軟件無線電基礎(chǔ)任課老師：杜青松信息科學與工程學院1軟件無線電基礎(chǔ)任課老師：杜青松信息科學與工程學院1第三章軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)2第三章軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)2本章學習的主要內(nèi)容射頻/微波技術(shù)1天線技術(shù)/智能天線

2采樣技術(shù)3數(shù)字信號處理技術(shù)5同步技術(shù)6數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)43本章學習的主要內(nèi)容射頻/微波技術(shù)1天線技術(shù)/智能天線2采樣概述3.1射頻/微波技術(shù)軟件無線電可以理解為有射頻前端的計算機，它可以使用一個單一的無線電前端實現(xiàn)現(xiàn)在多種無線電終端的功能。在軟件無線電系統(tǒng)中，射頻部分是必不可少的重要部分。4概述3.1射頻/微波技術(shù)軟件無線電可以理解為有射頻前端的計射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)射頻，是指可以通過無線電系統(tǒng)發(fā)射和接收的電磁波頻率，以交變的電磁場形式在自由空間以光速傳播，通常包括中波、短波、超短波、微波等頻段。微波，是指頻率在300MHz~3000GHz之間（波長在1m~0.1mm之間）的射頻無線電波。5射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)射頻，是指可以通過無線6677射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)西方國家常常把部分微波波段分為L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段。8射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)西方國家常常把部分微波射頻/微波技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻/微波技術(shù)通常包括射頻/微波信號的產(chǎn)生、調(diào)制、功率放大、輻射、接收、低噪聲放大、混頻、解調(diào)、檢測、濾波、衰減、移相等各個模塊單元的理論研究、設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)。射頻/微波技術(shù)的基本理論是經(jīng)典的電磁場理論。9射頻/微波技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻/微波技術(shù)通常包括射無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)電磁波按照其波長的不同具有不同的傳播特點，下面按波長分述如下：超長波（超低頻SLF）傳播：超長波是指波長1千公里至1萬公里（頻率為30~300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很小（頻率為75Hz時衰耗系數(shù)為0.3dB/m）對海水穿透能力很強，可深達100m以上。10無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)電磁波按照其波長的不同具1111無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)甚長波（甚低頻VLF）傳播：甚長波是指波長10公里~100公里（頻率為3~30kHz）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為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)中進行傳播，距離可達數(shù)千公里乃至覆蓋全球。12無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)甚長波（甚低頻VLF）傳無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)長波（低頻LF）傳播：長波是指波長1公里~10公里（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）。13無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)長波（低頻LF）傳播：長1414無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)中波（中頻MF）傳播：中波是指波長100米~1000米（頻率為300~3000kHz）的電磁波。中波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。中波沿地表面?zhèn)鞑r，受地表面的吸收較長波嚴重。中波的天波傳播與晝夜變化有關(guān)。15無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)中波（中頻MF）傳播：中無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)短波（高頻HF）傳播：短波是指波長為10米~100米（頻率為3~30MHz）的電磁波。短波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ?，沿空間以直接或繞射方式傳播（空間波）和靠電離層反射傳播（天波）。16無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)短波（高頻HF）傳播：短電離層反射散射17電離層反射散射17多跳反射傳播18多跳反射傳播18無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)超短波（甚高頻VHF）傳播：超短波是指波長為1米~10米（頻率為30~300MHz）的電磁波。超短波難以靠地波和天波傳播，而主要以直射方式（即所謂的“視距”方式）傳播。19無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)超短波（甚高頻VHF）傳無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)微波傳播：微波是指波長小于1米（頻率高于300MHz）的電磁波。其傳播類似于光波的傳播，是一種視距傳播。總的說來，這種傳播方式比較穩(wěn)定，但其傳播也受到大氣折射和地面反射的影響。另外，對流層中的大氣湍流氣團對微波有散射作用。利用這種散射作用可實現(xiàn)微波的超視距傳播。20無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)微波傳播：微波是指波長小直射波傳輸特性定義：在自由空間中,電波沿直線傳播而不被吸收,也不發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象而直接到達接收點的傳播方式稱為直射波傳播。直射波傳播損耗可看成自由空間的電波傳播損耗Lfs,表示式為

式中,d為距離(km),f為工作頻率(MHz)。

3.1射頻/微波技術(shù)21直射波傳輸特性定義：在自由空間中,電波沿直線傳播而不被吸收射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)射頻信號的絕對功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關(guān)系如下：設(shè)信號功率為xW，利用dBm表示時其大小為：22射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)射頻信號的絕對功率常射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBm（分貝毫瓦）：描述功率絕對值的單位。

dBm=10lg(功率值/1mw)dBm是相對于1mw功率電平的絕對值。

1mw=0dBm20mw=13dBm40mw=16dBm23射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBm（分貝毫瓦）：射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBw（分貝瓦）：描述功率絕對值的單位。

dBw=10lg(功率值/1w)dBw是相對于1w功率電平的絕對值。1w=0dBw=30dBm2w=3dBw=33dBm40w=16dBw=46dBm24射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBw（分貝瓦）：描微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)在微波技術(shù)與工程中，頻率、阻抗和功率是三大核心指標，故被稱為微波“鐵三角”。這三個方面能夠形象地反映微波技術(shù)與工程的基本內(nèi)容，它們既有獨立特性，又相互影響，如下圖所示。25微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)在微波技術(shù)與工程中，頻率微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)26微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)26微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)頻率是射頻/微波技術(shù)中最基本的一個參數(shù)，對應(yīng)于無線系統(tǒng)所工作的頻譜范圍，也規(guī)定了無線系統(tǒng)中微波電路的結(jié)構(gòu)形式和器件材料。功率用于描述射頻/微波信號的能量大小。阻抗是在特定頻率下，描述各種微波電路對微波信號能量傳輸?shù)挠绊懙囊粋€參數(shù)。27微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)頻率是射頻/微波技術(shù)中最射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端是指在無線電系統(tǒng)中，天線和中頻（或基帶）電路之間的部分。在這一部分中，信號以射頻形式傳輸。頻率范圍：30kHz～3000GHz功能：發(fā)射、接收和處理射頻信號28射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端是指在無線電系統(tǒng)中射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻前端29射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻前端29射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)脈沖多普勒雷達射頻前端30射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)脈沖多普勒雷達射頻前端30射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)藍牙適配器射頻前端31射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)藍牙適配器射頻前端31射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端器件包括：無源射頻器件：濾波器、功分器、定向耦合器、隔離器、衰減器、移相器、射頻傳輸線等有源射頻器件：功放、低噪聲放大器、混頻器、雙工器、射頻電子開關(guān)等32射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端器件包括：32射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1、射頻傳輸線射頻傳輸線是指用于傳輸射頻信號的各種形式的傳輸系統(tǒng)的總稱，它的作用是引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳輸，因此又稱為導(dǎo)波系統(tǒng)?？煞譃槿悾弘p導(dǎo)體傳輸線、均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管和介質(zhì)傳輸線。33射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1、射頻傳輸線33射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)雙導(dǎo)體傳輸線由二根或二根以上的平行導(dǎo)體構(gòu)成，主要包括平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等。34射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)雙導(dǎo)體傳輸線由二根或二根以射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1）趨膚效應(yīng)顯著；2）輻射損耗增加；3）支撐物損耗增加。35射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1）趨膚效應(yīng)顯著；35射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)同軸線封閉，無輻射泄漏36射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)同軸線封閉，無輻射泄漏363737射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)微帶線38射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)微帶線38射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管，因電磁波在管內(nèi)傳播，故稱為波導(dǎo)。波導(dǎo)主要包括矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、脊形波導(dǎo)和橢圓波導(dǎo)。39射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管，射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)介質(zhì)傳輸線因電磁波沿傳輸線表面?zhèn)鞑?，故稱為表面波波導(dǎo)，主要包括鏡像線、單根表面波傳輸線、介質(zhì)波導(dǎo)、介質(zhì)線。40射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)介質(zhì)傳輸線因電磁波沿傳輸線射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)2、射頻開關(guān)RF開關(guān)是工作在射頻的微機械開關(guān)，依靠機械移動實現(xiàn)對傳輸線的通／斷控制。在無線電通信工業(yè)中，RF開關(guān)主要用于信號路徑選擇、阻抗匹配和改變放大器的增益。41射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)2、射頻開關(guān)41射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器功分器全稱功率分配器，英文名Powerdivider，是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。42射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器42射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器43射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器43射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器波導(dǎo)功分器同軸功分器44射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器波導(dǎo)功分器同軸功射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)4、射頻濾波器波導(dǎo)濾波器同軸濾波器45射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)4、射頻濾波器波導(dǎo)濾波器同射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)5、耦合器將兩路或多路RF信號耦合到一路信號中的器件，該器件主要作于增加信號功率。46射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)5、耦合器46射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)6、衰減器衰減器是一類無源雙端口器件,信號從一個端口進入,當信號從另一端口輸出時信號幅值會有一定的衰減,我們將輸入信號與輸出信號的功率的差值(對數(shù))稱為衰減值,單位為dB(相對值)。47射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)6、衰減器47射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)7、終端器終端(Terminator)是一個RF負載，無源器件，特性阻抗應(yīng)于RF電路的特性阻抗相同(一般為50Ω)，主要用來消耗無用的RF功率，將其轉(zhuǎn)化為熱能。48射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)7、終端器48天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線49天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線49天線防雷保護器主饋線（7/8“）饋線卡接地裝置接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶天線調(diào)節(jié)支架抱桿室外饋線室內(nèi)超柔饋線饋線過線窗基站主設(shè)備移動通信基站天饋系統(tǒng)簡介50天線防雷保護器主饋線（7/8“）饋線卡接地裝置接頭密封件天線天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線：有效地輻射或接收電磁波的裝置。無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機?？梢?，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。51天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線：有效地輻射或接天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的定義

能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。天線的功能：

能量轉(zhuǎn)換－導(dǎo)行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換；

定向輻射（接收）－具有一定的方向性。52天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的定義52天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理導(dǎo)線上有交變電流流動時，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長度和形狀有關(guān)。若兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強。53天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理53天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理當導(dǎo)線的長度L

遠小于波長λ時，輻射很微弱；導(dǎo)線的長度L

增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。傳輸線終端張角傳輸線對稱振子54天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理傳輸線半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。55半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是一種經(jīng)典的、迄今半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是天線的基本輻射單元。1/4波長1/4波長1/2波長半波振子波長1/2波長56半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是天線的基本輻射單半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線57半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線57半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線

基站天線組成(定向）58半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線基站天線組成(定向）58天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。天線方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。天線有了方向性，就能在某種程度上相當于提高發(fā)射機或接收機的效率，并使之具有一定的保密性和抗干擾性。59天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線發(fā)射天線的基本功能之一天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線對天線的要求：高效率：天線把輸入功率全部輻射出去。（理想狀態(tài)）方向性：在通信的方向上有輻射，不需要的方向上沒有輻射。（理想狀態(tài)）60天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線對天線的要求：60天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線方向性是衡量天線優(yōu)劣的重要因素之一。天線方向性常用方向圖來直觀表達。天線方向圖表示天線輻射出的電磁波在自由空間各個方向上的輻射強度，是表示天線方向性的特性曲線，它可以表征天線在各個方向上的發(fā)射或接收電磁波的能力。61天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線方向性是衡量天線優(yōu)劣的天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖）理想全向天線在各個方向上的輻射能量相等垂直半波對稱振子的“汽車輪胎”形輻射圖62天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖）實際全向天線的方向圖定向天線的方向圖63天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線三維方向圖立體感強，直觀清晰，但繪制困難。在工程上為了方便，常采用水平和垂直兩個面的方向圖來描述天線的方向性。水平面垂直面立體圖64天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線三維方向圖立體感強，直天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖65天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖65天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖66天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖66天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線在半波振子的方向圖中，將“輪胎”壓扁，信號就越集中。67天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線在半波振子的方向圖中，天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線在天線的輻射場中，一般將電場矢量隨時間變化所描畫出的軌跡定義為該天線輻射波的極化方向，簡稱極化。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。天線的極化有圓極化、線極化、橢圓極化相同極化的兩副天線通信效果最好68天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線在天線的輻射場中，一般將天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線垂直極化水平極化EE+45°

極化-45°

極化EE線極化包括水平極化、垂直極化以及由二者組合而成的雙極化。69天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線垂直極化水平極化EE+4天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線由兩付正交的單極化天線可以組成雙極化天線。V/H（垂直/水平）型雙極化+45°/-45°

型雙極化70天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線由兩付正交的單極化天線可天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量在旋轉(zhuǎn)，其矢量頂端在傳輸空間中形成圓（橢圓）形螺旋軌跡。71天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量在旋轉(zhuǎn)，其矢量頂端在傳輸空間中形成圓（橢圓）形螺旋軌跡。72天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線73天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線73天線的種類3.2天線技術(shù)/智能天線74天線的種類3.2天線技術(shù)/智能天線74概述軟件無線電的核心思想是對天線感應(yīng)的射頻模擬信號盡可能地直接數(shù)字化，將其變?yōu)檫m合于數(shù)字信號處理器（DSP）或計算機處理的數(shù)據(jù)流，然后由軟件（算法）來完成各種各樣的功能，使其具有更好的可擴展性和應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性。如何對所感興趣的模擬信號進行采樣？采樣率應(yīng)該多大？軟件無線電的采樣有些什么特性？3.3采樣技術(shù)75概述軟件無線電的核心思想是對天線感應(yīng)的射信號采樣圖示0(a)t(b)t0概述3.3采樣技術(shù)76信號采樣圖示0(a)t(b)t0概述3.3采樣技術(shù)76低通采樣技術(shù)

Nyquist采樣定理設(shè)有一個頻率帶限信號x(t)，其頻帶限制在(0,fh)之間，如果以不小于fs＝2fh

的采樣速率對x(t)進行等間隔采樣，得到時間離散的采樣信號x(n)＝x(nTs)（其中Ts＝1/fs稱為采樣間隔）,則原信號x(t)將被所得的采樣值x(n)完全地確定。3.3采樣技術(shù)77低通采樣技術(shù)Nyquist采樣定理3.3采樣技術(shù)77如果()，將發(fā)生混疊因此，要求，即抽樣前后的信號頻譜78如果()帶通信號采樣理論如果信號的頻率分布在某一有限的頻帶(fL，fH)上時，如果仍然按照Nyquist定理采樣，則采樣頻率將會非常的高，以致很難實現(xiàn)。其后的處理也很難滿足要求，怎么辦？3.3采樣技術(shù)79帶通信號采樣理論如果信號的頻率分布在某一有帶通采樣定理：設(shè)一個頻率帶限信號x(t)，如果其采樣速率fs滿足：

式中，n

取能滿足fs>=2(fH

-fL)=2B

的最大整數(shù)(0,1,2,…)，則用fs

進行等間隔采樣所得到的信號采樣值x(nTs)能準確的確定原信號x(t)。3.3采樣技術(shù)帶通信號采樣理論80帶通采樣定理：設(shè)一個頻率帶限信號x(t)，如果其采樣速率f注意：

1）上述采樣定理的適用前提條件是：只允許在其中的一個頻帶上存在信號，而不允許在不同的頻帶上同時存在信號，否則將引起混疊。

2）為了能使用最低采樣速率即：fS

=2B

，帶通信號的中心頻率必須滿足

即信號的最高頻率加上最低頻率是帶寬的整數(shù)倍。81注意：813）帶通采樣的結(jié)果是把位于(nB,(n+1)B)(n=0,1,2….)不同頻帶上的信號，都挪位于(0,B)上相同的基帶信號頻譜來表示，但是當n

為基數(shù)時，其頻率對應(yīng)關(guān)系是相對于中心頻率“反折”的，即奇數(shù)通帶上的高頻分量對應(yīng)基帶上的低頻分量，奇數(shù)通帶上的低頻分量對應(yīng)基帶上的高頻分量。3.3采樣技術(shù)帶通信號采樣理論823）帶通采樣的結(jié)果是把位于(nB,(n+1)B)帶通信號采樣的頻率對應(yīng)關(guān)系3.3采樣技術(shù)帶通信號采樣理論83帶通信號采樣的頻率對應(yīng)關(guān)系3.3采樣技術(shù)帶通信號采樣理論8在當代通信中，通信信號的種類繁多，如果按照常規(guī)的方法，產(chǎn)生一種信號就要一種硬件電路，那么，要使一個通信機產(chǎn)生多種信號，其電路就會極其復(fù)雜，體積、重量都會很大。軟件無線電中，各種調(diào)制信號是以一個通用的數(shù)字信號處理平臺為支撐，利用各種軟件來產(chǎn)生的。信號調(diào)制通用模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)84在當代通信中，通信信號的種類繁多，如果按照常規(guī)的方法，產(chǎn)信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘相加正交調(diào)制的實現(xiàn)框圖信號調(diào)制通用模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)85信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘相加正交調(diào)制的實現(xiàn)框圖信從理論上來說，各種信號都可以用正交調(diào)制的方法來實現(xiàn)，其表達式：

調(diào)制信號的信息都應(yīng)該包括在I(t)和Q(t)內(nèi)。另外，由于各種調(diào)制信號都在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的，因此，在數(shù)字域上實現(xiàn)時要對上式進行數(shù)字化。信號調(diào)制通用模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)86從理論上來說，各種信號都可以用正交調(diào)制的方模擬信號調(diào)制算法1.調(diào)頻（FM）調(diào)頻就是載波頻率隨調(diào)制信號成線性變化的一種調(diào)制方式。3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)87模擬信號調(diào)制算法1.調(diào)頻（FM）3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)87令：將s(t)的表達式展開，帶入u(t)化簡，可得：

可以看出：模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)88令：模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)88

2.調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。從信號表達式中，我們很容易得出：模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)892.調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。

3.雙邊帶信號是由載波同調(diào)制信號直接相乘得到的，只有上、下邊帶分量，無載波分量。要實現(xiàn)正交信號只需令：模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)903.雙邊帶信號是由載波同調(diào)制信號直接相乘得到的，只有

4.SSB是濾除雙邊帶信號的一個邊帶而得到的。

LSSB表達式：

USSB表達式：

其中，代表Hilbert變換。模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)914.SSB是濾除雙邊帶信號的一個邊帶而得到的。模擬信號調(diào)對LSSB:

對USSB:模擬信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)92對LSSB:數(shù)字信號調(diào)制算法1、振幅鍵控信號（2ASK）一個二進制的振幅鍵控信號可以表示為一個單極性脈沖和一個正弦信號相乘。3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)93數(shù)字信號調(diào)制算法1、振幅鍵控信號（2ASK）3.4數(shù)字調(diào)制其中，m(t)為單極性脈沖，可以表示為：

(g(t)是持續(xù)時間為T的矩形脈沖，

an

是信號源給出的二進制符號）要實現(xiàn)正交調(diào)制，只要令：

I(t)=0

Q(t)=m(t)數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)94其中，m(t)為單極性脈沖，可以表示為：數(shù)字信號調(diào)制算法3.

2、2FSK是符號0對應(yīng)載波頻率為w1，符號1對應(yīng)載波頻率為w2的ASK調(diào)制波形組合。數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)952、2FSK是符號0對應(yīng)載波頻率為w1，符號1對應(yīng)載

3、2PSK方式是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的數(shù)字調(diào)制方式。

(an取值為±1；發(fā)0時取1，發(fā)1時取-1）數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)963、2PSK方式是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律

4、QAM是一種多進制混合調(diào)幅調(diào)相的調(diào)制方式。通常用星座圖可以直觀的表示出來。數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)974、QAM是一種多進制混合調(diào)幅調(diào)相的調(diào)制方式。通常用QAM信號的數(shù)學表達式為：只要令：

就可以實現(xiàn)QAM信號了。數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)98QAM信號的數(shù)學表達式為：數(shù)字信號調(diào)制算法3.4數(shù)字調(diào)制解軟件無線電幾乎所有的功能都靠軟件來實現(xiàn)，解調(diào)也不例外。從理論上說，正交解調(diào)法可以對所有的樣式進行解調(diào)，所以，在軟件無線電中，選取了數(shù)字正交解調(diào)法。根據(jù)以上思想，我們可以構(gòu)建一個通用模型，通過加載不同的軟件來實現(xiàn)對所有信號的解調(diào)。數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)99軟件無線電幾乎所有的功能都靠軟件來實現(xiàn)，解調(diào)也不例外。從LPFLPFNCO解調(diào)算法解調(diào)輸出數(shù)字正交解調(diào)的通用模型數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)100LPFLPFNCO解解調(diào)輸出數(shù)字正交解調(diào)的通用模型數(shù)字正交解一般的已調(diào)信號都可以表示成：的形式。通過對上式的分解，我們可以得到：

令：數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)101一般的已調(diào)信號都可以表示成：數(shù)字正交解調(diào)模型3.4則s(n)可以表示成：

顯然，XI(n)為同相分量，XQ

(n)為正交分量。解調(diào)的關(guān)鍵是求出兩個分量XI

(n)、XQ

(n)，因為基帶信號的信息都包含在里面了。數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)102則s(n)可以表示成：數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字知道了XI

(n)與XQ

(n)，我們可以對各式各樣的信號進行解調(diào)。總的說來，信號的調(diào)制方式包含在一下三大類中：

調(diào)幅（AM）調(diào)制調(diào)相（PM）調(diào)制調(diào)頻（FM）調(diào)制針對信號的調(diào)制方式，我們可以這樣來解調(diào)：數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)103知道了XI(n)與XQ(n)，我們1.AM類2.PM類3.FM類數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1041.AM類數(shù)字正交解調(diào)模型3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)104

在調(diào)相類與調(diào)頻類的解調(diào)中，對的計算時要進行除法與反正切運算，這對非專用的數(shù)字處理器來說是比較復(fù)雜的。因此，我們不得不尋求其他的方法來解決這個問題。105在調(diào)相類與調(diào)頻類的解調(diào)中，對模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法1.AM解調(diào)解調(diào)方法：（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)106模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法1.AM解調(diào)3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技3）在AM調(diào)制中，（m(n)為調(diào)制信號）所以，只需減去一個常數(shù)，就能得到調(diào)制信號m(n)。模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1073）在AM調(diào)制中，2.DSB解調(diào)（調(diào)幅類）（1）根據(jù)通用模型求出XI

(n)與XQ

(n)

（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)

（3）在DSB調(diào)制中，A(n)就是調(diào)制信號m(n)模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1082.DSB解調(diào)（調(diào)幅類）模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)3.SSB解調(diào)（調(diào)幅類）

1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

2）由SSB表達式可知，XI(n)就是調(diào)制信號m(n)模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1093.SSB解調(diào)（調(diào)幅類）模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)4.FM解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1104.FM解調(diào)模擬調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法1.ASK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)111數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法1.ASK解調(diào)3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)

（3）對于ASK信號，只需要對A(n)進行抽樣判決，就可以得到調(diào)制碼元an

。數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)112（3）對于ASK信號，只需要對A(n)進行抽樣判決，就可2.FSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)1132.FSK解調(diào)113（3）對FSK信號，在計算出瞬時頻率f(n)后，對f(n)經(jīng)抽樣門限判決，即可得到基帶信號an

。（MFSK信號的解調(diào)方法與FSK一樣）數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)114（3）對FSK信號，在計算出瞬時頻率f(n)后，對f(n3.MSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)1153.MSK解調(diào)115（3）對MSK調(diào)制信號，在計算出瞬時頻率f(n)后，對f(n)經(jīng)抽樣門限判決，即可得到基帶信號an

。

(GMSK調(diào)制信號的解調(diào)與MSK調(diào)制信號的解調(diào)算法相同)數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)116（3）對MSK調(diào)制信號，在計算出瞬時頻率f(n)后，對f4.PSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)相類解調(diào)方法求出1174.PSK解調(diào)117（3）對PSK信號，計算出瞬時相位后，對進行抽樣判決，即可得到調(diào)制信號。

【注意】在解調(diào)時，需要本地載波與信號載波嚴格的同頻同相，才能計算出，同頻同相可由數(shù)字科斯塔斯環(huán)獲得。（MPSK信號的解調(diào)方法與PSK類似）數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)118（3）對PSK信號，計算出瞬時相位后，對5.QAM解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）分別對XI(n)與XQ(n)進行抽樣判決，即可恢復(fù)出并行數(shù)據(jù)。（3）并串轉(zhuǎn)換，得到調(diào)制信號數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)1195.QAM解調(diào)數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)算法3.4數(shù)字調(diào)制解調(diào)信號調(diào)制樣式的自動識別對信號的解調(diào)，前提條件是確知該信號的調(diào)制樣式及其參數(shù)如信號帶寬，波特率等等。在軟件無線電電臺中，由于它所特有的多頻段，多功能，多體制等特點，使得接收方無法在某一個特定的調(diào)制方式下進行等待接收。這時，能自動識別調(diào)制樣式就顯得尤為重要。120信號調(diào)制樣式的自動識別對信號的解調(diào)，前提條件是確知該信號模擬調(diào)制信號的自動識別對模擬信號的識別，關(guān)鍵是要從接收的信號中提取用于信號樣式識別的信號特征參數(shù)。對模擬信號而言，可以采用以下四種參數(shù)進行識別：

1）零中心歸一化瞬時幅度之譜密度的最大值

2）零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量絕對值的標準偏差

3）零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量的標準偏差

4）譜對稱性121模擬調(diào)制信號的自動識別對模擬信號的識別，1、零中心歸一化瞬時幅度之譜密度的最大值rmax定義如下：式中，NS為取樣點數(shù)，acn

(i)為零中心歸一化瞬時幅度：1221、零中心歸一化瞬時幅度之譜密度的最大值rmax主要用來區(qū)分是FM信號還是DSB或者AM_FM信號。因為對FM信號，其瞬時幅度為常數(shù)，所以它的零中心歸一化瞬時幅度acn(i)＝0；對應(yīng)的頻譜密度也就為0。而DSB與AM_FM信號零中心歸一化瞬時幅度acn(i)≠0；對應(yīng)的頻譜密度也就不為0。在現(xiàn)實中，常常不是以0為標準來判斷的，而是需要設(shè)一個判決門限t()，判決規(guī)則如下：時，判為FM信號；時，判為DSB或者AM_FM信號；123主要用來區(qū)分是F2、零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量絕對值的標準偏差：定義如下：用來區(qū)分DSB信號和AM-FM信號??！其中：1242、零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量絕對值的標準偏差：定義3、零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量的標準偏差：定義如下：主要用來區(qū)分不含直接相位的AM，VSB信號和含直接相位的DSB，LSB，USB等信號。1253、零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量的標準偏差：定義如下：4、譜對稱性PP由下式定義：

P=(PL-PU)/(PL+PU)式中：P參數(shù)主要區(qū)分頻譜對稱的信號（AM、FM等）與頻譜不對稱的信號（VSB、LSB等）1264、譜對稱性PP由下式定義：P參數(shù)主要區(qū)分頻譜對稱的信號（根據(jù)上述四個特征參數(shù)，不難得出對模擬信號AM、FM、VSB、LSB、USB、AM_FM的調(diào)制樣式自動識別流程圖。模擬調(diào)制信號識別AMVSBDSBAM_FMFMLSBUSBYYY127根據(jù)上述四個特征參數(shù)，不難得出對模擬信號AM、FM、數(shù)字調(diào)制信號的自動識別與模擬調(diào)制信號的自動識別大同小異，除了前面用到的、、外，還要用到以下兩個特征參數(shù)：128數(shù)字調(diào)制信號的自動識別與模擬調(diào)制信號的自動識別大同小異，除了數(shù)字調(diào)制的自動識別

1、零中心歸一化瞬時幅度絕對值的標準偏差

2、零中心歸一化非弱信號段瞬時頻率絕對值的標準偏差129數(shù)字調(diào)制的自動識別129幾個參數(shù)的作用：：區(qū)分FSK與ASK或者PSK

：區(qū)分4PSK與2PSK或者ASK

：區(qū)分ASK與2PSK

：區(qū)分4FSK與2FSK

：區(qū)分2ASK與4ASK130幾個參數(shù)的作用：130數(shù)字調(diào)制信號識別4PSK2PSK2ASK4ASK4FSK2FSKNNNNN131數(shù)字調(diào)制信號識別4PSK2PSK2ASK4ASK4FSK2F模擬數(shù)字調(diào)制信號的聯(lián)合自動識別在前面的基礎(chǔ)上，我們只要再增加幾個參數(shù)就可以進行模擬數(shù)字調(diào)制信號的聯(lián)合自動識別：

1、零中心歸一化非弱信號段瞬時幅度的標準偏差

2、零中心歸一化瞬時幅度的緊致性（四階矩）

3、零中心歸一化瞬時頻率的緊致性132模擬數(shù)字調(diào)制信號的聯(lián)合自動識別在前面的基礎(chǔ)上，我們只要再1、零中心歸一化非弱信號段瞬時幅度的標

準偏差該參數(shù)主要用于區(qū)分DSB信號和2PSK信號，也可以用來區(qū)分AM_FM信號和4PSK信號。（因為對于2PSK和4PSK信號，無幅度調(diào)制信息，所以≈0，而對于DSB和AM_FM信號，

≠0）1331、零中心歸一化非弱信號段瞬時幅度的標

準偏差2、零中心歸一化瞬時幅度的緊致性--四階矩該參數(shù)主要用來區(qū)分AM信號和ASK信號。AM具有較高的緊致性，而ASK緊致性較小。3、零中心歸一化瞬時頻率的緊致性

該參數(shù)主要用來區(qū)分FM信號和FSK信號。FM具有較高的緊致性，而FSK緊致性較小。1342、零中心歸一化瞬時幅度的緊致性--四階矩該參5.4.4信號調(diào)制樣式自動識別中應(yīng)該注意

的問題

前面從原理上介紹了如何進行調(diào)制樣式的自動識別，但是，在實現(xiàn)這些算法的時候可能還會碰到一些實際的問題，特別是以下幾個問題值得我們注意：1355.4.4信號調(diào)制樣式自動識別中應(yīng)該注意

1、采樣速率的選取

2、非線性相位分量的選取

3、瞬時頻率的計算

4、載頻估計

5、非弱信號段判決門限at的選取

6、特征參數(shù)門函數(shù)

t(x)的確定1361、采樣速率的選取136軟件無線電的優(yōu)勢3.3軟件無線電的定義為技術(shù)和產(chǎn)品研究開發(fā)提供一個新概念和通用無線通信平臺，大大降低開發(fā)成本和周期為設(shè)備制造商降低投資風險，提高經(jīng)濟效益為運營商降低投資風險為最終用戶提供了一個通用的終端設(shè)備平臺137軟件無線電的優(yōu)勢3.3軟件無線電的定義為技術(shù)和產(chǎn)品研究開發(fā)軟件無線電基礎(chǔ)任課老師：杜青松信息科學與工程學院138軟件無線電基礎(chǔ)任課老師：杜青松信息科學與工程學院1第三章軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)139第三章軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)2本章學習的主要內(nèi)容射頻/微波技術(shù)1天線技術(shù)/智能天線

2采樣技術(shù)3數(shù)字信號處理技術(shù)5同步技術(shù)6數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)4140本章學習的主要內(nèi)容射頻/微波技術(shù)1天線技術(shù)/智能天線2采樣概述3.1射頻/微波技術(shù)軟件無線電可以理解為有射頻前端的計算機，它可以使用一個單一的無線電前端實現(xiàn)現(xiàn)在多種無線電終端的功能。在軟件無線電系統(tǒng)中，射頻部分是必不可少的重要部分。141概述3.1射頻/微波技術(shù)軟件無線電可以理解為有射頻前端的計射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)射頻，是指可以通過無線電系統(tǒng)發(fā)射和接收的電磁波頻率，以交變的電磁場形式在自由空間以光速傳播，通常包括中波、短波、超短波、微波等頻段。微波，是指頻率在300MHz~3000GHz之間（波長在1m~0.1mm之間）的射頻無線電波。142射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)射頻，是指可以通過無線14361447射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)西方國家常常把部分微波波段分為L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段。145射頻/微波的含義3.1射頻/微波技術(shù)西方國家常常把部分微波射頻/微波技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻/微波技術(shù)通常包括射頻/微波信號的產(chǎn)生、調(diào)制、功率放大、輻射、接收、低噪聲放大、混頻、解調(diào)、檢測、濾波、衰減、移相等各個模塊單元的理論研究、設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)。射頻/微波技術(shù)的基本理論是經(jīng)典的電磁場理論。146射頻/微波技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻/微波技術(shù)通常包括射無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)電磁波按照其波長的不同具有不同的傳播特點，下面按波長分述如下：超長波（超低頻SLF）傳播：超長波是指波長1千公里至1萬公里（頻率為30~300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳播十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很?。l率為75Hz時衰耗系數(shù)為0.3dB/m）對海水穿透能力很強，可深達100m以上。147無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)電磁波按照其波長的不同具14811無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)甚長波（甚低頻VLF）傳播：甚長波是指波長10公里~100公里（頻率為3~30kHz）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為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)中進行傳播，距離可達數(shù)千公里乃至覆蓋全球。149無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)甚長波（甚低頻VLF）傳無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)長波（低頻LF）傳播：長波是指波長1公里~10公里（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）。150無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)長波（低頻LF）傳播：長15114無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)中波（中頻MF）傳播：中波是指波長100米~1000米（頻率為300~3000kHz）的電磁波。中波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。中波沿地表面?zhèn)鞑r，受地表面的吸收較長波嚴重。中波的天波傳播與晝夜變化有關(guān)。152無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)中波（中頻MF）傳播：中無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)短波（高頻HF）傳播：短波是指波長為10米~100米（頻率為3~30MHz）的電磁波。短波可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ乜臻g以直接或繞射方式傳播（空間波）和靠電離層反射傳播（天波）。153無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)短波（高頻HF）傳播：短電離層反射散射154電離層反射散射17多跳反射傳播155多跳反射傳播18無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)超短波（甚高頻VHF）傳播：超短波是指波長為1米~10米（頻率為30~300MHz）的電磁波。超短波難以靠地波和天波傳播，而主要以直射方式（即所謂的“視距”方式）傳播。156無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)超短波（甚高頻VHF）傳無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)微波傳播：微波是指波長小于1米（頻率高于300MHz）的電磁波。其傳播類似于光波的傳播，是一種視距傳播?？偟恼f來，這種傳播方式比較穩(wěn)定，但其傳播也受到大氣折射和地面反射的影響。另外，對流層中的大氣湍流氣團對微波有散射作用。利用這種散射作用可實現(xiàn)微波的超視距傳播。157無線電波的傳播3.1射頻/微波技術(shù)微波傳播：微波是指波長小直射波傳輸特性定義：在自由空間中,電波沿直線傳播而不被吸收,也不發(fā)生反射、折射和散射等現(xiàn)象而直接到達接收點的傳播方式稱為直射波傳播。直射波傳播損耗可看成自由空間的電波傳播損耗Lfs,表示式為

式中,d為距離(km),f為工作頻率(MHz)。

3.1射頻/微波技術(shù)158直射波傳輸特性定義：在自由空間中,電波沿直線傳播而不被吸收射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)射頻信號的絕對功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關(guān)系如下：設(shè)信號功率為xW，利用dBm表示時其大小為：159射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)射頻信號的絕對功率常射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBm（分貝毫瓦）：描述功率絕對值的單位。

dBm=10lg(功率值/1mw)dBm是相對于1mw功率電平的絕對值。

1mw=0dBm20mw=13dBm40mw=16dBm160射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBm（分貝毫瓦）：射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBw（分貝瓦）：描述功率絕對值的單位。

dBw=10lg(功率值/1w)dBw是相對于1w功率電平的絕對值。1w=0dBw=30dBm2w=3dBw=33dBm40w=16dBw=46dBm161射頻功率的計量單位3.1射頻/微波技術(shù)dBw（分貝瓦）：描微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)在微波技術(shù)與工程中，頻率、阻抗和功率是三大核心指標，故被稱為微波“鐵三角”。這三個方面能夠形象地反映微波技術(shù)與工程的基本內(nèi)容，它們既有獨立特性，又相互影響，如下圖所示。162微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)在微波技術(shù)與工程中，頻率微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)163微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)26微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)頻率是射頻/微波技術(shù)中最基本的一個參數(shù)，對應(yīng)于無線系統(tǒng)所工作的頻譜范圍，也規(guī)定了無線系統(tǒng)中微波電路的結(jié)構(gòu)形式和器件材料。功率用于描述射頻/微波信號的能量大小。阻抗是在特定頻率下，描述各種微波電路對微波信號能量傳輸?shù)挠绊懙囊粋€參數(shù)。164微波“鐵三角”3.1射頻/微波技術(shù)頻率是射頻/微波技術(shù)中最射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端是指在無線電系統(tǒng)中，天線和中頻（或基帶）電路之間的部分。在這一部分中，信號以射頻形式傳輸。頻率范圍：30kHz～3000GHz功能：發(fā)射、接收和處理射頻信號165射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端是指在無線電系統(tǒng)中射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻前端166射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻前端29射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)脈沖多普勒雷達射頻前端167射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)脈沖多普勒雷達射頻前端30射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)藍牙適配器射頻前端168射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)藍牙適配器射頻前端31射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端器件包括：無源射頻器件：濾波器、功分器、定向耦合器、隔離器、衰減器、移相器、射頻傳輸線等有源射頻器件：功放、低噪聲放大器、混頻器、雙工器、射頻電子開關(guān)等169射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)射頻前端器件包括：32射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1、射頻傳輸線射頻傳輸線是指用于傳輸射頻信號的各種形式的傳輸系統(tǒng)的總稱，它的作用是引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳輸，因此又稱為導(dǎo)波系統(tǒng)?？煞譃槿悾弘p導(dǎo)體傳輸線、均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管和介質(zhì)傳輸線。170射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1、射頻傳輸線33射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)雙導(dǎo)體傳輸線由二根或二根以上的平行導(dǎo)體構(gòu)成，主要包括平行雙線、同軸線、帶狀線和微帶線等。171射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)雙導(dǎo)體傳輸線由二根或二根以射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1）趨膚效應(yīng)顯著；2）輻射損耗增加；3）支撐物損耗增加。172射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)1）趨膚效應(yīng)顯著；35射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)同軸線封閉，無輻射泄漏173射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)同軸線封閉，無輻射泄漏3617437射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)微帶線175射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)微帶線38射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管，因電磁波在管內(nèi)傳播，故稱為波導(dǎo)。波導(dǎo)主要包括矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、脊形波導(dǎo)和橢圓波導(dǎo)。176射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)均勻填充介質(zhì)的金屬波導(dǎo)管，射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)介質(zhì)傳輸線因電磁波沿傳輸線表面?zhèn)鞑?，故稱為表面波波導(dǎo)，主要包括鏡像線、單根表面波傳輸線、介質(zhì)波導(dǎo)、介質(zhì)線。177射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)介質(zhì)傳輸線因電磁波沿傳輸線射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)2、射頻開關(guān)RF開關(guān)是工作在射頻的微機械開關(guān)，依靠機械移動實現(xiàn)對傳輸線的通／斷控制。在無線電通信工業(yè)中，RF開關(guān)主要用于信號路徑選擇、阻抗匹配和改變放大器的增益。178射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)2、射頻開關(guān)41射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器功分器全稱功率分配器，英文名Powerdivider，是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。一個功分器的輸出端口之間應(yīng)保證一定的隔離度。179射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器42射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器180射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器43射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器波導(dǎo)功分器同軸功分器181射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)3、功分器波導(dǎo)功分器同軸功射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)4、射頻濾波器波導(dǎo)濾波器同軸濾波器182射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)4、射頻濾波器波導(dǎo)濾波器同射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)5、耦合器將兩路或多路RF信號耦合到一路信號中的器件，該器件主要作于增加信號功率。183射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)5、耦合器46射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)6、衰減器衰減器是一類無源雙端口器件,信號從一個端口進入,當信號從另一端口輸出時信號幅值會有一定的衰減,我們將輸入信號與輸出信號的功率的差值(對數(shù))稱為衰減值,單位為dB(相對值)。184射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)6、衰減器47射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)7、終端器終端(Terminator)是一個RF負載，無源器件，特性阻抗應(yīng)于RF電路的特性阻抗相同(一般為50Ω)，主要用來消耗無用的RF功率，將其轉(zhuǎn)化為熱能。185射頻前端技術(shù)3.1射頻/微波技術(shù)7、終端器48天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線186天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線49天線防雷保護器主饋線（7/8“）饋線卡接地裝置接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶天線調(diào)節(jié)支架抱桿室外饋線室內(nèi)超柔饋線饋線過線窗基站主設(shè)備移動通信基站天饋系統(tǒng)簡介187天線防雷保護器主饋線（7/8“）饋線卡接地裝置接頭密封件天線天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線：有效地輻射或接收電磁波的裝置。無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機。可見，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無線電通信。188天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線：有效地輻射或接天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的定義

能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。天線的功能：

能量轉(zhuǎn)換－導(dǎo)行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換；

定向輻射（接收）－具有一定的方向性。189天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的定義52天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理導(dǎo)線上有交變電流流動時，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長度和形狀有關(guān)。若兩導(dǎo)線的距離很近，電場被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強。190天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理53天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理當導(dǎo)線的長度L

遠小于波長λ時，輻射很微弱；導(dǎo)線的長度L

增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。傳輸線終端張角傳輸線對稱振子191天線的基本概念3.2天線技術(shù)/智能天線天線的輻射原理傳輸線半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。192半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是一種經(jīng)典的、迄今半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是天線的基本輻射單元。1/4波長1/4波長1/2波長半波振子波長1/2波長193半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線半波振子是天線的基本輻射單半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線194半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線57半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線

基站天線組成(定向）195半波振子3.2天線技術(shù)/智能天線基站天線組成(定向）58天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。天線方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。天線有了方向性，就能在某種程度上相當于提高發(fā)射機或接收機的效率，并使之具有一定的保密性和抗干擾性。196天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線發(fā)射天線的基本功能之一天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線對天線的要求：高效率：天線把輸入功率全部輻射出去。（理想狀態(tài)）方向性：在通信的方向上有輻射，不需要的方向上沒有輻射。（理想狀態(tài)）197天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線對天線的要求：60天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線方向性是衡量天線優(yōu)劣的重要因素之一。天線方向性常用方向圖來直觀表達。天線方向圖表示天線輻射出的電磁波在自由空間各個方向上的輻射強度，是表示天線方向性的特性曲線，它可以表征天線在各個方向上的發(fā)射或接收電磁波的能力。198天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線方向性是衡量天線優(yōu)劣的天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖）理想全向天線在各個方向上的輻射能量相等垂直半波對稱振子的“汽車輪胎”形輻射圖199天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖）實際全向天線的方向圖定向天線的方向圖200天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線立體方向圖（三維方向圖天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線三維方向圖立體感強，直觀清晰，但繪制困難。在工程上為了方便，常采用水平和垂直兩個面的方向圖來描述天線的方向性。水平面垂直面立體圖201天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線三維方向圖立體感強，直天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖202天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖65天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖203天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線二維方向圖66天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線在半波振子的方向圖中，將“輪胎”壓扁，信號就越集中。204天線的方向性3.2天線技術(shù)/智能天線在半波振子的方向圖中，天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線在天線的輻射場中，一般將電場矢量隨時間變化所描畫出的軌跡定義為該天線輻射波的極化方向，簡稱極化。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。天線的極化有圓極化、線極化、橢圓極化相同極化的兩副天線通信效果最好205天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線在天線的輻射場中，一般將天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線垂直極化水平極化EE+45°

極化-45°

極化EE線極化包括水平極化、垂直極化以及由二者組合而成的雙極化。206天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線垂直極化水平極化EE+4天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線由兩付正交的單極化天線可以組成雙極化天線。V/H（垂直/水平）型雙極化+45°/-45°

型雙極化207天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線由兩付正交的單極化天線可天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量在旋轉(zhuǎn)，其矢量頂端在傳輸空間中形成圓（橢圓）形螺旋軌跡。208天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量在旋轉(zhuǎn)，其矢量頂端在傳輸空間中形成圓（橢圓）形螺旋軌跡。209天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線圓（橢圓）極化：電場矢量天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線210天線的極化3.2天線技術(shù)/智能天線73天線的種類3.2天線技術(shù)/智能天線211天線的種類3.2天線技術(shù)/智能天線74概述軟件無線電的核心思想是對天線感應(yīng)的射頻模擬信號盡可能地直接數(shù)字化，將其變?yōu)檫m合于數(shù)字信號處理器（DSP）或計算機處理的數(shù)據(jù)流，然后由軟件（算法）來完成各種各樣的功能，使其具有更好的可擴展性和應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性。如何對所感興趣的模擬信號進行采樣？采樣率應(yīng)該多大？軟件無線電的采樣有些什么特性？3.3采樣技術(shù)212概述軟件無線電的核心思想是對天線感應(yīng)的射信號采樣圖示0(a)t(b)t0概述3.3采樣技術(shù)213信號采樣圖示0(a)t(b)t0概述