(無水印)第一章 無線電通信原理知識

1、2021-11-231主講教員：林軍梅主講教員：林軍梅20142014年年4 4月月2021-11-2321 1 無線電通信原理知識無線電通信原理知識中波導(dǎo)航地面設(shè)備中波導(dǎo)航地面設(shè)備KDD-625AKDD-625A型中波導(dǎo)航機(jī)型中波導(dǎo)航機(jī)NDB900-200NDB900-200型中波導(dǎo)航機(jī)型中波導(dǎo)航機(jī)導(dǎo)航臺工程安裝與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航臺工程安裝與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)2 23 34 42021-11-233了解什么是通信了解什么是通信了解通信的分類及范疇了解通信的分類及范疇了解通信的發(fā)展簡史了解通信的發(fā)展簡史 理解無線電通信工作方式理解無線電通信工作方式了解無線電頻普管理知識了解無線電頻普管理知識2021-11-

2、235信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備接收者接收者噪聲源噪聲源通信方式通信方式 根據(jù)不同頻率的電根據(jù)不同頻率的電磁波傳播規(guī)律的特點(diǎn)，磁波傳播規(guī)律的特點(diǎn)，把電磁波的頻率范圍劃把電磁波的頻率范圍劃分為若干個(gè)區(qū)段，稱作分為若干個(gè)區(qū)段，稱作頻段，或波段。頻段，或波段。波段名稱波段范圍頻率范圍頻段名稱主要用途超長波100km10km330kHz甚低頻VLF水下通信海上導(dǎo)航長波10km1km30300kHz低頻LF中波1km200m0.31.5MHz中頻MF導(dǎo)航、無線電廣播短波200m10m1.530MHz高頻HF電報(bào)通信、無線電廣播超短波（米波） 10m1m30300MHz甚高頻VH

3、F電報(bào)通信、無線電廣播電視、導(dǎo)航微波分米波100cm10cm 0.33GHz特高頻UHF電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、接力通信厘米波10cm1cm330GHz超高頻SHF 毫米波10mm1mm30300GHz極高頻EHF 雷達(dá)、接力通信、衛(wèi)星通信亞毫米波1mm0.1mm3003000GHz超極高頻 無線電頻譜是人類共享無線電頻譜是人類共享的一種自然資源，是有的一種自然資源，是有限的、不可再生的戰(zhàn)略限的、不可再生的戰(zhàn)略資源。資源。 國際電信聯(lián)盟國際電信聯(lián)盟(ITU)(ITU)是國際是國際無線電管理的權(quán)威性組織，無線電管理的權(quán)威性組織，它負(fù)責(zé)修訂國際無線電規(guī)它負(fù)責(zé)修訂國際無線電規(guī)則，審議頻譜劃分及相關(guān)則，審議

4、頻譜劃分及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 電波傳播研究的就是電磁波在電波傳播研究的就是電磁波在自然環(huán)境中的傳播規(guī)律。自然環(huán)境中的傳播規(guī)律。 電波傳播的主要方式有：地波電波傳播的主要方式有：地波傳播、天波傳播、視距傳播、傳播、天波傳播、視距傳播、散射傳播幾種。散射傳播幾種。 地波是指沿地球表面?zhèn)鞑サ碾姷夭ㄊ侵秆氐厍虮砻鎮(zhèn)鞑サ碾姴?，地波傳播也稱為地面波傳播波，地波傳播也稱為地面波傳播電波波長越長，傳播損耗電波波長越長，傳播損耗越小。地波傳播主要用于越小。地波傳播主要用于超長波和中、長波的無線超長波和中、長波的無線電通信和導(dǎo)航。電通信和導(dǎo)航。 電波向天空輻射，到電波向天空輻射，到達(dá)電離層，在電離層中達(dá)

5、電離層，在電離層中連續(xù)折射返回地面，這連續(xù)折射返回地面，這種傳播方式稱為天波傳種傳播方式稱為天波傳播播2021-11-2319 傳輸損耗小，可以利用較小傳輸損耗小，可以利用較小的功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。的功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 由于電離層的不穩(wěn)定性，容由于電離層的不穩(wěn)定性，容易造成短波通信的中斷。易造成短波通信的中斷。電離層電離層天線圖25 天波傳播靜區(qū)的形成地波 視距傳播是指電波在視距傳播是指電波在發(fā)射天線和接受天線互發(fā)射天線和接受天線互相相“看得見看得見”的距離內(nèi)的距離內(nèi)的傳播方式。的傳播方式。2021-11-2323受低空大氣層影響大，大氣受低空大氣層影響大，大氣層對電波傳播有折射、吸收層對電

6、波傳播有折射、吸收和散射作用。和散射作用。受地形、地物影響大。受地形、地物影響大。當(dāng)電波遇到不均勻介質(zhì)就要當(dāng)電波遇到不均勻介質(zhì)就要產(chǎn)生散射，被散射的電波到產(chǎn)生散射，被散射的電波到 達(dá) 地 面 接 收達(dá) 地 面 接 收點(diǎn) ， 這 種 傳點(diǎn) ， 這 種 傳播 方 式 稱 為播 方 式 稱 為散射傳播。散射傳播。 可以實(shí)現(xiàn)超高頻波段（米波到微可以實(shí)現(xiàn)超高頻波段（米波到微波）的超視距傳播。波）的超視距傳播。 不受惡劣氣象條件和電離層不正不受惡劣氣象條件和電離層不正常變化的影響。常變化的影響。 適用的波段和視距傳播的基本相適用的波段和視距傳播的基本相同，但可以超視距傳播。同，但可以超視距傳播。 能夠有效

7、地輻射或能夠有效地輻射或者接收電磁波的裝者接收電磁波的裝置稱為天線置稱為天線 了解天線的作用與構(gòu)成了解天線的作用與構(gòu)成理解天線的主要功能理解天線的主要功能了解常用線天線了解常用線天線 能夠有效地輻射能夠有效地輻射或者接收電磁波或者接收電磁波的裝置稱為天線的裝置稱為天線 發(fā)射時(shí)：發(fā)射時(shí)：接收時(shí)：接收時(shí)：高頻電能高頻電能電磁波能量電磁波能量 高頻電能高頻電能電磁波能量電磁波能量 通信天線、廣播電視天線、通信天線、廣播電視天線、雷達(dá)天線雷達(dá)天線 長波天線、中波天線、短長波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線、超短波天線和微波天線波天線線天線和面天線線天線和面天線：傳輸線終端開放形成天線傳輸

8、線終端開放形成天線 傳輸線振子天線波導(dǎo)喇叭天線圖29 天線的形成 張開的傳輸線就是一個(gè)簡單張開的傳輸線就是一個(gè)簡單的天線，通常稱為對稱振子的天線，通常稱為對稱振子 橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向橫向尺寸遠(yuǎn)小于縱向尺寸并小于波長的細(xì)長尺寸并小于波長的細(xì)長結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線結(jié)構(gòu)的天線稱為線天線 對稱振子天線是由兩根粗細(xì)和對稱振子天線是由兩根粗細(xì)和長度都相同的導(dǎo)線構(gòu)成，中間為長度都相同的導(dǎo)線構(gòu)成，中間為兩個(gè)饋電端。對稱振子天線可看兩個(gè)饋電端。對稱振子天線可看作是由開路傳輸線張開作是由開路傳輸線張開180180后構(gòu)后構(gòu)成的。這是一種應(yīng)用廣泛且結(jié)構(gòu)成的。這是一種應(yīng)用廣泛且結(jié)構(gòu)簡單的基本天線形式。簡單的基本天線形式

9、。 2l半波振子天線半波振子天線 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便結(jié)構(gòu)簡單，使用方便 改變架設(shè)高度可控改變架設(shè)高度可控制最大輻射仰角制最大輻射仰角：通信頻帶窄，不通信頻帶窄，不 利于天波通信利于天波通信 可以采用增加天線的直徑可以采用增加天線的直徑來實(shí)現(xiàn)天線的寬波段特性來實(shí)現(xiàn)天線的寬波段特性 用幾根導(dǎo)線排成圓柱形用幾根導(dǎo)線排成圓柱形組成振子的兩臂，這樣組成振子的兩臂，這樣既增加了天線的等效直既增加了天線的等效直徑，其重量又比較輕，徑，其重量又比較輕，這就是實(shí)用的籠型天線這就是實(shí)用的籠型天線 常用的籠型天線由常用的籠型天線由6 68 8根導(dǎo)線做成，每根導(dǎo)線根導(dǎo)線做成，每根導(dǎo)線的直徑為的直徑為3 34 4毫米，

10、籠毫米，籠的幾何半徑的幾何半徑R R為為0.50.51.51.5米，其特性阻抗在米，其特性阻抗在250250400400歐姆左右。歐姆左右。 籠型天線由于其特性阻抗較低，籠型天線由于其特性阻抗較低，輸入阻抗隨頻率變化較小，因輸入阻抗隨頻率變化較小，因而工作波段寬。其方向性及天而工作波段寬。其方向性及天線長度、高度的選擇與雙極天線長度、高度的選擇與雙極天線相同。但籠型天線在結(jié)構(gòu)和線相同。但籠型天線在結(jié)構(gòu)和使用上都不如單根導(dǎo)線的雙極使用上都不如單根導(dǎo)線的雙極天線簡便，因此主要用于比較天線簡便，因此主要用于比較大型的固定電臺上。大型的固定電臺上。半波折合振子天線相當(dāng)于把一根長為半波折合振子天線相當(dāng)于

11、把一根長為半波長的終端短路的長線在中間拉開，半波長的終端短路的長線在中間拉開，構(gòu) 成 一 種 變 形 的 對 稱 折 合 振 子 。構(gòu) 成 一 種 變 形 的 對 稱 折 合 振 子 。 引向天線又稱波引向天線又稱波道天線、八木大線，道天線、八木大線，它廣泛用于分米波、它廣泛用于分米波、米波雷達(dá)以及米波通米波雷達(dá)以及米波通信設(shè)備中。信設(shè)備中。 垂直天線是垂直于地垂直天線是垂直于地面或?qū)w平面架設(shè)的面或?qū)w平面架設(shè)的天線天線 (a)T型(b)型(c)鐵塔(d)桅桿長中波長中波天線天線 短 波 與 超 短短 波 與 超 短波鞭形天線波鞭形天線 常見的面天線主要有喇叭常見的面天線主要有喇叭天線及拋物面天線天線及拋物面天線 激勵(lì)頭波導(dǎo)開口端(a)(b)(d)(c) 拋物面天線是在通信、雷達(dá)和拋物面天線是在通信、雷達(dá)和射電天文等系統(tǒng)中廣泛使用的射電天文等系統(tǒng)中廣泛使用的一種天線，它是由兩部分組成，一種天線，它是由兩部分組成，其一是拋物線繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而其一是拋物線繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而成的拋物反射面；其二是置于成的拋物反射面；其二是置于拋物面焦點(diǎn)處的饋源（也稱照拋物面焦點(diǎn)處的饋源（也稱照射器）。射器）。 F拋物面天線方向圖照射器方向圖雙曲面饋源拋物面FPF 由于天線有兩個(gè)反射面，幾何參數(shù)增多，由于天線有兩個(gè)反射面，幾何參數(shù)增多，便于按照各種需要靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)；