无线通信系统组成PPT课件

1、任务一 无所不在的通信设备第1页/共32页通信系统的基本组成 输入 变换器 发送 设备 信道 接收 设备 噪声与干扰 信源 输出 变换器 图1-1-2 1-1-2 通信系统的基本组成通信：从发送者到接收者之间信息的传递。通信系统：利用电信号传播信息。子任务一 无线通信系统的基本组成第2页/共32页1信源 指需要传送的原始信息，如声音、图像、文字等。2. 输入变换器 将发送者提供的非电物理量消息(如声音等)变换为电信号(即基带信号) 。 根据信源转换为电信号的方式，可分为模拟通信和数字通信。本课程主要研究的是模拟通信系统。第3页/共32页3. 发送设备 基带信号频率低，不便于在信道传输。将输入的

2、基带信号变成适合于信道传输的信号。图1-1-3 1-1-3 无线电测向信号源第4页/共32页4. 信道 连接发、收两端的信号通道，又称传输媒介。 a) b) c)图1-1-4 1-1-4 无线通信天线a)a)卫星接收天线 b)b)广播发射塔 c)c)路由器无线天线第5页/共32页5. 接收设备 与发送设备的作用相反。将信道传送过来的信号取出并进行处理，得到与发送端相对应的基带信号。图1-1-5 1-1-5 无线电测向机第6页/共32页6. 输出变换器 与输入变换器的作用相反。将接收输出的电信号恢复出原始信号。7. 噪声与干扰 存在在发射和接收的整个电路中，因此要求接收装置增益高，选择性好。第7

3、页/共32页 典型的无线发射设备的组成 图1-1-6 1-1-6 典型调幅发射机的原理框图第8页/共32页调制：用调制信号去控制高频振荡信号的某个参量。被控制的是高频振荡的振幅时，称为振幅调制，简称调幅(AM)(AM)。被控制的是高频振荡的频率时，称为频率调制，简称调频(FM)(FM)。被控制的是高频振荡的相位时，称为相位调制，简称调相(PM)(PM)。调制信号：携有信息的电信号。载波：未调制的高频振荡信号。 已调信号：经过调制后的高频振荡信号。 u第9页/共32页 无线电传播一般都要采用高频（射频）才适合于天线辐射和无线传播。原因如下： 减小天线的尺寸。只有当天线的尺寸大到可以与信号波长相比

4、拟时，天线才具有较高的辐射效率。举例，音频范围为20Hz20kHz，若发射100Hz的音频信号，波长 。需减少波长，提高发射频率。 选台。将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号上，使接收机可选择特定电台的信息而抑制其他电台发送的信息和各种干扰。 3000ckmf第10页/共32页 典型的无线接收设备的组成 图1-1-7 1-1-7 调幅收音机的原理框图第11页/共32页1.什么叫超外差式接收机？ 混频器输出端获得载频频率为本振和高频已调信号两者频率之差。2.为什么要使用混频器？ 如果接收机直接将高频信号放大，对于不同的频率，接收机的灵敏度（接收弱信号的能力）和选择性（区别不同电台的能力）

5、变化较剧烈。而用混频器得到的中频信号的频率固定，因此中频放大器的选择性和增益和接收的频率无关。第12页/共32页 无线电波波段的划分波波 段段波长波长/m频率频率/MHz特特 点点说说 明明中、中、长波长波 100 3沿地表沿地表传播传播大地表面是导体，一部分电磁波大地表面是导体，一部分电磁波会损耗掉，频率越高，损耗越大会损耗掉，频率越高，损耗越大短波短波10 1003 30靠电离层靠电离层反射传播反射传播电磁波一部分被吸收，另一部分电磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。频率越高，被反射或折射到地面。频率越高，被吸收的能量越小，但频率超过被吸收的能量越小，但频率超过一定值，电磁波会穿

6、过电离层，一定值，电磁波会穿过电离层，不再返回地面不再返回地面超短波超短波 30沿空间沿空间直线传播直线传播沿地表传播衰减极大，电磁波又沿地表传播衰减极大，电磁波又会穿透电离层，不能返回地面。会穿透电离层，不能返回地面。只能采用主要沿空间直线传播只能采用主要沿空间直线传播子任务二 电磁波频段的划分与传输特点第13页/共32页 无线电波的传播方式第14页/共32页1. 沿地面传播的地波 特点：因为地面的导电特性比较稳定，所以电波沿地面的传播比较稳定；遇障碍物绕射能力强，传输距离比较远。 应用：导航。第15页/共32页2. 靠电离层的折射和反射进行传播 特点：短波通信天线尺寸小，所需发射功率低，成

7、本低；但因电离层状态随时间而变化，所以电波的传播不稳定。 应用：远距离无线电广播、电话通信及中距离小型移动电台等。第16页/共32页3. 沿空间直线传播 特点：传播距离只限制在视线范围内，所以传播距离是有限的，但可以通过架空天线、中继、或卫星等方式扩大传播距离。 应用：中继通信、调频、电视广播、以及雷达、导航系统中。 第17页/共32页 频率的分配 同一地区、同一时段用相同或相近频率的无线电通信设备工作时必然相互干扰，因此无线电频率需要仔细规划并且加以利用。1.将频率根据不同的业务加以分配。比如： 调频广播: 87.5MHz108MHz； GSM频段：900Mhz/1800Mhz/1900MH

8、z；2.无线电总的频谱范围有限，力求压缩每个无线设备的带宽，减小信道间的间隔和干扰，提高频谱利用率。第18页/共32页 比如，在无线网络规划中，信道分配的问题可以分为两类：1.在满足整个系统无干扰的情况下，最小化所需要的信道数，以节约有效的频率资源。2.在大多数应用中，无法提供足够可用的信道确保无干扰的信道分配，只能最小化整个系统内的干扰，满足各区域对信道数量上的需求。又比如，采用更加紧密的频率复用技术，建立微蜂窝、微微蜂窝，建设GSM900/1800双频网络以及进行网络优化等。第19页/共32页天线是一个能量转换器：发射天线：高频电能 电磁波能接收天线：电磁波能 高频电能天线的重要参数和特性

9、：方向性系数天线增益输入阻抗天线效率 天线第20页/共32页无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。第21页/共32页导线载有交变电流时就可以形成电磁波的辐射。辐射的能力与导线的长短和形状有关。当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。第22页/共32页通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。两臂长度相等的振子叫做对称振子：每臂长度为1/4波长，全长为1/2波长的振子也叫半波振子。第23页/共32页 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。 对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向

10、传来的电波所具有的接收能力。 天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。第24页/共32页 方向性系数是用来表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度的一个参数。为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定向天线作为比较的标准。 理想的非定向天线：各方向均匀辐射的理想点源天线，这种天线向各个方向的辐射式均匀的。 任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。第25页/共32页 天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比称为天线的输入阻抗。 输入阻抗有电阻分量和电抗分量，即Zin=Rin+j Xin。电抗分量会减

11、少从天线进入馈线的有效信号功率，因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。 输入阻抗与天线的结构和工作波长有关。基本半波振子的输入阻抗为（73.1+ j 42.5 ）欧姆。第26页/共32页 天线效率是指天线辐射出去的功率（即有效地转换电磁波部分的功率）和输入到天线的总功率之比。是恒小于1的数值。 增益是是天线辐射或接收电波大小的表现。它是方向系数与天线效率的乘积。 增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离就越远。一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。第27页/共32页1.全向天线 在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线。即水平方向图的基本为圆形。不过在其垂直方向图上，可以看到辐射能量是集中的，因此可以获得天线增益。全向天线一般由半波振子排列的直线阵组成。辐射能量更集中无线通信常用天线第28页/共32页振子单元数每增加一倍（即长度增加一倍，增益增加3dB。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台站。第29页/共32页2.定向天线这类天线的水平和垂直方向图是非均匀的。它经常用在扇形小区，因此也经常称为扇区天线。定向天线一般由直线天线阵加上反射板构成，或直接采用方利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个