第2章-现代短波通信解析说课材料

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九年级物理下册《现代通信》教案、教学设计

九年级物理下册《现代通信》教案、教学设计
3.实践活动的安排
-安排课内外实践活动,如参观通信设施、开展小制作等,让学生在实践中感受通信技术的魅力。
-鼓励学生参与科学探究项目,如学校科技节、物理竞赛等,提升他们的创新能力和实践能力。
4.持续反馈和个性化指导
-建立持续的学习反馈机制,通过作业、测验和课堂表现等方式,及时了解学生的学习进度,针对性地给予指导。
九年级物理下册《现代通信》教案、教源自设计一、教学目标(一)知识与技能
1.了解现代通信的发展历程,理解通信技术的基本原理,包括电磁波传播、信号调制与解调等。
2.熟悉电话、无线电广播、电视、移动通信、卫星通信等常见通信方式的原理及特点。
3.学会使用示波器、信号发生器等实验仪器进行通信实验,并能分析实验现象。
因此,在本章节的教学过程中,教师应结合学生的实际情况,采用生动有趣的教学方法,激发学生的学习兴趣,帮助他们深入理解通信原理,提高实践能力,培养正确的价值观。同时,注重培养学生的创新意识和科学精神,为他们的未来发展奠定坚实基础。
三、教学重难点和教学设想
(一)教学重难点
1.重难点一:通信原理的理解与应用
4.掌握现代通信技术在生活中的应用,能运用所学的知识解决实际问题。
5.培养学生的科学思维能力和创新能力,提高学生对物理学科的兴趣。
(二)过程与方法
在教学过程中,采用以下方法使学生掌握知识与技能:
1.通过问题驱动的教学方法,引导学生主动探究现代通信技术的基本原理。
2.利用案例分析、讨论等形式,帮助学生了解各种通信方式在实际生活中的应用。
-学生需要理解电磁波传播、信号调制与解调等通信原理,并能将这些原理与实际通信技术相结合,分析实际问题。
-教学设想:通过生动的动画演示、实验操作和案例解析,帮助学生形象地理解抽象的通信原理,提高他们的理论联系实际的能力。

短波和超短波通信系统

短波和超短波通信系统

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(二)短波在电离层中的传播特性
1.最高可用频率(MUF) 2.传输模式 3.多经传播 4.衰落 5.相位起伏(多普勒频移) 6.静区
7.昼夜间信号差别
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(二)短波在电离层中的传播特性
4.衰落 短波在电离层传播过程中, 由于多径传播等原因,使接收端 的信号出现叠加(干涉),接收 信号的强度出现忽大忽小的随机 起伏,称为衰落。多径干涉是引 起衰落的主要原因,此外电离层 特性的变化等因素也会引起衰落。
传播而言的。若电波按多跳模式传播,则总频移值按下式
计算:
ftotnf
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5.相位起伏(多普勒频移)
ftotnf
式中,n为跳数;△f为单跳多普勒频移; △ftot为总频移值。
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(二)短波在电离层中的传播特性
6.静区 由天波的反射原理可知,入射角越小,反射线达到的 地点距发射点越近。当入射角小到一定值时,电波就有可 能穿透电离层而无反射。天线发射的同一频率的电波一般 不是一条射线,而是一簇波束,在此波束中由于入射角度 不同,有的反射的远,有的反射的近,有的穿透电离层而 无反射。很显然,电波的最近反射点至发射点之间是没有 反射电波的,这种现象称为天波的越距。
克服昼夜间接受差别大的方法可以采用先进的实时选 频技术来克服。
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一、短波信道和超短波信道的特性
(一)短波和超短波传播的形式 (二)短波在电离层中的传播特性 (三)改进无线传输质量的主要措施
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一、短波信道和超短波信道的特性
(三)改进无线传输质量的主要措施

短波通信原理[课件资料]

短波通信原理[课件资料]

短波通信原理尽管当前新型无线电通信系统不断涌现,短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视,不仅没有被淘太,还在快速发展。

其原因主要有三:一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段,一但发生战争或灾害,各种通信网络都可能受到破坏,卫星也可能受到攻击。

无论哪种通信方式,其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比;二、在山区、戈壁、海洋等地区,超短波覆盖不到,主要依靠短波;三、与卫星通信相比,短波通信不用支付话费,运行成本低。

近年来,短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。

这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。

用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。

这里简要介绍短波通信的一般概念,优化短波通信的经验,以及一些热门的新技术。

1、短波通信的一般原理1.1.无线电波传播无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。

无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。

根据电磁波传播的特性,又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段,其中:超长波的波长为100,000米~10,000米,频率3~30千赫;长波的波长为10,000米~1,000米,频率30~300千赫;中波的波长为1,000米~100米,频率300千赫~1.6兆赫;短波的波长为100米~10米,频率为1.6~30兆赫;超短波的波长为10米~1毫米,频率为30~300,000兆赫(注:波长在1米以下的超短波又称为微波)。

频率与波长的关系为:频率=光速/波长。

电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中,由于反射、折射、散射及绕射,其传播方向经历各种变化,由于扩散和媒介质的吸收,其场强不断减弱。

为使接收点有足够的场强,必须掌握电波传播的途径、特点和规律,才能达到良好的通信效果。

常见的传播方式有:地波(地表面波)传播沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波,简称地波。

现代短波通信解析PPT学习教案

现代短波通信解析PPT学习教案
天波的入射角应选择在保证电波能返回地面但又 不被吸收的范围内。
缩小寂静区的办法:选用高仰角天线减小电波到 达电离层的入射角,同时选用较低的工作频率,使 射线在入射角较小时电波不至于穿透电离层。
地面波和天波均不能到达的区域
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.2 最高可用频率(MUF)
2.6 短波扩频与跳频通信
现代短波通信解析
会计学
Байду номын сангаас
1
第2章 现代短波通信
2.1 概述
短波通信的优点: •可用低廉的成本实现远距离通信; •通信设备体积小,可方便地改变工作频率; •短波电台临时组网方便、迅速,具有很大的灵活性 。短波通信的缺点: •可供使用的频段窄,通信容量小; •信道条件差(是一种变参色散信道); •大气和工业无线电噪声干扰严重。
2.2.3 多径传播问题
( a)
( b)
( c)
( d)
(a)为天波和地波构成的多径; (b)为天波的单跳模式和多跳模式构成的多径; (c)为电离层不同分层的反射构成的多径; (d)为电离层的漫射构成的多径。
多径传播将带来的问题:信号的延时和信号的衰落 。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
最高可用频率:指在实际传播中能被电离层反射 回地面的电波的最高频率。 临界频率 f v:对应于电离层各分层的电子密度,都存 在一个相应的最高频率 ,fv在此频率的电波垂直入射 (θ0=0)到电离层时,将被该分层反射,而高于此 频率的电波将穿出该分层。
Fmu :入射角为θ0(θ0>0º)时的最高可用频率。
2.4 短波数据通信技术
➢短波通信原来主要用于话音通信,但各类数据信息 包括数字传真、慢扫描图像和计算机等各类数据终 端的数据,也希望能在短波信道上传输。

短波通信系统课件

短波通信系统课件

发射机输出的电信号通过馈线传输到天线,然后由天线辐射到空间中。
接收机
接收机是短波通信系统中的另 一重要组成部分,负责接收空 间中的电信号并将其还原为原 始信息。
它通常包括天线、高频放大器、 混频器、解调器和音频放大器 等部分,用于接收和处理电信号。
接收机将天线接收到的电信号 处理后输出,供用户使用。
应急通信是短波通信系统的另一个重 要应用领域。在发生自然灾害、事故 灾难等紧急情况时,由于通信设施可 能受到破坏,因此需要依靠短波通信 系统进行应急通信。
短波通信系统在应急通信中主要用于 各部门之间的协调和信息传递,如消 防、公安、医疗等部门之间的信息传 递和调度,对于保障应急救援工作的 顺利实施具有重要作用。
天线
天线是短波通信系统中用于辐射和接 收电信号的重要设备。
天线的性能对短波通信系统的通信质 量和可靠性有着重要影响。
它通常由金属导线或金属面构成,能 够将电信号转换为电磁波并辐射到空 间中,或者接收空间中的电磁波并将 其转换为电信号。
终端设备
终端设备是短波通信系统中的用 户设备,用于输入和输出信息。
通信距离
通信距离
短波通信系统的通信距离受到多种因素的影 响,如发射功率、天线高度、工作频率、大 气条件等。在理想条件下,短波通信可以达 到数百公里甚至数千公里的距离。
通信质量
通信距离的远近与通信质量有关。在长距离 通信中,信号可能会受到噪声、干扰和多径 效应的影响,导致通信质量下降。为了提高 通信质量,可以采取适当的信号处理和编码 技术。
航海通信
航海通信是短波通信系统的又一个重要应用领域。在航海领域中,由于船舶经常 处于海洋之中,远离陆地,因此需要依靠短波通信系统进行海上通信。
短波通信系统在航海通信中主要用于船舶与岸上控制中心之间的通信,如航行调 度、气象信息传输、紧急情况报告等,对于保障航海安全和航行顺利具有重要意 义。

第二章短波和超短波通信系统2-4

第二章短波和超短波通信系统2-4

2.自动天线耦合器 .
(3)微处理器系统 ) 为自动天线耦合器的核心, 为自动天线耦合器的核心,是由单片机组成的电路系 其作用是根据检测器所提供的信息进行判断、处理, 统,其作用是根据检测器所提供的信息进行判断、处理, 输出一组控制匹配网络的数据,并调整其匹配网络参数, 输出一组控制匹配网络的数据,并调整其匹配网络参数, 判断是否匹配,如未达到匹配目的, 判断是否匹配,如未达到匹配目的,微处理器系统将再输 出一组控制数据进行判断, 出一组控制数据进行判断,直到网络参数满足匹配条件为 在工作频率变化后,应重复上述调谐步骤, 止。在工作频率变化后,应重复上述调谐步骤,对所工作 的频率完成调谐匹配功能。
(1)信道部分 ) 当处于发射状态时
载波 音 频 放 大 调 激励1 激励 混 频 制 1 激励2 激励 混 频 2 线 性 放 大 ALC 控制电路 功 率 放 大
1.主机 .
(1)信道部分 ) 当处于接收状态时, 当处于接收状态时,则将在天线上感应的射频信号加 到选频网络,利用该网络选择出有用信号, 到选频网络,利用该网络选择出有用信号,经射频放大或 直接输入到混频器对射频信号进行频率变换( 直接输入到混频器对射频信号进行频率变换(一般进行两 次混频),将信号搬移到低中频, ),将信号搬移到低中频 次混频),将信号搬移到低中频,然后对低中频信号放大 后进行解调,还原成音频信号, 后进行解调,还原成音频信号,再经音频功放推动扬声器 发声。为了使收信信号输出稳定,发射功率输出平稳, 发声。为了使收信信号输出稳定,发射功率输出平稳,信 道部分一般要加入自动增益控制电路和自动电平调整电路。 道部分一般要加入自动增益控制电路和自动电平调整电路。
(二)短波高速数据传输
2.短波数据传输系统的抗多径和抗衰落的措施 . 在传统的短波数据传输系统中, 在传统的短波数据传输系统中,信道误码率通常是 10-2~10-3的数量级。严重的衰落以及由于多径引起的 的数量级。 码元串扰限制了通信质量的进一步提高。近几年来, 码元串扰限制了通信质量的进一步提高。近几年来,由 于在短波数据传输系统中采用了各种有效的抗衰落和抗 多径(通常是指码元串扰)措施, 多径(通常是指码元串扰)措施,系统的误码率差不多 减少了两个数量级,达到10 目前, 减少了两个数量级,达到 -5~10-6。目前,在短波线 路上广泛采用以下4种抗衰落和抗多径的技术措施 种抗衰落和抗多径的技术措施: 路上广泛采用以下 种抗衰落和抗多径的技术措施:

现代短波通信技术

现代短波通信技术

现代短波通信技术现代短波通信技术现代短波通信技术摘要:本文介绍了无线电短波通信的基本特点,研究了无线电短波通信的发展现状,探讨了无线电短波通信的发展方向。

关键词:短波通信短波技术短波是指波长在100m~10m,频率为3MHz~30MIIz的电磁波,利用短波进行的无线电通信称为短波通信,又称为高频通信。

短波通信是世界各国中、远程通信的主要手段,被广泛应用于军事、外交、气象、商业等部门,用以传送电报、电话、图像、语音广播等信息。

尽管卫星通信出现以后某些短波通信业务被其取代,但是由于无线短波通信设备的抗毁性,无线短波通信在战争期间特别是在中远程军事通信中,仍占有极其重要的地位,所以无线短波通信将与卫星通信长期并存发展。

一、短波通信的特点短波通信可以利用地波传播,但主要是利用天波传播。

天波是靠电离层的反射来传播的,由此决定了短波通信存在以下特点:(1)不需要建立中继站即可实现远距离通信。

电离层对短波吸收少,靠天波传播可以达到很远距离,即使是中小功率的电台,电波也能靠天波传播到很远的地方。

(2)短波通信设备简单、易隐蔽、建设和维护费用低,破坏后容易恢复。

(3)可使用的频段窄,通信容量小。

按照国际规定,每个短波电台占用3.7MHz的频率宽度,而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。

(4)短波的天波信道是变参信道,信号传输稳定性差,衰落现象比较严重。

衰落现象是由于利用天波传播时,接收点收到了由两个或两个以上的途径传来的电波,而反射这些电波的电离层又在不断变化造成的。

尤其是在黄昏和拂晓,电离层正处在急剧变动过程中,衰落现象更为严重。

二、短波通信的现状(一)现代短波信道技术现代短波信道技术主要分为两大类:一类是针对短波变参信道的特点,为了克服短波空间信道的不稳定性对通信质量的影响,提高短波通信,特别是短波数据通信的可靠性和有效性而发展起来的,称之为信道自适应技术。

这一类技术以短波实时选频与频率自适应技术为主体,使短波通信系统能实时地或近实时地选用最佳工作频率,以适应电离层的种种变化同时起克服多径衰落影响和回避邻近电台干扰及其他干扰的作用。

《现代通信技术》课件

《现代通信技术》课件

3
噪声及其度量
了解噪声的来源、种类、度量方法以及
调制技术
4
对无线通信的影响。Fra bibliotek简述调制技术的原理、种类、应用及其 发展趋势。
数字通信技术
光纤通信技术
介绍光纤通信技术的基本原理、组成部分、发展历 程及其优缺点。
网络技术
讲解网络技术,包括网络协议、网络安全、互联网 等等。
移动应用程序
探讨移动应用的发展和趋势,并简要介绍应用程序 设计的基础知识。
移动通信技术
1
CDMA技术
了解 CDMA 技术的基本原理、优缺点以及在通信中的应用。
2
GSM技术
介绍GSM技术的基本原理、组成、是如何实现高质量移动通信的。
3
TD-SCDMA技术
讲解TD-SCDMA技术的基本原理,以及它在移动通信当中的优点。
4
VoLTE技术
简述 VoLTE 技术的基本原理、特点、优势,及其在通信行业中的应用。
课程总结与展望
1 总结
回顾本课件,总结现代通 信技术的特点及其应用按 钮。
2 展望
展望未来,探讨新技术在 通信领域的应用,以及可 能的趋势。
3 感谢
结束语,感谢您收看这个 现代通信技术PPT课件, 希望对您有所帮助。
现代通信技术PPT课件
为大家介绍现代通信技术,包括通信系统基础、数字通信技术、无线通信技 术、移动通信技术,以及光纤通信技术等内容。在本课件中,您将全面了解 现代通信技术并深入了解其工作原理、应用及优缺点。让我们开始吧!
通信系统基础
1
电磁波
介绍电磁波,包括其定义、种类、特性
信道与信道带宽
2
等等。
解释信道和信道带宽的概念及其关系。
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2.4 短波数据通信技术
第 15

2.4.3 分集接收技术
➢分集接收技术是在短波线路上采用的抗衰落和抗多 径的技术措施之一。它的基本思想是:接收端消息 的恢复建立在多重接收的基础上,利用接收到的多 个信号的适当组合来达到提高通信质量和可通率。 ➢分集接收技术包括两个方面的内容: (1)信号的分散传输。 (2)信号的组合。
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2.4 短波数据通信技术
第 14

2.4.2 时频组合调制
➢时频调制的主要优点是它能够抗瑞利衰落。 ➢由于它的一个二进制符号就发送两个不同频率的高 频脉冲,只要选用的频率f1、f2之间有足够大的频差 (>500Hz),这两个频率就具有几乎不相关的衰落特 性,可以达到频率分集的效果。 ➢时频调制可以克服分集接收的一些不足之处,如可 能造成的功率分散、设备复杂度增加等。 ➢另外,如果采用比较好的编码方式,时频调制不仅 可以在抗衰落方面达到分集接收的效果,而且还可 以起到抗码间串扰的作用。
➢抗多径衰落是实现短波数据通信的首要问题,主要 采用了以下几方面的技术:
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2.4 短波数据通信技术
第 11

2.4.1 传输高速数据信号的调制技术
➢在短波通信中,由于多径效应引起了时域扩展,若 不采用专门的时域均衡措施,所能传输的最高码元 速率仅为200波特 (码元宽度为5ms)。 ➢采用专门的调制解调技术以后,可以将数据速率提 高到2400b/s以上,现在主要有并行制和串行制两种 不同的体制。 ➢并行体制的基本思想是把高速的串行信道分割为许 多低速的并行信道,这时在短波电离层信道上已不 再是高速数据传输,而是同时并行发送的低速信道; 在接收端,单边带接收机输出的多路数据信号经并 /串变换后再恢复成高速数据流。
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2.4 短波数据通信技术
第 12

2.4.1 传输高速数据信号的调制技术
➢并行体制由于多频同时发射会导致发射功率分散、 信号平均功率和峰值功率比低等缺点,但是技术成 熟,成本低,具有较高的性能价格比。 ➢串行体制的特点是在一个话路带宽内采用单载波串 行发送高速数据信号,因此提高了高频发射机的功 率利用率,克服了并行体制功率发散的缺点。由于 串行体制采用了高效的自适应均衡、序列检测和信 道估值等综合技术,从根本上克服了由于多径传播 和信道畸变所引起的码间串扰。 ➢从发展角度看,串行体制提高数据率的潜力较大。
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第2章-现代短波通信解析
X
2.2 短波在电离层中的传播特性
第 2

2.2.1 短波的传播方式
入射角 0
F2层
28MHZ 天线
天线
短波的天波传播模式
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2.2 短波在电离层中的传播特性
第 3

2.2.1 短波的传播方式
短波段低频端的电波被吸收的程度较大,高频端 的电波有可能穿出电离层,大部分电波被电离层反 射,形成短波的天波传播模式。
临界频率f v:对应于电离层各分层的电子密度,都存 在一个相应的最高频率 ,f v在此频率的电波垂直入射 (θ0=0)到电离层时,将被该分层反射,而高于此 频率的电波将穿出该分层。
Fmu :入射角为θ0(θ0>0º )时的最高可用频率。
fmufvsec0
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2.2 短波在电离层中的传播特性
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2.2.2 最高可用频率(MUF)
天波的入射角应选择在保证电波能返回地面但又 不被吸收的范围内。
缩小寂静区的办法:选用高仰角天线减小电波到 达电离层的入射角,同时选用较低的工作频率,使 射线在入射角较小时电波不至于穿透电离层。
地面波和天波均不能到达的区域
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2.2 短波在电离层中的传播特性
第 4

2.2.2 最高可用频率(MUF)
最高可用频率:指在实际传播中能被电离层反射 回地面的电波的最高频率。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
第 8

2.2.4 衰落
1、慢衰落(吸收型衰落) 它是由于电离层电子密度及其高度的变化造成电
离层吸收特性的变化而引起的。其表现为信号电平 的缓慢变化。
2、快衰落(干涉型衰落) 它是由于多径传输引起的干涉型衰落。干涉衰落
具有明显的频率选择性。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
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(பைடு நூலகம்
日频 9M H Z)
9
最高可用频率 工作频率 建议选用的工作频率
f /M HZ
6
夜频 5

4
.5
M
H
Z

4
3
0
4
8
12
16
20
24
t/h
一天内最高可用频率的变化规律
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2.2 短波在电离层中的传播特性
第 6

2.2.3 多径传播问题
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)为天波和地波构成的多径; (b)为天波的单跳模式和多跳模式构成的多径; (c)为电离层不同分层的反射构成的多径; (d)为电离层的漫射构成的多径。
第 9

2.2.5 多普勒频移
如果在发送端发送一个单频(等幅、恒定相位的 正弦波)信号,经多径传输后得到的接收信号不再 是一条普线的单频信号,高频载波的频普将被展宽,
这种现象称为多普勒频移或多普勒展宽。
多普勒频移的倒数称为信道的“相干时间”。当 系统传输的信息符号(时间)宽度大于信道的相干 时间时,将引起时间选择性衰落。
多径传播将带来的问题:信号的延时和信号的衰落。
X
2.2 短波在电离层中的传播特性
第 7

2.2.4 衰落
在短波通信中,即使在电离层的平静时期,也不 可能获得稳定的信号,接收到的信号强度总呈现忽 大忽小的随机起伏,这种现象称为信号的“衰落”。
快衰落:持续时间仅几分之一秒的衰落。
慢衰落:持续时间比较长(可能达到1小时甚至更 长)的衰落。
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2.4 短波数据通信技术
第 10

➢短波通信原来主要用于话音通信,但各类数据信息 包括数字传真、慢扫描图像和计算机等各类数据终 端的数据,也希望能在短波信道上传输。
➢在短波数据传输中,要解决的最大问题就是短波信 道对数据传输的影响。主要是: (1)多径衰落引起的短波数据通信中的突发错误; (2)多径效应造成码元的时间扩展引起的码间干扰; (3)电离层的快速运动和变化引起多普勒频移,使发 射信号的频率结构发生变化造成数据信号的错误接 收。
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2.4 短波数据通信技术
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2.4.2 时频组合调制
➢时频调制(FTSK)是一种组合调制,它是由时移键控 (TSK)和频率键控(FSK)组合而成的。 ➢时频调制是指在一个或一组二进制符号的持续时间 内,用若干个窄的高频脉冲的组合来传送原二进制 数据。每个高频脉冲在不同的时隙内具有不同的频 率。这种由不同时隙和不同频率所构成的信号形式, 称为时频调制信号。 ➢时频调制实际上是用编码的方法来传输信息的,因 此也称之为时频编码调制。
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