無(wú)線通信技術(shù)

1、無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)（一）無(wú)線通信的基本概念（一）無(wú)線通信的基本概念1.概述利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過(guò)空間傳送信息的通信方式稱之為無(wú)線通信。2.無(wú)線通信使用的頻率和波段無(wú)線通信初創(chuàng)時(shí)期使用的頻率較低，頻率范圍較窄，波段主要限于長(zhǎng)波和中波。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使用的頻率范圍逐步擴(kuò)大。目前無(wú)線通信使用的頻率從超長(zhǎng)波波段到亞毫米波段（包括亞毫米波以下），以至光波。無(wú)線通信使用的頻率范圍和波段見(jiàn)表12。表1212無(wú)線通信使用的電磁波的

2、頻率范圍和波段無(wú)線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段3.無(wú)線通信的電磁波傳播無(wú)線通信中的電磁波按照其波長(zhǎng)的不同具有不同的傳輸特點(diǎn)，下面按波長(zhǎng)分述如下：（1）極長(zhǎng)波傳播極長(zhǎng)波是指波長(zhǎng)在1～10萬(wàn)千米（頻率為3～30Hz）的電磁波。理論研究表明，這一波段的電磁波沿陸地表面和海水中傳播的衰耗極小。（2）超長(zhǎng)波傳播超長(zhǎng)波是指波長(zhǎng)1千千米至1萬(wàn)千米（頻率為30～300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳輸十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很小（頻率為75Hz時(shí)衰

3、耗系數(shù)為0.3dBm），對(duì)海水穿透能力很強(qiáng)，可深達(dá)100m以上。（3）甚長(zhǎng)波傳播甚長(zhǎng)波是指波長(zhǎng)10千米～100千米（頻率為3～30kHz）的電磁波。無(wú)線通信中使用的甚長(zhǎng)波的頻率為10～30kHz，該波段的電磁波可在大地與低層的電離層間形成的波導(dǎo)中進(jìn)行傳播，距離可達(dá)數(shù)千公里乃至覆蓋全球。（4）長(zhǎng)波傳播長(zhǎng)波是指波長(zhǎng)1千米～10千米（頻率為30～300kHz）的電磁波。其可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。天波雖然可由電離層反射

4、傳播較遠(yuǎn)，但電離層對(duì)其吸收較強(qiáng)，且由于低層電離層參數(shù)變化大，極不穩(wěn)定，衰落嚴(yán)重。地波傳播主要與大地的導(dǎo)電率有關(guān)，傳播較為穩(wěn)定，在陸地一般傳播距離為幾十到幾百公里。當(dāng)天波、地波同時(shí)存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互干涉，也會(huì)形成衰落。當(dāng)?shù)夭ㄔ诤Ｃ嫔蟼鞑r(shí)，由于海水導(dǎo)電率高，因而電磁波衰耗較小，傳播距離比陸地要遠(yuǎn)得多，可達(dá)數(shù)百乃至數(shù)千公里。該波段的低端（30～60kHz）的電磁波能穿透一定深度的海水，可用于對(duì)潛艇通信。圖129129發(fā)信機(jī)的組成框圖發(fā)信機(jī)的

5、組成框圖2.天線天線是無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分。其主要作用是把射頻載波信號(hào)變成電磁波或者把電磁波變成射頻載波信號(hào)。按照規(guī)范性的定義，“天線就是把導(dǎo)行模式的射頻電流變成擴(kuò)散模式的空間電磁波的傳輸模式轉(zhuǎn)換器，及其逆變換的傳輸模式轉(zhuǎn)換器”。饋線的主要作用是把發(fā)信機(jī)輸出的射頻載波信號(hào)高效地送至天線。這一方面要求饋線的衰耗要小，另一方面其阻抗應(yīng)盡可能與發(fā)信機(jī)的輸出阻抗和天線的輸入阻抗相匹配。表征天線性能的主要參數(shù)有方向圖，增益，輸入阻抗，駐波比

6、，極化方式，雙極化天線的隔離度，及三階交調(diào)等。（1）方向圖天線方向圖是表征天線輻射特性空間角度關(guān)系的圖形。以發(fā)射天線為例，是從不同角度方向輻射出去的功率或場(chǎng)強(qiáng)形成的圖形。一般地，用包括最大輻射方向的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示天線的立體方向圖，分為水平面方向圖和垂直面方向圖。平行于地面在波束場(chǎng)強(qiáng)最大位置剖開(kāi)的圖形叫水平面方向圖；垂直于地面在波束場(chǎng)強(qiáng)最大位置剖開(kāi)的圖形叫垂直面方向圖。描述天線輻射特性的另一重要參數(shù)半功率寬度，在天線輻射功

7、率分布在主瓣最大值的兩側(cè)，功率強(qiáng)度下降到最大值的一半（場(chǎng)強(qiáng)下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的兩個(gè)方向的夾角，表征了天線在指定方向上輻射功率的集中程度。（2）方向性參數(shù)不同的天線有不同的方向圖，為表示它們集中輻射的程度，方向圖的尖銳程度，我們引入方向性參數(shù)。理想的點(diǎn)源天線輻射沒(méi)有方向性，在各方向上輻射強(qiáng)度相等，方向是個(gè)球體。我們以理想的點(diǎn)源天線作為標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際天線進(jìn)行比較，在相同的輻射功率某天線產(chǎn)生于某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方E2與理想的

8、點(diǎn)源天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的平方E02的比值稱為該點(diǎn)的方向性參數(shù)D=E2E02。（3）天線增益增益和方向性系數(shù)同是表征輻射功率集中程度的參數(shù)，但兩者又不盡相同。增益是在同一輸出功率條件下加以討論的，方向性系數(shù)是在同一輻射功率條件下加以討論的。由于天線各方向的輻射強(qiáng)度并不相等，天線的方向性系數(shù)和增益隨著觀察點(diǎn)的不同而變化，但其變化趨勢(shì)是一致的。一般地，在實(shí)際應(yīng)用中，取最大輻射方向的方向性系數(shù)和增益作為天線的方向性系數(shù)和增益。另外，表征

9、天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。dBi是相對(duì)于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd是相對(duì)于對(duì)稱陣子天線的增益，dBi=dBd2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。習(xí)慣上我們采用dBi來(lái)表征天線的增益。（4）輸入阻抗輸入阻抗是指天線在工作頻段的高頻阻抗，即饋電點(diǎn)的高頻電壓與高頻電流的比值，可用矢量網(wǎng)絡(luò)測(cè)試分析儀測(cè)量，其直流阻抗為0Ω。（5）駐波比由于天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗不可能完全一致，會(huì)產(chǎn)生部分的信號(hào)反