无线电波的发射与接收.doc

第一章无线电波的发射与接收我们在物理学的学习中知道，通有交流电的导线，会在它周围产生变化的磁场，变化的磁场又能在它周围引起变化的电场，而变化的电场还将在它周围更远的空间引起变化的磁场。这种不断交替变化，由近及远传播的电磁场就叫电磁波。无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。无线电广播、电视广播都是利用无线电波进行传播信号的。现代通讯离不开无线电波。本章将介绍无线电波的波长、频率、波段划分，以及它的发射与接收。第一节无线电波的波长、频率与波段划分一、无线电波波段的划分表1-1无线电波波段的划分波段名称频段名称波长范围频率范围用 途超长波甚低频 VLF104 105 m30 3 khz海上远距离通信长 波低频 LF103104 m30030 kHz超远程无线电通讯和导航中 波中频 MF2102103 m1500300 kHz无线电广播中短波中高频 IF502 102 m61.5 M Hz电报通讯短波髙频 HF1050 m306 MHZ无线电广播、电报通讯米 波甚高频 VHF1 10 m30030 MHZ无线电、电视广播、导航分米波特高频 UHF110-1 m3000300 MHZ电视、雷达、无线电导航厘米波超高频 SHF10-110-2 m3 104310 3MHZ 雷达、卫星通讯、接力通讯毫米波极髙频 EHF10310一2 m3 1053 104MHZ电视、雷达、无线电导航亚毫米波超极高频10一3 m以下3105MHZ以上无线电接力通讯理论和实验都可以证明，无线电波在真空中的传播速度跟实验测得的光速相等，即C=3.0108m/s无线电波在一个振荡周期T内传播的距离叫做波长。波长、频率和无线电波传播速度c的关系为=c/f式中：一无线电波的波长，单位m ；c一无线电波的传播速度，单位m/s;f一无线电波的频率，单位HZ无线电波的波长从不到一毫米到几十千米（频率范围由几十千赫到几十万兆赫）。通常根据波长频率）把无线电波划分成几个波段，如表1-1所示。二、无线电波的传播无线电波是横波，即电场和磁场的方向都跟波的传播方向垂直。在无线电波中各处的电场强度和磁感应强度的方向也总是互相垂直的，如图1-1所示。不同波长的电磁波，传播特性不相同；其传播方式大致可分为地波、天波和空间波三种形式。(1） 地波沿地球表面空间向外传播的无线电波叫地波，如图1-2(a)所示。波具有衍射特性，当无线电波的波长大于或相当于山坡、建筑物等障碍物的尺寸时，它可以绕过障碍物继续向前传播。地球是导体，地波沿地面传播时，地球表面因电磁感应而产生感应电流，因此要消耗能量，并且能量损耗随频率升高而增大。考虑到能量损失， 只有中、长波才利用地波方式传播。由于地波传播稳定可靠，在超远程无线电通讯和导航等方面多采用中长波。 图1-1无线电波传播示意图 (二)天波依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波，如图1-2(b所示。在地球表面的大气层中，大约在60km到400km的范围内，由于太阳光的照射，气体分子分解为带正电的离子和自由电子，这就是电离层。电离层一方面可以反射无线电波，反射本领随频率增大而减小。实践表明，波长短于10m的微波会穿过电离层飞向宇宙，它只能反射短波或波长更长的无线电波。电离层另一方面要吸收无线电波，吸收本领随频率减小而增大，中波和中短波一部分被吸收，因此，只有短波多采用天波方式传播。天波传播受外界影响较大，它与电离层强度、太阳辐射强度等多种因素有关，.由于这些原因，收音机夜晚收到的电台比白天多，(三）空间波沿直线传播的无线电波叫做空间波，它包括由发射点直接到达接收点的直射波和经地面反射到接收点的反射波，如图1-2(C 所示。图1-2 无线电波的传播途径由于地球表面是圆球形的，沿直线传播的微波不能传播很远，一般为几十千米。空间波受大气干扰小，能量损耗小，接收到的信号较强而且较稳定，所以电视、雷达都采用以空间波方式传播的微波。第二节无线电波的发射一、载波的调制与解调(一）载波无线电广播是利用空中传播的电磁波来传递语言和音乐的。由于低频电磁波的辐射需要足够长的天线，而且能量损失大，所以，低频信号不能直接由天线发射。只有波长足够短，即频率足够高的电磁波,才能有足够的能量由天线辐射出去。因此，无线电广播要用高频电磁波载上低频信号传播到空间去。在无线电广播中，通过高频振荡电路产生的高频、等幅电磁波，叫做载波。载波是运输工具，起运载低频信号的作用。调相& 1-3调辐，调频，调相(二）调制用低频信号控制高频载波的过程叫做调制，低频信号叫调制信号。如果载波的幅度被低频信号控制，这种调制叫调幅；如果载波的频率被低频调制信号所控制，这种调制叫调频；如果载波的初相被低频调制信号所控制，这种调制叫做调相；如图1-3所示。经过调制后的电磁波叫已调波，它可以通过天线向空间辐射出去。不同的广播电台，采用不同频率的载波，彼此互不干扰。例如：北京人民广播电台第一套节目载波频率是828kh2，第二套节目载波频率是927 kh2.由于载波频率不同，同时广播，互不干扰(三）解调从已调波中，将低频调制信号还原出来的过程叫做解调。解调又有检波和鉴频之分，在调幅收音机和调频音机中将分别进行详细的讲述。二、无线电广播的基本原理无线电广播主要由话筒、高频振荡器、调制器、放大器和发射天线组成,其方框图与各部分波形图如图1-4所示。语言或音乐的声波，使话筒内的弹簧片产生机械振动，通过电磁感应的作用，将机械振动图1-4无线电广播发射方框图和波形0转换为相应的音频电流或电压，经音频放大器放大以后，去调制由高频振荡器产生的高频载波， 高频 调幅波经高频功率放大器放大后，由天线发射出去第三节无线电波的接收一、最简单接收机的组成最简单接收机由输入调谐回路、解调器、音频放大器、扬声器等四部分组成，其方框图与图1-5最简单接收机方框图与各部分淤形图各部分波形图如图1-5所二、最简单接收机各部分的作用(1） 输入调谐回路输入调谐回路的作用是选择所要收听的电台。接收机的天线接收到许多不同频率的已调波， 由于电磁感应的作用，转变成为相应频率的感应电动势。输入回路是个谐振电路，利用改变电容器的电容量或改变电感线圈的电感量）改变输入回路的固有频率，使它同所要收听的某个电台信号发生谐振，将不需要的信号抑制掉，这样就达到了选择电台的作用。(2） 解调器解调器的作用是从已调波信号中还原出音频信号。输入回路选择出来的已调信号，不能直接由耳机或扬声器还原成声音，必须先将已调波上所载着的音频信号还原出来，才能由耳机或扬声器还原成声音，这种从已调波中检出音频信号的过程叫解调或检波.(三)音频放大器音频放大器的作用是放大检波出来的信号。解调器解调出的音频信号只能由耳机还原成微