1、10:39,現(xiàn)代通信技術,第1章 無線通信基礎,1.1 無線電波,1.2 通信系統(tǒng),1.3 信號 噪聲 調制與解調,1.4 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.1 無線電波,1.1.1無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系 / 式中，為速度，單位為米/秒； 為頻率，單位為赫芝；為波長，單位為米。真空中的光速用 C 來表示，因此，真空中無線電波的波長、頻率和速度又可表示為：,10:39,現(xiàn)代通信技術,無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒 表示。在媒質中的傳播速度為：/（）1/2，式中為傳播媒質的相對介電常數(shù)。因此，同一頻率的無線

2、電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。,10:39,現(xiàn)代通信技術,超長波 100,000米10,000米，頻率330千赫； 長波 10,000米1,000米， 頻率30300千赫； 中波 1,000米100米， 頻率300千赫1.6兆赫； 短波 100米10米， 頻率為1.630兆赫； 超短波 10米1毫米， 頻率為30300,000兆赫 （其中：波長在1米以下的超短波又稱為微波）。,1.1.2 無線電波段的劃分,1.1 無線電波,10:39,現(xiàn)代通信技術,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.1 無線電波,1.1.2 無線電波段的劃分,分米波 波長1m-10cm, UHF 特高頻

3、 厘米波 波長10-1cm SHF 超高頻 毫米波 波長10-1mm EHF 極高頻,微波段的另一種細分,超高頻微波段的工程英文代號,L波段 1-2GHz, X波段 8-12.5GHz S 波段 2-4GHz, Ku波段 12.5-18GHz C波段 4-8 GHz, K波段 18-26.5GHz Ka波段 26.5-40GHz,10:39,現(xiàn)代通信技術,0.1 um 100um,10:39,現(xiàn)代通信技術,無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。,1.1.3 無線電波的傳播,10:39,現(xiàn)代通信技術,B與E的關系,B與E同相位；E、

4、B、k構成右手螺旋關系；E/B為波速,10:39,現(xiàn)代通信技術,電磁波的傳播,10:39,現(xiàn)代通信技術,無線電波的傳播類似一個池塘上的波紋，,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.1.4 無線電波的極化 無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。,10:39,現(xiàn)代通信技術,天線的極化 天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,10:39,現(xiàn)代通信技術,雙極化天線 兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波。,10:39,現(xiàn)代通信技術,導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀有關. 當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就

5、大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子。,1.1.5 天線,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.半波振子天線,1.1.5 天線,10:39,現(xiàn)代通信技術,同軸線變化為天線,10:39,現(xiàn)代通信技術,對稱振子（半波振子）天線 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子，也叫半波振子。,一個1/2波長的對稱振子 在800MHz 約 200mm長 400MHz 約 400mm 長,10:39,現(xiàn)代通信技術,2.電流環(huán)天線,1.1.5 天線,3.拋物面天線,4.天線 陣,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.2.1 無線電波的多種傳播方式,直射,反射,繞射（衍射）,散射,1.2 無線電波的傳

6、播模型,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.2.2 電磁波在自由空間中的傳播損耗,設一個點波源的發(fā)射功率為Pt , 在半徑為d的球面上的無線電波功率密度,P0可以理解為在與輻射源相距 d 的單位面積上所接收的功率。,1.2 無線電波的傳播模型,10:39,現(xiàn)代通信技術,考慮發(fā)射天線增益Gt后，與發(fā)射源相距 d 處的單位面積所接收的功率為,發(fā)射天線增益表示天線在最大輻射方向上單位立體角的發(fā)射功率與無方向天線單位立體角的發(fā)射功率的比值。,10:39,現(xiàn)代通信技術,根據(jù)天線理論，天線的有效面積為,于是，如果接收機與發(fā)射機的距離為d，接收天線的有效面積為A，發(fā)射天線增益為Gt，接收天線增益為Gr，這時，接收

7、到的信號載波功率為,10:39,現(xiàn)代通信技術,Friss公式,Pr為接收天線的接收功率，Pt為發(fā)射機的發(fā)射功率，Gt為發(fā)射天線增益，Gr為接收天線增益，d為發(fā)射機與接收機之間的距離，L為綜合損耗因子，為波長,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.2 無線電波的傳播模型,1.2.3 無線電波在傳輸中的損耗,無線電波在傳輸過程中的信號損耗,路徑衰耗,陰影衰落,多徑衰落,大尺度衰落 （慢衰落）,小尺度衰落 （快衰落）,10:39,現(xiàn)代通信技術,路徑衰耗,陰影衰落,多徑衰落,10:39,現(xiàn)代通信技術,電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會產生反射。因此，到達接收天線的超

8、短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號場強分布相當復雜，波動很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，會使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強增強，有的地方信號場強減弱。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不同。,電波的多徑傳播,10:39,現(xiàn)代通信技術,多徑衰落與多徑傳播,頻率選擇性衰落,時間選擇性衰落,10:39,現(xiàn)代通信技術,多徑傳播與反射,10:39,現(xiàn)代通信技術,用分集接收改善信號電平,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.3擴頻通信技術,1 擴頻通信的原理,(1) 直接序列擴頻系統(tǒng) DSSS,(2) 跳頻擴頻系統(tǒng) FHSS,(3) 跳時擴頻系統(tǒng) THSS,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.3 擴頻通信技術,1 擴頻通信的原理,10:39,現(xiàn)代通信技術,直接序列擴頻系統(tǒng),10:39,現(xiàn)代通信技術,2 擴頻增益,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.3.5 擴頻通信技術,1.3 數(shù)字通信,2 擴頻通信的主要特點,(1) 抗干擾性能好,(2) 隱蔽性好,(3) 可以實現(xiàn)碼分多址通信,(4) 能抗多徑干擾,(5) 能精確定時和測距,10:39,現(xiàn)代通信技術,1.3 數(shù)字通信系統(tǒng),1.3.1 通信系統(tǒng),1 通信系統(tǒng)的一般模型,2 數(shù)字通信系統(tǒng),10:39,現(xiàn)代通信技術,信源,信源編碼器,信道編碼器,調 制 器,傳輸 通道,