离建筑一高台，俗称烽火台， 亦称烽燧、墩堠、烟墩等。高台上有驻军守候，发现敌 人入侵，白天燃烧柴草以“燔烟”报警，夜间燃烧薪柴 以“举烽”（火光）报警。一台燃起烽烟，邻台见之也 相继举火，逐台传递，须臾千里，以达到报告敌情、调 兵遣将、求得援兵、克敌制胜的目的。
《无线电通信》 讲义
《无线电通信》讲义一、什么是无线电通信在我们的日常生活中，通信技术无处不在，而无线电通信则是其中极为重要的一种方式。
简单来说，无线电通信就是利用无线电波来传递信息的通信手段。
想象一下，你拿着手机与远方的朋友通话，或者在家里通过无线网络浏览网页、观看视频，又或者开车时收听广播，这些都是无线电通信的常见应用。
无线电通信的工作原理其实并不复杂。
它主要依靠发射机产生无线电信号，这些信号通过无线电波的形式在空间中传播，然后被接收机接收并解读。
二、无线电通信的历史无线电通信的发展有着一段相当精彩的历史。
早在 19 世纪，科学家们就开始对电磁现象进行研究。
麦克斯韦的电磁理论为无线电通信的诞生奠定了基础。
到了 19 世纪末，意大利发明家马可尼成功地实现了跨越大西洋的无线电通信，这是一个具有里程碑意义的事件。
在 20 世纪，无线电通信技术得到了迅猛的发展。
从早期的无线电报，到后来的广播、电视，再到如今的移动通信、卫星通信，无线电通信的应用范围不断扩大，技术也越来越先进。
三、无线电通信的特点无线电通信具有许多独特的特点，这使得它在现代通信中占据了重要的地位。
首先，无线电通信具有很强的灵活性。
它不需要依赖物理连接，比如电缆或光缆，这使得通信可以在更广泛的范围内进行，无论是在陆地、海洋还是空中。
其次，无线电通信的覆盖范围广。
通过卫星通信等手段，我们可以实现全球范围内的通信，让信息传递不受地理距离的限制。
再者，无线电通信可以实现移动中的通信。
比如，我们在移动的车辆中依然能够使用手机进行通话和上网。
然而，无线电通信也存在一些局限性。
比如，它容易受到干扰，信号的稳定性和可靠性可能会受到天气、地形等因素的影响。
四、无线电通信的应用无线电通信的应用领域非常广泛。
在移动通信方面，我们熟悉的手机就是最典型的例子。
它让人们可以随时随地与他人保持联系，进行语音通话、发送短信、上网等操作。
在广播电视领域，通过无线电波，我们能够收看到丰富多彩的电视节目，收听到各种类型的广播节目。
《无线电通信》 讲义
《无线电通信》讲义一、什么是无线电通信在我们生活的这个现代世界中，通信技术的发展日新月异，其中无线电通信无疑是最为重要的技术之一。
那么，什么是无线电通信呢？简单来说，无线电通信就是利用无线电波来传递信息的一种通信方式。
无线电波是一种电磁波，它能够在空间中传播，不需要像传统的有线通信那样依赖电线或电缆来传输信号。
想象一下，当您通过手机与远方的朋友通话、用蓝牙耳机聆听音乐，或者在家中使用无线路由器连接互联网，这些都是无线电通信在我们日常生活中的应用。
无线电通信的历史可以追溯到 19 世纪末。
当时，意大利发明家马可尼成功地进行了第一次无线电通信实验，开创了无线电通信的新时代。
二、无线电通信的工作原理要理解无线电通信是如何工作的，我们首先需要了解一些基本的概念。
无线电通信系统通常由发射机、接收机和传输介质（即无线电波）组成。
发射机的作用是将需要传输的信息（比如声音、图像或数据）转换为无线电信号，并通过天线将其发射出去。
这个过程中，信息会被调制到无线电波的某些特性上，比如频率、幅度或相位。
接收机则通过天线接收无线电信号，并将其解调，从中提取出原始的信息。
无线电波在空间中传播时，会受到各种因素的影响，比如地形、建筑物、大气层的干扰等。
这就要求我们在设计无线电通信系统时，要考虑到这些因素，以确保通信的质量和可靠性。
以我们常见的广播电台为例，电台的发射机将音频信号调制到特定频率的无线电波上，然后通过天线发射出去。
我们的收音机接收这些无线电波，解调后就能听到广播节目了。
三、无线电通信的分类无线电通信的种类繁多，根据不同的标准，可以有多种分类方式。
按照通信距离来分，可以分为短距离通信（如蓝牙、WiFi）、中距离通信（如对讲机）和长距离通信（如卫星通信）。
短距离通信一般适用于家庭、办公室等较小的范围内，比如我们使用的蓝牙鼠标、蓝牙耳机等。
中距离通信常用于一些特定的场景，如建筑工地、物流仓库等，对讲机就是常见的中距离通信设备。
第一章-无线通信基础
2G
时间：1982年提出，1986年标准初步完成， 1990年完成规范，1991年开通第一个商用GSM 系统；20世纪70年代末提出CDMA概念，1995年 香港第一次商用 技术特征：采用数字技术，TDMA，CDMA 支撑业务：支持语音通话，收发电子邮件等低速 数据业务 代表系统：欧洲的GSM，北美的IS-54(D-AMPS)， 日本的DPC，以及IS95~IS98 CDMA 缺点：带宽有限，无法实现移动多媒体业务和不 同体制间的全球漫游
2.短波信道的传输损耗 短波信道的空间传输损耗包括自由空间传输损耗、 电离层吸收损耗、地面反射损耗、额外系统损耗四部分。 自由空间传输损耗即式（1.1）中的，可以记为：
plf = 32.44 + 20 lg f + 20 lg r
(1.2 )
电离层吸收损耗主要由D,E层产生，工程上一般采用 经验公式进行粗略估算：
1.3.2 无线电波的传播方式
1. 地波传播 地波是沿地球表面传播的一种电磁波，属于 绕射波。地波传播的频率一般限制在2MHZ以 下。 地波传播的优点：若提供足够大的功率，则 可以在世界上任何两地之间进行长距离通信， 而且，大气条件的改变基本不影响地波传播。 其缺点是需要很大的发射功率，传输信号的频 率受限。
1.4.3 短波信道分析
1.短波信道模型 短波信道利用电离层对电波的反射来传送信息，由于 电离层是不均匀（分层、且各层内电子密度不均匀）、各 向异性、随机变化的传输介质，因此将形成复杂的多径传 播，引起接收信号的衰落、时延扩展和频谱扩散。 信道中还存在两种加性噪声：高斯噪声和信道干扰 （在短波通信系统中，出现同频道干扰并不罕见）。 可将短波多径效应分为‘‘粗多径’’效应和‘‘细 多径’’效应。‘‘粗多径’’效应是电波通过不同的反 射点所形成的多条传输路径；而‘‘细多径’’效应是由 电波反射点(区域)介质的非均匀性和随机性行程得多径传 播。
《无线电通信》 讲义
《无线电通信》讲义一、什么是无线电通信在我们生活的这个充满信息的世界里，无线电通信扮演着至关重要的角色。
简单来说，无线电通信就是利用无线电波来传递信息的一种通信方式。
想象一下，当您打开手机与远方的朋友通话、通过无线网络浏览网页，或者使用遥控器打开电视时，您就在不知不觉中使用了无线电通信。
无线电波就像是看不见的信使，它们能够在空气中自由传播，不受地理障碍的限制。
不像有线通信那样需要依赖电线或电缆来传输信号，无线电通信可以让信息在瞬间跨越山川、海洋，到达世界的任何一个角落。
二、无线电通信的工作原理要理解无线电通信是如何工作的，首先得了解几个关键的概念。
无线电波是一种电磁波，它们具有不同的频率和波长。
就像不同颜色的光具有不同的波长一样，不同频率的无线电波也有各自的特性和用途。
在无线电通信中，信息首先被转换成电信号。
比如说，您说话的声音会被麦克风转换成电信号。
然后，这些电信号会通过调制的方式加载到无线电波上。
调制就像是给无线电波“装上”了信息，让它能够携带我们想要传递的内容。
发送端将调制后的无线电波通过天线发射出去，这些无线电波会在空间中传播。
接收端的天线接收到这些无线电波后，再通过解调的过程将信息从无线电波中提取出来，还原成原始的电信号，最终转换成我们能够理解的形式，比如声音、图像或者数据。
三、无线电通信的分类无线电通信的种类繁多，根据不同的标准可以有多种分类方式。
按照通信距离来分，可以分为短距离通信和长距离通信。
短距离通信常见的有蓝牙、WiFi 等，它们主要用于在较小的范围内实现设备之间的连接和数据传输。
而长距离通信则包括卫星通信、短波通信等，可以实现跨越数千公里甚至更远距离的信息传递。
按照应用领域来分，无线电通信在广播电视、移动通信、航空航天、军事、航海等众多领域都发挥着重要作用。
在广播电视领域，无线电波将电视和广播信号传送到千家万户，让我们能够在家中欣赏丰富多彩的节目。
移动通信则让我们随时随地与他人保持联系，手机就是最典型的应用。
通信原理知识-绪论
根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。
广播网
电视机 收音机
有线 电视网
计算机2
计算机1 局域网
发送设备
传输媒质
接收设备
图 1.2.3 通信系统框图
有线通信传输媒质有：
双线对电缆
同轴电缆
光纤（光缆） 无线通信的传输媒质是自由空间。
有线通信信道
1、双线对电缆 适用于短距离（小于100m）、1Mb/s数据率 的通信环境。 2、同轴电缆 适用于距离在几百米、带宽小于10Mhz、码 流率小于20Mbps的通信环境。 3、光纤 衰减小（小于1db/km）、工作频率高、 信息容量大。
1.1 无线电通信发展简史 1.2 无线电信号传输原理
1.2.1 传输信号的基本方法 1.2.2 无线电信号的产生与发射 1.2.3 无线电信号的接收
1.3 通信的传输媒质
1837年莫尔斯发明电报，创造莫尔斯电码，开创 通信的新纪元。
1876年贝尔发明电话，能够直接将语言信号变为 电信号沿导线传送。
图 1.3.1 电磁波传播的几种方式
无线通信的传输媒质是自由空间。
高频电子线路的工作频段
音 频 射 频 微波
300KHz
300MHz
End
无线电发射机和接收机框图
消息 信号源
高频 振荡器
解调器
放大器
调制器
谐振放大器 或倍频器
已调波 放大器
本地 振荡器
中频 放大器
混频器
高频 放大器
放大器
视频显示器 扬声器等等
1907年李·德·福雷斯特发明了电子三极管，用它可 组成多种重要功能的电子线路。
1948年肖克莱等人发明了晶体三极管，它在许多 方面已取代了电子管的传统地位。
初二物理无线电通信原理分析
初二物理无线电通信原理分析无线电通信作为一种重要的通信方式，在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
它利用无线电波进行信号传输，使得人与人之间可以方便地进行远距离的沟通。
本文将分析初二物理课程中无线电通信的基本原理，并探讨相关应用和未来发展。
一、无线电通信基本原理无线电通信的基本原理是利用无线电波进行信号传输。
在无线电通信中，发送方通过一个称为发射机的设备，将声音或信号转化为无线电波，并将其发射出去。
接收方则使用接收机来接收这些无线电波，并将其转化为可听或可见的声音或图像。
在无线电通信中，发射机、信号传输媒介和接收机是三个关键的组成部分。
发射机的作用是将声音或信号转换为无线电波，通常通过一个称为微波发生器的设备来产生高频信号。
这些高频信号经过放大后，会被送入天线，并且通过天线发射出去。
无线电波在空间中传播时，会遇到一些影响因素，如衰减、散射和多径效应等。
衰减指的是无线电波在传播过程中遇到的信号减弱现象，其大小与传播距离、频率和传播环境的特性有关。
散射则是指无线电波在传播过程中遇到物体时发生的反射和折射现象，导致信号的传播方向改变。
多径效应则是指无线电波同时经过多条传播路径到达接收机，导致信号的多个副本同时到达接收机，造成信号的混叠和相位失真。
接收机的作用是接收这些无线电波，并将其转换为可听或可见的声音或图像。
接收机中的天线会接收到发射机发出的无线电波，并将其送入接收机。
接收机会将接收到的无线电波转换为声音或图像，以使人们能够理解和使用这些信息。
二、无线电通信的应用无线电通信在我们的日常生活中有着广泛的应用。
以下是一些常见的无线电通信应用：1. 手机通话：如今，人们几乎都有手机，并且经常使用手机进行通话。
手机通话就是利用无线电通信技术，通过移动通信基站之间的无线电波传输，实现人与人之间的语音通话。
2. 电视和广播：广播电视是利用无线电通信技术将电视节目和广播电台的信号传送到接收机上的一种方式。
通过电视和广播，人们可以收看各种节目和获取最新的消息。
无线电通讯原理
无线电通讯原理
无线电通讯原理是通过电磁波传输信息的一种方式。
在无线电通讯中，信息以电信号的形式经过编码处理，然后通过调制的方法转换成高频的射频信号。
这些射频信号经过天线发射出去，传播到目标接收点。
接收点通过天线接收到射频信号，并通过解调的方法将其转换成电信号，还原出原始的信息内容。
无线电通讯原理的关键在于电磁波的产生与传播。
电磁波是由振荡的电荷或电流产生的，并且具有一定的频率和波长。
通过改变电流的振荡频率，可以生成不同频率的电磁波。
常用的无线电通讯频段包括无线电、微波和卫星通信等。
在发射端，信息信号经过编码处理后，通过调制器将其与高频振荡信号进行混合。
调制的方法有多种，例如振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
这样，高
频载波信号被调制成携带有信息的射频信号。
经过天线发射出去后，射频信号以电磁波的形式传播。
电磁波在空间中以光速传播，并按照波长和频率特性远距离传输信息。
接收端的天线接收到电磁波后，将其转换成微弱的射频信号。
接着，射频信号通过解调器解调，还原为原始的信息信号。
在无线电通讯中，还涉及到天线的设计和优化。
天线不仅要能够有效地接收和发射电磁波，还要适配所使用的频率范围。
不同的天线结构和形式，会对无线电通讯的传播距离和传输质量产生影响。
总的来说，无线电通讯原理是基于电磁波的传播和调制解调技术，通过编码处理、调制混合和天线传输，实现信息的远距离传输和接收。
在现代社会中，无线电通讯已经广泛应用于广播、移动通信、卫星通信和无线局域网等领域。
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电波传播与天线
电波传播
电波传播研究的就是电磁波在 自然环境中的传播规律。 电波传播的主要方式有：地波 传播、天波传播、视距传播、 散射传播几种。
地波传播
地波是指沿地球表面传播的电 波，地波传播也称为地面波传播
地波传播的主要特点：
电波波长越长，传播损耗 越小。地波传播主要用于 超长波和中、长波的无线 电通信和导航。
中波导航地面设备
主讲教员：林军梅
2014年4月
2018/4/7 1
中波导航地面设备
1 无线电通信原理知识 2 KDD-625A 型中波导航 机
3 NDB900-200 型 中 波 导 航机 4 导航台工程安装与验收标准
2018/4/7
2
通信概述
2018/4/7 3
目的：
了解什么是通信
了解通信的分类及范畴 了解通信的发展简史
天波传播
电波向天空辐射，到 达电离层，在电离层中 连续折射返回地面，这 种传播方式称为天波传 播
2018/4/7
19
天波传播的主要特点:
传输损耗小，可以利用较小 的功率进行远距离通信。 由于电离层的不稳定性，容 易造成短波通信的中断。
电离层
天线
地波
图2－5 天波传播静区的形成
视距传播
视距传播是指电波在 发射天线和接受天线互 相“看得见”的距离内 的传播方式。
30~300GHz 300~3000GHz
超高频SHF
极高频EHF 超极高频
无线电频谱管理知识
无线电频谱是人类共享 的一种自然资源，是有 限的、不可再生的战略 资源。
国际电信联盟 (ITU) 是国际 无线电管理的权威性组织 ， 它 负 责 修 订 国 际 无 线电规 则，审议频谱划分及相关 的技术标准。
2018/4/7
23
视线传播的特点:
受低空大气层影响大，大气 层对电波传播有折射、吸收 和散射作用。 受地形、地物影响大。
散射传播
当电波遇到不均匀介质就要 产生散射，被散射的电波到 达地面接收 点，这种传 播方式称为 散射传播。
散射传播的特点:
不受恶劣气象条件和电离层不正常 变化的影响。
可以实现超高频波段（米波到微波） 的超视距传播。
l
2
半波振子天线
水平对称天线
结构简单，使用方便
改变架设高度可控 制最大辐射仰角
缺点 ：通信频带窄，不
利于天波通信
可以采用增加天线的直径 来实现天线的宽波段特性
用几根导线排成圆柱形 组成振子的两臂，这样 既增加了天线的等效直 径，其重量又比较轻， 这就是实用的笼型天线
笼型天线
常用的笼型天线由 6 ～ 8 根导线做成，每根导线 的直径为 3 ～ 4 毫米，笼 的几何半径R为0.5～1.5 米 ， 其 特 性 阻 抗 在 250～400欧姆左右。
波段名称 超长波 长波 中波 短波
波段范围 100km~10km 10km~1km 1km~200m 200m~10m
频率范围 3~30kHz 30~300kHz 0.3~1.5MHz 1.5~30MHz 30~300MHz 0.3~3GHz
频段名称 甚低频VLF 低频LF 中频MF 高频HF 甚高频VHF 特高频UHF
λ /2
λ /2
拉开
(b)
(a)
引向天线
无源引向器 有源辐射振子
1 2 3
最大发射方向
金属杆 无源反射器 馈线
引向天线又称波道 天线、八木大线，它 广泛用于分米波、米 波雷达以及米波通信 设备中。
垂直天线
垂直天线是垂直于地 面或导体平面架设的 天线
常见的几种垂直天线
(a)T型
(b)Г型
长中波 天线
笼型天线由于其特性阻抗较低， 输入阻抗随频率变化较小，因 而工作波段宽。其方向性及天 线长度、高度的选择与双极天 线相同。但笼型天线在结构和 使用上都不如单根导线的双极 天线简便，因此主要用于比较 大型的固定电台上。
半波折合振子天线
半波折合振子天线相当于把一根长为 半波长的终端短路的长线在中间拉开， 构成一种变形的对称折合振子。
抛物面天线方向图
F
照射器方向图
双反射面天线
抛物面 双曲面
F FP
馈源
与单反射面天线相比，它具有下列优点：
①由于天线有两个反射面，几何参数增多， 便于按照各种需要灵活地进行设计；
②可以采用短焦距抛物面天线作主反射面， 减小了天线的纵向尺寸；
③由于采用了副反射面，馈源可以安装在抛物 面顶点附近，使馈源和接收机之间的传输线 缩短，减小了传输线损耗所造成的噪声。
适用的波段和视距传播的基本相同， 但可以超视距传播。
天线
能够有效地辐射或 者接收电磁波的装 置称为天线
目的：
了解天线的作用与构成 理解天线的主要功能
了解常用线天线
能够有效地辐射 或者接收电磁波 的装置称为天线
发射时：
高频电能
接收时：
电磁波能量 高频电能
电磁波能量
天线的分类：
按用途分： 通信天线、广播电视天线、
(c)铁塔
(d)桅杆
短波与超短 波鞭形天线
面天线
常见的面天线主要有喇叭 天线及抛物面天线
喇叭天线波Leabharlann 开口端激励头(a)
(b)
(c)
(d)
抛物面天线
抛物面天线是在通信、雷达和射 电天文等系统中广泛使用的一 种天线，它是由两部分组成， 其一是抛物线绕其焦轴旋转而 成的抛物反射面；其二是置于 抛物面焦点处的馈源（也称照 射器）。
理解无线电通信工作方式
了解无线电频普管理知识
2018/4/7
5
通信发展简史 无线电报的发明 电话的发明 电磁波的发现 无线电通信的发明 电报的发明
无线电通信系统的模型
信息源 发送设备 信道
噪声源
接收设备
接收者
无线电通信
方式与频段
通信方式
单工通信 半双工通信 全双工通信
通信的频段
根据不同频率的电磁 波传播规律的特点，把 电磁波的频率范围划分 为若干个区段，称作频 段，或波段。
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张开的传输线就是一个简单 的天线，通常称为对称振子
常用的线天线
横向尺寸远小于纵向尺 寸并小于波长的细长结 构的天线称为线天线
对称振子天线
对称振子天线是由两根粗细和长 度都相同的导线构成，中间为两 个馈电端。对称振子天线可看作 是由开路传输线张开 180°后构 成的。这是一种应用广泛且结构 简单的基本天线形式。
主要用途 水下通信 海上导航 导航、无线电广播
电报通信、无线电 广播
电报通信、无线电 广播电视、导航 电视、雷达、导航、 接力通信 雷达、接力通信、 卫星通信
超短波（米波） 10m~1m 分米波 微 波 100cm~10cm
厘米波
毫米波 亚毫米波
10cm~1cm
10mm~1mm 1mm~0.1mm
3~30GHz
雷达天线 按波长分： 长波天线、中波天线、短 波天线、超短波天线和微 波天线 按辐射元的类型分：线天线和面天线
天线的形成： 传输线终端开放形成天线
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传输线
波导
～
振子天线 喇叭天线
图2－9 天线的形成
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