1.4 无线电波波段的划分和无线电波的传播 1.4.1 无线电波波段的划分
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无线电波的发射与接收
第一章无线电波的发射与接收我们在物理学的学习中知道，通有交流电的导线，会在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又能在它周围引起变化的电场，而变化的电场还将在它周围更远的空间引起变化的磁场。
这种不断交替变化，由近及远传播的电磁场就叫电磁波。
无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。
无线电广播、电视广播都是利用无线电波进行传播信号的。
现代通讯离不开无线电波。
本章将介绍无线电波的波长、频率、波段划分，以及它的发射与接收。
第一节无线电波的波长、频率与波段划分一、无线电波波段的划分表1-1无线电波波段的划分理论和实验都可以证明，无线电波在真空中的传播速度跟实验测得的光速相等，即C=3.0×108m/s无线电波在一个振荡周期T内传播的距离叫做波长。
波长、频率和无线电波传播速度c的关系为λ=c/f式中：λ一无线电波的波长，单位m ；c一无线电波的传播速度，单位m/s;f一无线电波的频率，单位HZ无线电波的波长从不到一毫米到几十千米（频率范围由几十千赫到几十万兆赫）。
通常根据波长〔频率）把无线电波划分成几个波段，如表1-1所示。
二、无线电波的传播无线电波是横波，即电场和磁场的方向都跟波的传播方向垂直。
在无线电波中各处的电场强度和磁感应强度的方向也总是互相垂直的，如图1-1所示。
不同波长的电磁波，传播特性不相同；其传播方式大致可分为地波、天波和空间波三种形式。
(一）地波沿地球表面空间向外传播的无线电波叫地波，如图1-2(a)所示。
波具有衍射特性，当无线电波的波长大于或相当于山坡、建筑物等障碍物的尺寸时，它可以绕过障碍物继续向前传播。
地球是导体，地波沿地面传播时，地球表面因电磁感应而产生感应电流，因此要消耗能量，并且能量损耗随频率升高而增大。
考虑到能量损失，只有中、长波才利用地波方式传播。
由于地波传播稳定可靠，在超远程无线电通讯和导航等方面多采用中长波。
图1-1无线电波传播示意图(二)天波依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波，如图1-2(b〕所示。
通信电子线路
j (Cb 'e Cb 'c ) g b 'e
jrb 'e (C b 'e C b 'c ) 1
Y参数均为容性参数，为了今后分析电路方便，我们将Y参数记为：
Yie
Ib U be
U c e 0
g ie jC ie
Ib Yre g re jC re ce U be 0 U Ic Y fe gm U c e 0 be U Ic Yoe goe jC oe ce Ube 0 U
Q(
0 0 0 ) Q( )( ) 0 0 因 为 0 2， 令－ 0＝ ， f 则＝2Q 2Q ， 其 中 是 失 谐 量 0 f0
二、并联谐振回路
二、并联谐振回路
1、基本概念： LC理想，g0 是L和C的损耗之 和。
N 23 接入系数： n N 13
部分的
C1 接入系数： n C1 C 2
折算到全部 增减关系 电压 × 1/n 增大 （因为n<1） 电流 ×n 减小 电阻 × 1/n2 增大 电导 × n2 减小 电容 × n2 减小 其中，电阻、电导、电容的折算关系，可以从阻抗和导纳的角度去理 解。 阻抗 × 1/n2 增大 导纳 × n2 减小
_
（b）
Y参数等效电路
三极管的二端口模型
注意：各Y参数的意义及表达式。
三点结论： 1)Y参数与静态工作点有关，在这点上与H参数一样； 2)Y参数与三极管的工作频率有关。在下一章将要讨论的小信号谐振放大器 中，由于电路的通频带很窄，三极管的工作频率被局限在一个较小的范围内， Y参数在此可以近似看成常数； 3)如果工作频率对三极管来讲不是特别高，即满足：
无线通信基础PPT课件PPT47页
1.3.2 语音编码（信源编码）
第 35
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
混合编码： 在混合编码的信号中，既含有若干语音特征参量信息又
含有部分波形编码信息。
规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、矢量和激 励线性预测编码（VSELP）等属于混合编码。在数字移 动通信中得到了广泛应用。
X 第36页，共47页。
X 第25页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 25
页
1、通信系统与通信网
（2）数字通信系统
数字调制和解调：数字调制把数字基带信号的频谱从低
频搬到高频，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解 调是在接收端恢复数字基带信号。
同步与数字复接：同步使收、发两端的信号在时间上保持
步调一致。数字复接是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输 容量，提高传输效率。
式中， ma＝Um为U调cm幅度
X 第16页，共47页。
1.2.1 幅度调制
第 16
页
1、双边带调幅（AM）
Ucm
1/2ma Ucm
1/2ma Ucm
c
c c
（c）
单音调制的双边带调幅波（AM）的波形与频谱
X 第17页，共47页。
1.2.1 幅度调制
第 17
页
2、单边带调制（SSB）
(a)话音信号频谱
X 第26页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 26
页
1、通信系统与通信网
（3）通信网
双向、多点通信
X 第27页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 27
页
2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量
无线电导航设备讲解
3、指点信标系统
过内、中、外台时，相应的灯（白色、琥珀色、蓝 色）燃亮，同时出现对应的音频信号（3000HZ、 1300HZ 、400HZ），以便于飞行员判断着陆飞机离跑道 头预定点（内、中、外指点标台上空）的距离。
为了满足进场和航路两种情况下使用的要求，飞机 上设置有高-低灵敏度控制开关，以控制接收机灵敏度， 便于判断过台时机。一般情况下，指点标灵敏度控制开 关置于低位（L）
有的航向信标台天线发射双向辐射场，既提供跑道 方向的辐射场，又提供跑道反方向的辐射场。若ILS指 示器上无反航道电门，用基本的航道偏离指示器（CDI） 指示，当飞机沿正航道进近时，CDI指示偏右，表示航 向道在飞机右侧；当飞机沿ILS反航道进近时，CDI指 示偏右，表示航向道在飞机的左侧。
2、下滑信标的工作原理
小结
仪表着陆系统的地面设备包括提供横向指引的航向 信标台（LOC）、提供垂直指引的下滑信标台（GS）和 提供距离指引的指点信标台（MB）。HSI和ADI上将显 示偏离情况。
航向信标台工作频率范围为108-112MHZ，且小数 点第一位为奇数。
航向信标台天线产生的辐射场在通过跑道中心延长 线的垂直平面内，形成航向面或称航向道。有的航向信 标台天线发射双向辐射场，既提供跑道方向的辐射场， 又提供跑道反方向的辐射场。
所需的天线比长波要小，发射设备也较 为简单
3.短波
短波传播的主要特点是：地波衰减快，天 波不稳定。但其能以较小功率获得较远的传 播距离 。 主要以天波传播。
4.超短波
它主要以空间波进行传播，其有效传播 距离一般限于视线范围。
传播受天电干扰小，其信号较稳定；频 带很宽，可以容纳大量的电台；容易获 得高增益的方向性天线 。
VOR的机载设备包括天线、控制盒、接收机和指示 器。通过机上的预选航道选择器可选择一条要飞的方位 线，即预选航道。
无线电发送设备的组成及其基本原理
采用调制发射方式的原因是多方面的，但至少在以下两 方面是最基本的。其一是与无线电波有效辐射的条件有关， 其二是为了满足“多路复用”的需要。
第1章 绪论
由电磁场理论知，只有当天线的尺寸与被辐射信号的波
长相比拟时(波长l的1/10～1)，信号才能被有效地辐射出去。 对于频率f为20 Hz～20 kHz的音频信号，由l =C/f知(C 速，C=3×108* m/s)，相应的波长l为15 000～15 km，若采用 l /4天线，则天线长度至少应在3.75 km以上。显然，这是不
3) 振幅调制电路的基本功能是将调制信号对高频载波进行
第1章 绪论 (1) 振幅调制基本原理。 振幅调制通常称为调幅，其原理图如图1-3所示。
图1-3 调幅原理图
第1章 绪论
设输入调幅电路载波信号数学表达式为
uc (t)=Ucmcosωct 其中，Ucm为载波振幅；ωc
通常，调制信号是一个复杂的信号，但为分析问题方便，
第1章 绪论
本章要点 · ·无线电发送、 ·
本章难点 · ·无线电接收设备的构成及原理分析
第1章 绪论
1.1 通信系统的组成及原理
无线电的发明起源于电磁学的发展。19世纪60年代，麦 克斯韦总结库仑、安培、法拉第等人的研究工作之后，提出 了电磁波的概念。1887年，赫兹成功地在导线中激起高频电 流，在导线周围测出电磁场，验证了电磁场的存在。1896年 3月，苏联物理学家波波夫在莫斯科首次进行世界上第一次 无线电电报的发射和接收试验。1901年，意大利科学家马可 尼首次完成了横渡大西洋的无线电通信。此后无线电电子技 术获得迅速发展，其应用领域也不断扩大，但是到现在信息 传输和处理仍是其主要的应用领域。
常用单一频率余弦信号为例，进行讨论。调制信号的数学表
第1章 绪论
由电磁场理论知，只有当天线的尺寸与被辐射信号的波
长相比拟时(波长l的1/10～1)，信号才能被有效地辐射出去。 对于频率f为20 Hz～20 kHz的音频信号，由l =C/f知(C 速，C=3×108* m/s)，相应的波长l为15 000～15 km，若采用 l /4天线，则天线长度至少应在3.75 km以上。显然，这是不
3) 振幅调制电路的基本功能是将调制信号对高频载波进行
第1章 绪论 (1) 振幅调制基本原理。 振幅调制通常称为调幅，其原理图如图1-3所示。
图1-3 调幅原理图
第1章 绪论
设输入调幅电路载波信号数学表达式为
uc (t)=Ucmcosωct 其中，Ucm为载波振幅；ωc
通常，调制信号是一个复杂的信号，但为分析问题方便，
第1章 绪论
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本章难点 · ·无线电接收设备的构成及原理分析
第1章 绪论
1.1 通信系统的组成及原理
无线电的发明起源于电磁学的发展。19世纪60年代，麦 克斯韦总结库仑、安培、法拉第等人的研究工作之后，提出 了电磁波的概念。1887年，赫兹成功地在导线中激起高频电 流，在导线周围测出电磁场，验证了电磁场的存在。1896年 3月，苏联物理学家波波夫在莫斯科首次进行世界上第一次 无线电电报的发射和接收试验。1901年，意大利科学家马可 尼首次完成了横渡大西洋的无线电通信。此后无线电电子技 术获得迅速发展，其应用领域也不断扩大，但是到现在信息 传输和处理仍是其主要的应用领域。
常用单一频率余弦信号为例，进行讨论。调制信号的数学表
无线电波的划分
无线电波的划分段号频带名称频率范围波段名称波长范围1 极低频3-30Hz 极长波 100kkm-10kkm2 超低频30-300Hz 超长波 10kkm-1kkm3 特低频300-3000Hz 特长波 1000km-100km4 甚低频VLF3-30KHz 甚长波 100k-10km5 低频LF 30-300KHz 长波 10k-1km6 中频MF300-3000KHz 中波 1000-100m7 高频HF3-30MHz 短波 100-10m8 甚高频VHF 30-300MHz 米波 10-1m9 特高频UHF 300-3000MHz 分米波 100-10cm(9-12属微波)10 超高频SHF 3-30GHz 厘米波 10-1cm11 极高频EHF 30-300GHz 毫米波 10-1mm12至高频300-3000GHz 丝米波 1-0.1mm广义的电磁波范围波长(cm) 频率(Hz) 波数(1/cm) 无线电波＞30 ＜109＜0.03微波 30～0.1 1×109～3×1011 0.03～10远红外 0.1～5×10-3 3×1011～6×1012 10～200中红外 6×10-3～2.5×10-4 6×1012～1.2×1014 200～4000近红外 2.5×10-4～7.8×10-5 1.2×1014～3.8×1014 40000～12800 可见光 7.8×10-5～3.8×10-5 3.8×1014～7.9×1014 12800～26300 近紫外线 3.8×10-5～2×10-5 7.9×1014～1.5×1015 26300～50000 远紫外 2×10-5～10-6 1.5×1015～3×1016 50000～106χ射线 10-6～10-8 3×1017～3×1019 106～108γ射线＜10-8＞3×1019＞108注：可见光的波长范围在0.77～0.39微米之间。
无线电波传播特性与频段的划分
1.3 无线电管理
（3）排他性 当某个频段被人占用以后，同一时间，同一区域 的其他人就不能再使用这个频段，两个通信系统同 时使用相同的频段将造成严重的干扰。因此，从管 理的角度来看，频率资源的使用具有排他性，即一 个部门（个人）使用以后，另一个部门（个人）就 不能同时使用这一资源。这种矛盾也必须通过管理 来解决。
2、介质对无线电波传播的影响 (1)金属对于无线电波的屏蔽作用
金属是良导体，电磁波在金属中传播时会感应 出传导电流，这一电流在金属中流动时发热，电 磁波能量转化为热能，无线电波很快衰减。因此， 无线电波不能在金属等良导体介质中传播。根据 这个道理，用金属板围成一个密闭的房间，外面 的无线电信号就无法进入这个房间，这表明金属 对于无线电波有屏蔽作用。
天 波 传 播
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (4)散射传播 :包括对流层散射传播和电离层散射传播两种模
式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (5)地空传播:穿透电离层的直射传播模式称为地空传播 模式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性
无线电波传播特性与频段的划分
1.3 无线电管理
（2）微功率无线电设备研制 研制微功率无线电设备须按国家无线电管理机构 发布的《研制无线电发射设备的管理规定》办理有 关手续。 （3）微功率无线电设备的生产和进口 生产、进口微功率无线电设备须按国家无线电管 理机构发布的《进口无线电发射设备的管理定》、 《生产无线电发射设备的管理规定》办理有关手 续。所生产的产品性能指标须符合本规定的要求， 不符合要求的产品不得出厂。波传播
地 波 传 播
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (2)空间波传播 :一部分直接由发射天线传向接收天线;另一
（3）排他性 当某个频段被人占用以后，同一时间，同一区域 的其他人就不能再使用这个频段，两个通信系统同 时使用相同的频段将造成严重的干扰。因此，从管 理的角度来看，频率资源的使用具有排他性，即一 个部门（个人）使用以后，另一个部门（个人）就 不能同时使用这一资源。这种矛盾也必须通过管理 来解决。
2、介质对无线电波传播的影响 (1)金属对于无线电波的屏蔽作用
金属是良导体，电磁波在金属中传播时会感应 出传导电流，这一电流在金属中流动时发热，电 磁波能量转化为热能，无线电波很快衰减。因此， 无线电波不能在金属等良导体介质中传播。根据 这个道理，用金属板围成一个密闭的房间，外面 的无线电信号就无法进入这个房间，这表明金属 对于无线电波有屏蔽作用。
天 波 传 播
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (4)散射传播 :包括对流层散射传播和电离层散射传播两种模
式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (5)地空传播:穿透电离层的直射传播模式称为地空传播 模式
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性
无线电波传播特性与频段的划分
1.3 无线电管理
（2）微功率无线电设备研制 研制微功率无线电设备须按国家无线电管理机构 发布的《研制无线电发射设备的管理规定》办理有 关手续。 （3）微功率无线电设备的生产和进口 生产、进口微功率无线电设备须按国家无线电管 理机构发布的《进口无线电发射设备的管理定》、 《生产无线电发射设备的管理规定》办理有关手 续。所生产的产品性能指标须符合本规定的要求， 不符合要求的产品不得出厂。波传播
地 波 传 播
无线电波传播特性与频段的划分
1.2 无线电波的传播特性 (2)空间波传播 :一部分直接由发射天线传向接收天线;另一
无线电知识培训
补充说明欧洲同美国对于频段的要求： 1. 在输出到欧洲产品时，尽量使用 ISM 频段，归纳如下： 26.975-27.283MHZ； 40.66-40.7MHZ； 433.05-434.79MHZ； 2.4GHZ-2.4835GHZ； 2.446-2.4835GHZ（法国）； 5.725GHZ-5.875GHZ； 24G-24.25GHZ；
GHZ 4.5-5.15 5.35-5.46 7.25-7.75 8.025-8.5 9.0-9.2 9.3-9.5 10.6-12.7 13.25-13.4 14.47-14.5 15.35-16.2 17.7-21.4 22.01-23.12 23.6-24.0 31.2-31.8 36.43-36.5 38.6G以上
• •
2. 除非特殊用途，在美国禁止使用以下频段的产品：
•
• • • • • • • • • • • • • • • • •
MHZ
0.090-0.110 0.495-0.505 2.1735-2.1905 4.125-4.128 4.17725-4.1775 4.20725-4.20775 6.215-6.218 6.26775-6.26825 6.31175-6.31225 8.291-8.294 8.362-8.336 8.37625-8.38675 8.41425-8.41475 12.29- 12.293 12.51975-12.52025 12.57675-12.57725 12.36-13.41
• •
2.2.3 组成原理： 由64位的工厂代码同28位的编码器序列号经过滚动码密钥生成算法产生一个64 位的密钥，再由此密钥同16位的同步码再经过滚动码 的加密算法产生一个32位的 滚动码数据，连同序列号同按键信息一起发射。如下图：
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(1-1)
第1章 绪论
其中，Ka为与调幅电路有关的系数； ma
Ka U Ωm U cm
为调幅
系数，通常小于1; Ucm (1+ma cosΩt) 为调幅波的瞬时振幅。 可见uAM (t)的瞬时振幅随uΩ(t) 利用三角函数变换，将(1-1)式展开，得
1 1 uAM (t ) U cmcosct maU cmcos(c )t maU cmcos(c )t 2 2
(1-2)
第1章 绪论
可见，单一频率调幅波由三个频率成分的信号叠加而成， 即载频、上边频、下边频三个频率分量，其频谱如图1-4所示。
第1章 绪论
图1-4 调制信号、载波及调幅波的频谱
第1章 绪论
由图1-4可见，调幅过程的实质就是将调制信号uΩ (t)的 频谱搬移到载频两侧的过程。复杂调制信号的调幅过程也是 如此。
第1章 绪论
用电信号（或光信号）传输信息的系统称为通信系统。 其基本组成如图1-1所示，它由信号源、发送设备、传输信道、 接收设备和终端装置组成。
第1章 绪论
图1-1 通信系统的组成
第1章 绪论
信号源就是信息的来源，它有不同的形式，如语言、音 发送设备将要传输的信号转换为对应的电信号(称为基带 信号)，再进行处理并以足够的功率送入传输信道，以实现信 传输信道是信号传输的通道，又称传输媒介，常有无线
常用单一频率余弦信号为例，进行讨论。调制信号的数学表
达式为uΩ (t)=UΩmcosΩt 根据调幅定义，uΩ (t)对uc (t)进行调幅后，输出调幅波的 一般表达式为
U Ωm uAM (t ) U cm K aU Ωmcos Ω t cosct U cm 1 K a U cost cosct cm U cm 1 ma cost cosct
通常，主振器是由石英晶体振荡器构成，优点是能产生 波形好、频率极其稳定的正弦波信号； 缺点是振荡频率不高， 利用高频放大器及倍频器，进行倍频及放大，得到频率较高 的高频正弦波(即载波)。在一些特殊电子系统，载波也采用 其他一些波形，如三角波、方波等。
第1章 绪论
2) 调制信号产生电路由话筒和低频放大器组成。话筒的功 能是将声音转换成微弱的音频电信号，再经低频放大器，产
第1章 绪论
由电磁场理论知，只有当天线的尺寸与被辐射信号的波 长相比拟时(波长l的1/10～1)，信号才能被有效地辐射出去。 对于频率f为20 Hz～20 kHz的音频信号，由l =C/f知(C 速，C=3×108* m/s)，相应的波长l为15 000～15 km，若采用
l /4天线，则天线长度至少应在3.75 km以上。显然，这是不
成与基本原理。
第1章 绪论
1.2 无线电发送设备的组成及其基本原理
无线电调幅广播发射机的构成框图如图1-2所示，主要由 载波信号产生电路、调制信号产生电路、振幅调制电路及发
第1章 绪论
图1-2 调幅广播发射机的构成框图
第1章 绪论
1)
载波信号产生电路主要由高频振荡器(又称主振器)、高
频放大器及倍频器组成，其基本功能是产生高频大功率的正
fc1上，语言信号调在fc2上，在接收机中，通过选台，分别接
综合上述，基于上述两点使目前所有的无线通信、无线
广播和电视广播均毫无例外地采用调制发射方式。
可能实现的。采用调制就可以把低频调制信号调制在高频载 波上，从而易于实现电信号的有效传输。
第1章 绪论
不同电台可以采用不同频带的高频电磁波，以避免相互
之间的干扰，满足多路复用。例如，有一组音乐信号和一组
语言信号要同时播出，若将这两组信号同时向空间辐射，则 这两组信号的频谱就会发生混叠现象。当接收机收到这类信 号，无法将其彼此分开，在扬声器中同时发出音乐声与讲话 声，显然这不符合实际要求。若采用调制，音乐信号调在
3) 振幅调制电路的基本功能是将调制信号对高频载波进行
第1章 绪论
(1) 振幅调制基本原理。
振幅调制通常称为调幅，其原理图如图1-3所示。
图1-3 调幅原理图
第1章 绪论
设输入调幅电路载波信号数学表达式为
uc (t)=Ucmcosωct
其中，Ucm为载波振幅；ωc 通常，调制信号是一个复杂的信号，但为分析问题方便，
无线电的发明起源于电磁学的发展。19世纪60年代，麦 克斯韦总结库仑、安培、法拉第等人的研究工作之后，提出
了电磁波的概念。1887年，赫兹成功地在导线中激起高频电
流，在导线周围测出电磁场，验证了电磁场的存在。1896年 3月，苏联物理学家波波夫在莫斯科首次进行世界上第一次 无线电电报的发射和接收试验。1901年，意大利科学家马可 尼首次完成了横渡大西洋的无线电通信。此后无线电电子技 术获得迅速发展，其应用领域也不断扩大，但是到现在信息 传输和处理仍是其主要的应用领域。
第1章 绪论
1.1 通信系统的组成及原理
1.2 无线电发送设备的组成及其基本原理
1.3 无线电接收设备的组成及其基本原理 1.4 无线电波波段的划分和无线电波的传播 小结 习题
第1章 绪论
本章要点
·
·无线电发送、
·
本章难点 · ·无线电接收设备的构成及原理分析
第1章 绪论
1.1 通信系统的组成及原理
第1章 绪论
(2) 采用调制发射的原因。
在无线电通信系统中，电信号是通过无线以电磁波的形
式向空间辐射传输的。目前，几乎所有的无线电发射机都采
用调制发射方式，即把调制信号(代表要传输的信息)调制在
高频载波上，然后由天线辐射出去。那么，为什么要采用调
采用调制发射方式的原因是多方面的，但至少在以下两 方面是最基本的。其一是与无线电波有效辐射的条件有关， 其二是为了满足“多路复用”的需要。
信道和有线信道。无线信道常用自由空间，有线信道常用电
缆、光导纤维等。 接收设备把传输信道传过来的已调信号取出并进行处理，
第1章 绪论
总之，经过一个完整的通信系统，最终完成信号的传输。 通信系统有多种，常分为有线通信系统和无线通信系统； 模拟通信系统和数字通信系统。 无线电广播系统是无线通信系统的典型应用之一，我们 以无线电调幅广播为例，简要说明发送设备、接收设备的组