数字无线电通信系统1
无线电通信中的数字通信技术
无线电通信中的数字通信技术随着无线通信技术的不断发展和进步，数字通信技术在无线电通信系统中的应用越来越广泛。
数字通信技术逐渐代替了传统的模拟通信技术，成为了现代无线电通信中的重要组成部分。
本文将从数字通信技术的定义、特点、应用、发展等方面进行讨论和阐述。
一、数字通信技术的定义数字通信技术是指将模拟信号转换成数字信号的一种通信方式，可实现数据的传输、存储、处理等功能。
数字通信技术以数字信号为载体，具有高速、高可靠、高保密、高灵活性等特点。
数字通信技术还能通过各种算法解决传输中的各种干扰和失真问题，提高信号质量，保证通信质量和可靠性。
二、数字通信技术的特点1.数字信号的高速传输：数字信号是由一系列二进制数字所构成的，其传输速度比模拟信号快得多，具有较高的传输带宽。
2.抗干扰性强：数字信号可以通过各种算法进行加密和解密，提高了通信的保密性和抗干扰性。
3.错误控制和纠错能力强：数字通信在传输过程中，可以通过各种检验和纠错技术，实现数据的正确传输和接收。
4.适应性强：数字通信技术可根据不同的通信需求和要求，通过软件和硬件配置进行自适应和灵活调整。
5.多功能性强：数字通信技术可实现语音、数据、视频等多种信号类型的传输和处理，具有较高的通用性。
三、数字通信技术的应用数字通信技术在无线电通信中的应用非常广泛，目前已成为现代无线通信的主流技术之一，其主要应用领域包括以下几个方面：1.移动通信：数字通信技术是现代移动通信系统的核心技术，包括GSM、CDMA、3G、4G、5G等。
2.卫星通信：卫星通信系统是数字通信技术应用的另一重要领域，涵盖了卫星通信、卫星遥感、导航定位等多个方面。
3.局域网和广域网：数字通信技术在局域网和广域网中得到了广泛应用，如以太网、FDDI、ATM、SDH等，大大提高了数据通信的速度和可靠性。
4.射频识别技术（RFID）：RFID是一种无源式、无线式自动识别技术，数字通信技术是其重要的技术支持，RFID技术在工业自动化、物流配送、智能交通等方面都有广泛的应用。
无线电通信系统
2.4.2 服务内话系统
一、功用及组成
服务（勤务）内话系统用于乘务员、驾驶舱和飞机各勤务 内话点之间的内部通信。 机组和乘务员在音频控制面板上选择“勤务/服务”内话 功能，即可利用手提话筒通话。 P5板上的勤务内话开关（SEVICE INTER PHONE SW）置于 ON时，则可在飞机各勤务内话点处进入服务内话系统。
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2.2.2 高频通信系统的组成
一、高频通信系统的组成
高频收发机 高频天线 高频天线耦合器 HF控制板
二、高频收发机
收发机用于发射和接收载有音频的射频信号。 发射机和接收机共用一个可选择工作频率的频率合成系统。 音频输入和输出通过遥控电子组件(或音频附件盒)与飞行 内话系统相联接。 天线调谐耦合器用来在所选择的频率上使天线与发射机阻 抗相匹配。
二、选择呼叫系统的组成
选择呼叫译码器 选择呼叫控制板
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三、选择呼叫控制板
当接收到对本飞机的选择呼叫码时，指示灯亮。 这两个灯按钮又是按下测试开关，按下时灯应亮。 复位（RESET）按钮可同时复位两个译码通道。
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四、选择呼叫译码器
选呼译码器用于确定接收的编码是否为本机代码，并产 生提醒信号。 每架飞机的四位编码由译码器前面板上的四个拇指轮开 关设定（有的译码器四位编码由译码器的短接插头实 现),每个开关都可以从A到S(I、N和O除外)的任何一个 字母，两个字母为一组，把两组字母分别输入两个编码 组件。
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2.3 选择呼叫（SELCAL）系统
2.3.1 选择呼叫系统的功用
一、选择呼叫系统的功用
选择呼叫系统用于供地面塔台通过高频或甚高频通信系 统对指定飞机或一组飞机进行呼叫联系。 选择呼叫系统在收到地面的呼叫信号后，使选择呼叫灯 亮、铃响，通知飞行员ATC 管制员在呼叫本飞机。 飞行员不必随时监听，避免疲劳。
无线电通信-1.-2-无线电信号传输原理课件
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1.2.4 无线电信号的接收
u无线电发射机和接收机原理框图
发射机
消息 信号源
放大器
调制器
已调波 放大器
发射 天线
高频 振荡 器
解调器
谐振放大器 或倍频器
中频 放大 器
放大器
混频器
视频显示器 扬声器等等
本地 振荡 器
高频 放大器
接收机
接收 天线
选择 电路
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1.2.5 信号及其频谱
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1.2.2 通信系统简介
u2 发送设备
➢两大任务
✓调制： 将基带信号转换成适合信道传输特性 的频带信号； ✓放大： 是指对调制信号和已调信号的电压和 功率放大、滤波等处理过程，以保证送入信 道足够大的已调信号功率。
➢对基带信号进行变换的原因
✓由于要传输的信息种类多样，其对应的基带 信号特性各异，这些基带信号往往并不适合 信道的直接传输。
✓地波 ✓天波
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1.2.2 通信系统简介
u (2)无线通信信道
➢① 地波
✓地面波： 沿地面传播的无线电波。 适用于长 波和超长波。 ✓空间波： 在发射天线与接收天线间直线传播 的无线电波, 发射天线和接收天线较高，接收 点的电磁波由直接波和地面反射波合成。 适 用于超短波。
➢② 天波
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1.2.2 通信系统简介
➢相应的波长为：
λ= c/f = 3×108/f = 106~105m
1.2.3 无线电信号的产生和发射
u基带信号
➢无线通信系统中传输的信号可以是声音、 图像、数据等，其波形复杂，有连续信号， 也有离散信号，但都具有一定的频率范围， 这种信号称为基带信号。 ➢基带信号不可能直接发射出去，只有利 用高频信号作为“载波”才能有效地将有 用信号用电磁波的形式发射出去。
无线通信系统简介
低成本
无线通信系统的建设和维护成 本相对较低，可以降低通信成
本。
挑战
安全性问题
信号衰减
多径效应
无线通信系统容易受到窃听、 干扰和攻击，需要采取有效 的安全措施来保护信息的安 全。
无线信号在传输过程中会受 到多种因素的影响，如距离、 障碍物等，导致信号衰减和 失真。
无线信号在传输过程中会经 过多个路径到达接收端，形 成多径效应，影响信号的稳 定性和可靠性。
天线增益
天线极化
天线增益是指天线在某一方向上的辐射强 度和方向性系数，增益越高，信号越强。
天线极化是指天线辐射的电场矢量的方向 ，不同的极化方式会影响信号的传输质量 和抗干扰能力。
03
无线通信系统的技术分类
无线电广播系统
无线电广播系统是一种利用无线电波传 送声音信息的通信方式，通过将音频信 号调制到高频载波上，以电磁波的形式 向空间辐射，实现声音信号的传送。
无线通信系统的应用领域
移动通信
移动电话、移动数据传输等。
物联网
智能家居、智能交通、智能农业等。
无线网络
无线局域网（WLAN）、无线个域网 （WPAN）、蓝牙等。
远程控制
无人机、智能机器人等。
02
无线通信系统的基本组成
无线电波传输介质
01
02
03
无线电波
无线通信系统通过无线电 波传输信息，无线电波是 一种电磁波，能够在空间 中传播。
频谱资源有限
无线通信系统使用的频谱资 源有限，随着用户数量的增 加，频谱资源变得越来越紧 张。
未来发展趋势
5G和6G通信技术
随着技术的发展，无线通信系统将向5G和6G通信技术演进，实现 更高速、更可靠、更智能的通信。
无线电通信系统的基本组成(个人整理)
课题一无线电通信系统的基本组成◆知识点¤无线发射设备的基本原理和组成¤无线接收设备的基本原理和组成¤了解无线接收设备中的超外差接收技术任务目标通过本课题的学习，掌握无线通信系统的基本组成，了解超外差接收基本原理。
课题导入图１－１无线广播系统的组成如图１－１所示，是我们非常熟悉的收音机收听广播电台节目的示意图。
在这个电台节目接收过程中，电台播音员（节目源）、发射机、发射天线、收音机缺一不可，分别完成了信号的产生、变换、发射、传输和接收，组成了一个基本的无线通信系统。
当接收本地电台节目时声音效果很好，而当接收外地距离较远电台节目时声音效果有时好，有时差；有时我们还会发现，不同品牌、价位的收音机，其接收效果也各不相同，并且调频波段接收的音质要优于调幅波段，其原因我们会在以后的课题学习中逐步揭示。
除了以上无线广播系统以外，还有很多不同功能，不同使用场合的无线通信设备，例如我们家庭使用的用于接收处理图像的电视接收机，公安部门常使用的对讲机，便于随身携带的移动电话（手机），教师上课使用的无线教学扩音器等等。
虽然其外观、体积、功率、传送信息内容差异很大，但组成这些通信设备最基本的电路结构是极为相同或相似的，高频电子技术所研究的正是组成这些通信系统设备的最基本电路。
相关知识一、通信系统的基本组成从发送者到接收者之间信息的传递称为通信。
利用电信号传输信息的系统称通信系统，也称电信系统。
通信系统基本组成可由如图１－２所示方框图表示。
它由输入、输出变换器，发送、接收设备和信道等部分组成。
其各部分的含义如下：图１－２通信系统的基本组成方框图1．信源信源是指需要传送的原始信息。
如语言、音乐、图像、文字等，往往是以机械振动、光强等物理量为载体呈现。
2．输入变换器将信源非电物理量转换为电信号的装置。
如麦克风将机械振动转换为音频电信号；光电管将光图像信号转换为视频电信号。
这些信号频率较低，不便于在信道中传输，常称之为基带信号。
数字通信原理与技术(一)
因此，调制和解调原理是通信原理所包含的最基本的 内容。
注意：一个信息传输系统是模拟式的还是数字式的，不是根据被传输的 信息信号，而是根据信道中传输的信号是模拟的还是数字的来决定。
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第一 章 绪 论
11..11 信信息息与与信信息息传传输输
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第一 章 绪 论
11..11 信信息息与与信信息息传传输输
11..22 通通信信系系统统的的组组成成及及各各部部分分作作用用
11..33 调调制制与与解解调调
11..44 通通信信系系统统的的主主要要性性能能指指标标
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1.2 通信系统的组成及各部分作用
经济性 成本
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一、模拟通信系统性能指标
•有效性 •可靠性
通过有效传输带宽Ｂ来衡量 通过接收端输出信噪比来衡量
有效性：用被传输的信息信号所占用的信道有效传输带 宽来衡量。
同一信息信号，采用的调制方式不同，其占用的有效传 输带宽也不同。调幅方式比调频方式所需要的有效传输带宽 窄，因此调幅的有效性比调频高。
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二、数字通信系统性能指标
1 、 有效性 用数字信号的传输速率来衡量
① 码元速率：每秒钟传送的码元数目。RB 波特（B） RB=1/Tb ，与采用的进制数无关； Tb ：码元间隔
② 信息速率：每秒钟传送的信息量。Rb 比特/秒( bit/s) 与码元采用的进制数N有关。
11..44 通通信信系系统统的的主主要要性性能能指指标标
各种数字无线电系统框图-xjl
[1]从数字无线电到软件无线电 2000[数字通信――>数字无线电，数字化程度更高]从概念上说，数字通信技术从一开始就具备了″数字无线电″的一定特征，因为至少接收机中基带信号的后处理以及发射机中基带信号的预处理是数字化的。
但是，现在″数字无线电″一词更多地被用来描述那些将数字信号处理技术应用于基带信号处理、调制和解调、中频甚至射频信号处理的无线通信系统。
[采用数字无线电技术的通信系统]图１所示为典型的采用数字无线电技术的通信系统。
为简便，我们设原始信息为数据流。
在发射端，输入的数据流在数字信号处理模块被编码、调制后，经Ｄ／Ａ变换器形成中频或射频信号；在接收端，或直接将来自天线的射频信号抽样，或在中频，或在基带将信号抽样为数字信号，而后送至数字信号处理模块分析处理，恢复出原始信息。
当然，为构成一个完整的通信系统，尚需带通滤波器、混频器、射频功放、低噪声放大器以及双工器等部件，这些在图2中已有标识。
以往的概念是，ＦＰＧＡ为系统原型以及小批量试生产时使用，在大规模生产时需转化为ＡＳＩＣ以降低成本。
但随着技术的进步，ＦＰＧＡ的成本已降低到一般可以接受的地步，加上其固有的可重复编程能力，目前出现了ＦＰＧＡ和ＡＳＩＣ并驾齐驱的势头。
【以往的误区】如图２所示，软件无线电的典型结构是一种开放的模块化结构，在物理实现上是一个采用了数字无线电技术的通用硬件平台。
通过实时的软件控制，用户能定义该平台的工作模式，包括工作频带、信号速率、调制方法、多址方式、接口协议、业务种类等。
通过用户的定义，同一个硬件平台能实时地转变为不同技术标准的通信系统；通过软件的升级，在硬件平台不变的前提下，能及时适应某技术标准的最新进展。
可以归纳出，软件无线电最突出的特点就是开放性和可编程性。
理论上说，具备软件无线电特点的无线通信系统并不一定是完全数字化的系统，只要系统的功能是可由软件定制的，亦即构成该系统的各个模块可编程，即使模块内部的某些结构暂时未数字化[比如上面的上下变频]，我们也可以认为这是一个符合软件无线电概念的通信系统。
无线通信系统
无线通信系统1. 引言无线通信系统是一种通过无线电波传输信息的通信系统。
它使用无线电频谱中的特定频段来传输语音、数据和图像等信息，实现人与人、设备与设备之间的无线通信。
无线通信系统在现代社会中广泛应用，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
2. 无线通信系统的组成无线通信系统由以下几个组成部分组成：2.1 无线发射机无线发射机是无线通信系统中的核心设备之一。
它负责将待传输的信息转换为无线电信号，并通过天线向空间传播。
无线发射机的设计和技术水平对整个无线通信系统的性能有重要影响。
2.2 无线接收机无线接收机是无线通信系统中的另一个重要设备。
它负责接收从发射机发出的无线电信号，并将其转换回原始的信息。
无线接收机的性能直接影响到接收到的信号的质量和可靠性。
2.3 天线天线是无线通信系统中的关键部件之一。
它负责将发射机或接收机产生的无线电信号转换为电磁波，并向空间传播。
不同类型的无线通信系统使用不同种类的天线，如定向天线、全向天线等。
2.4 信道信道是无线通信系统中信息传输的媒介。
在无线通信系统中，信道通常是无线电信号在空间中传播的路径。
不同的无线通信系统使用不同的信道技术，如频分复用、时分复用等。
2.5 控制器控制器是无线通信系统中的一个重要组成部分。
它负责管理并控制整个无线通信系统的运行。
控制器可以监测和管理无线通信系统中的各种设备，如发射机、接收机、天线等。
3. 无线通信系统的应用3.1 移动通信移动通信是无线通信系统的重要应用之一。
它通过将无线电信号发送到移动设备，实现人与人之间的语音和数据传输。
现代移动通信系统包括蜂窝网络、卫星通信等。
3.2 无线局域网无线局域网是无线通信系统的另一个重要应用。
它使用无线电信号在有限区域内实现设备之间的通信。
无线局域网通常用于家庭、办公室等场所提供无线上网服务。
3.3 卫星通信卫星通信是一种通过卫星进行通信的无线通信系统。
它将信号发送到卫星上，再由卫星转发到目标地区。
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三、数字微波的使用与发展简况
数字微波通信起步于20世纪50年代，经过了20多年的历史，直到70年代初，才造成小容量、低频段的数字微波通信系统。
70年代末得到了迅速发展，并形成了一个完整的
技术系统。
从实用化的70年代算起至今的30年中，调制方式由(2PSK)的相移键控，发展到(1024QAM)的正交调幅方式，其频谱利用率大大提高。
目前由于新的调制方式及频带压缩技术的使用，已使数字微波的频谱利用率大大提高。
传输一路码流为64kb/s的数字电话，已能被压缩到与一路模拟电话(带宽4KHz)所占用的信道频谱利用率相当。
进入90年代后，出现了基于SDH的数字微波通信系统。
数字微波具有建站快、成本低、不须铺设线路的特点，尤其适合于紧急通信、临时通信、无线接入等用途。
四、数字微波通信系统的组成
一条数字微波通信线路由两端的终端站和若干个中间站构成。
如图所示。
站
中间站
终端站终端站
天线馈线系统天线馈线系统
甲地乙地
图数字微波通信系统方框图
下面以微波通信用于长途电话传输时，系统的简单工作原理为例加以说明。
电话机相当于甲地的用户终端(即信源)，人们讲话的声音通过电话机送话器的声/电转换作用，变成电信号，再经过市内电话局的交换机，将电信号送到甲地的长途电话局或微波端站。
经时分复用设备完成信源编码和信道编码，并在微波信道机(包括调制机和微波发信机上完成调制、变频和放大作用。
微波已调波信号经过中继站转发，到达乙地的长途电话局或微波端站。
乙地(收端)方框图中与甲地对应的设备，其功能与作用正好相反。
而用户终端(信宿)是电话机的受话器，并完成电/声转换。
五、馈线系统
馈线系统的作用是有效地馈送微波信号能量；当多波道共用天线时，还具有
发端汇合、收端分离各波道微波信号的功能。
馈线系统由馈线、阻抗变换器、极化分离器和波道滤波器等组成，要求其传输衰减小、阻抗匹配好、收发信隔离度高，以及经济耐用、便于运输和安装调整。
微波通信系统中的馈线有同轴电缆型和波导型两种型式，如图5-10所示。
一般在分米波波段(2GHz)，采用同轴电缆馈线，在厘米波波段(4GHz以上频段)因同轴电缆损耗较大，故采用波导馈线，波导馈线系统又分为圆波导馈线系统和矩形波导馈线系统。
因为圆波导馈线系统可以传输互相正交的两种极化波，所以与双极化天线连接时，只要一根圆波导馈线即可。
射器
接发信机
至收信机
器
矩形波导58×25～58×10 mm
(a)(b)
六、卫星通信技术
卫星通信是在微波中继通信的基础上发展起来的。
它是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个或多个地面站之间的通信。
卫星通信具有传输距离远、覆盖面积大、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强等优点。
一颗通信卫星总通信容量可实现上万路双向电话和十几路彩色电视的传输。
卫星通信工作在微波波段，与地面的微波接力通信类似，卫星通信则利用高空卫星进行接力通信。
高轨道通信卫星是运行在赤道上空约36000km的同步卫星。
位于印度洋、大西洋、太平洋上空的三颗同步卫星，基本可覆盖全球。
但因卫星的高度太高，故要求地面站发射机有强大的发射功率，接收灵敏度要高，天线增益要高。
低轨道通信卫星是运行在500～1500km上空的非同步卫星，一般采用多颗小型卫星组成一个星型网。
若能做到在世界任何地方的上空都能看到其中一颗卫星，则通过星际通信可覆盖全球。
低轨道通信卫星主要用于移动通信和全球定位系统(GPS)。
七、卫星通信概述
（一）卫星通信的发展
卫星通信是现代通信技术、航空航天技术、计算机技术结合的重要成果。
近
30年来，卫星通信在国际通信、国内通信、国防、移动通信以及广播电视等领域，得到了广泛应用。
卫星通信之所以成为强有力的现代通信手段之一，是因为它具有频带宽、容量大、适于多种业务、覆盖能力强、性能稳定、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等特点。
1963年7月到1964年8月，美国宇航局(NASA)先后发射3颗“SYNCOM”卫星，第1颗未能进入预定轨道，第2颗进入周期为24小时的倾斜轨道，第3颗进入静止同步轨道，成为世界上第1颗实验性静止卫星，并利用它在1964年向美国成功转播了在日本举行的奥林匹克运动会实况。
1965年4月，“国际卫星通信组织”把第一代“国际通信卫星”(I NTERLSAT-I，简记为IS-I，原名“晨鸟”)射入地球同步轨道开始，卫星通信正式进入商用阶段，提供国际通信业务。
到目前为止，国际通信卫星已经发展到第三代卫星，卫星通信的容量越来越大。
卫星通信用于移动通信始于1976年，国际海事卫星组织利用“国际海事卫星”为海上船只提供话音业务，到目前为止，已经有多个全球性的移动卫星通信系统提供商业应用，人类已经能实现全球个人移动通信的目标。