第二讲频谱管理与划分,业务与系统及应用(1)

1、第二讲无线电管理基本概念，无线电业务、系统简介课件下载公共邮箱：密码：bupt1234助教：马睿博参考书目 电磁环境基础 西安电子科技大学出版社，2010年8月 新一代无线技术频谱分配机制与应用电子工业出版社，2011年12月 现代频谱管理精要，内部资料 环境电磁监测与评测，浙江大学出版社，2011年 超特高压环境电磁场测量计算和生态效应，科学出版社，2013年 环境电磁监测与评价，浙江大学出版社，2011年 生物电磁特性及其应用，北京工业大学出版社，2008年外文参考书 Anne Perrin、 Martine Souques，Electromagnetic Fie

2、lds, Environment and Health Jevti、 Ni Kovi，Electromagnetic Radiation in Living and Working Environment Riadh W.Y. Habash，Electromagnetic Fields and Radiation: Human Bioeffects and Safety电磁环境的定义 我国国军标中对电磁环境的定义为：我国国军标中对电磁环境的定义为：“存在于给定场存在于给定场所的所有电磁现象的总和所的所有电磁现象的总和”，给定场所即自然空间；，给定场所即自然空间；所有电磁现象包括所有所有电磁现象

3、包括所有电场电场、磁场磁场与与电磁场电磁场。 1988年年，美军将电磁环境定义为美军将电磁环境定义为“军队，系统或平台军队，系统或平台在预定工作环境中执行任务时可能遇到的在各种频在预定工作环境中执行任务时可能遇到的在各种频率范围内电磁辐射或传导辐射的功率和时间的分布率范围内电磁辐射或传导辐射的功率和时间的分布状况。状况。”电场、磁场与电磁场静电场静电场恒定磁场恒定磁场恒定电场恒定电场交变电磁场交变电磁场电磁环境电磁环境7p根据电磁波产生的机理不同，一般将电磁信号划分根据电磁波产生的机理不同，一般将电磁信号划分为为自然自然电磁信号和电磁信号和人为人为电磁信号。电磁信号。p非人为因素产生的电磁波，

4、构成了电磁环境的一部非人为因素产生的电磁波，构成了电磁环境的一部分，把这部分电磁波所形成的电磁环境称为自然电分，把这部分电磁波所形成的电磁环境称为自然电磁环境。磁环境。p在自然电磁环境中，在自然电磁环境中，静电、雷电和自然辐射静电、雷电和自然辐射是是3种最种最重要的电磁干扰。重要的电磁干扰。 自然辐射源 自然辐射源自然辐射源的种类非常多，主要的种类非常多，主要有电子噪声、大地表面磁场、大有电子噪声、大地表面磁场、大地磁层、大地表面的电场、大地地磁层、大地表面的电场、大地内部的电场、大气中的电流电场内部的电场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、太阳无线、闪电和雷暴的电场、太阳无线电辐射和银河系

5、无线电辐射等。电辐射和银河系无线电辐射等。8极光（Aurora、Aurora Borealis、Polar light或Northern light）出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光，来自地球磁层和太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。宇宙射线在地球表面存在着在地球表面存在着地磁场地磁场，它是一种自然场。，它是一种自然场。在海拔高度在海拔高度500km处存在着处存在着大气电离层大气电离层。宇宙噪声主要来自宇宙噪声主要来自太阳辐射和银河系无线电辐射太阳辐射和银河系无线电辐射。太阳辐射可分为热辐射和非热辐射两类，热辐射太阳辐射可分

6、为热辐射和非热辐射两类，热辐射频谱从十几兆赫到频谱从十几兆赫到30GHz，在太阳黑子剧烈活动期，在太阳黑子剧烈活动期的辐射强度比静止期大的辐射强度比静止期大60dB。银河系无线电辐射频率在银河系无线电辐射频率在150MHz200MHz频段频段内。因此宇宙噪声在内。因此宇宙噪声在20MHz500MHz频率范围内频率范围内影响相当明显。影响相当明显。由由太阳飞出的带电粒子引起磁场的改变太阳飞出的带电粒子引起磁场的改变就是就是地球地球上的磁暴上的磁暴。 10人工电磁环境人工电磁环境感应源：感应源： 导体在稳恒电场中产生感应电荷；导体在稳恒电场中产生感应电荷； 导体在稳恒磁场中移动产生感应电流；导体在

7、稳恒磁场中移动产生感应电流； 介质产生极化作用；介质产生极化作用； 主要人工感应电磁场产生机理：主要人工感应电磁场产生机理：11人为电磁环境l工频电、磁场工频电、磁场l50Hz、60Hz工业用电线路产生的电场、磁场工业用电线路产生的电场、磁场l辐射电磁场辐射电磁场 辐射干扰是指以辐射干扰是指以电磁波形式传播电磁波形式传播的干扰。这类干扰的能的干扰。这类干扰的能量是由干扰源辐射出来，通过介质量是由干扰源辐射出来，通过介质(包括自由空间包括自由空间)以电以电磁波的特性和规律传播的。磁波的特性和规律传播的。 构成辐射干扰源有两个条件：构成辐射干扰源有两个条件：l一个是有产生电磁波的一个是有产生电磁波

8、的源源泉；泉；l另一个是能把这个电磁波能量另一个是能把这个电磁波能量辐射辐射出去。出去。l电离辐射：核反应所产生的各种射线电离辐射：核反应所产生的各种射线50Hz信号波长为6*106米，按照人身高2米计算，在人的身高范围内相位变化为0.00075度，可以忽略不计，因此工频源产生的电场与磁场可视为恒定电场与恒定磁长。辐射电磁场电磁辐射场区一般分为电磁辐射场区一般分为远区场远区场和和近区场近区场。以场源。以场源为中心，在为中心，在一个波长范围内一个波长范围内的区域，通常称为近的区域，通常称为近区场，也可称为区场，也可称为感应场感应场；半径为一个波长之外的；半径为一个波长之外的空间范围称为远区场，又

9、称为空间范围称为远区场，又称为辐射场辐射场。通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，我们应该格外注意对以，我们应该格外注意对电磁辐射近区场的防护电磁辐射近区场的防护。常见的信息辐射干扰源有常见的信息辐射干扰源有发送设备、本地振荡器发送设备、本地振荡器、非线性器件和核爆脉冲、非线性器件和核爆脉冲等。等。13国际频谱分段 E: Extreme 极 S: Super 超 U: Ultra 特 V: Very 甚14 无线电管理基本概念无线电管理基本概念 无线电频率与电磁

10、频谱概念（复习）无线电频率与电磁频谱概念（复习） 无线电业务与系统简介无线电业务与系统简介主要内容飞机上的无线电管理飞机上的无线电管理 起飞：起飞： 确认您的移动电话已关机确认您的移动电话已关机 降落：降落： 在飞机着陆并停稳后打开移在飞机着陆并停稳后打开移动电话动电话 在系好安全带指示灯熄灭前，在系好安全带指示灯熄灭前，请不要使用移动电话请不要使用移动电话一、无线电管理基本概念工作中的无线电管理工作中的无线电管理 会场使用干扰器：会场使用干扰器： 会场秩序，会议保密会场秩序，会议保密一、无线电管理基本概念生活中的无线电管理生活中的无线电管理 广播、电视、移动电话各广播、电视、移动电话各行其道

11、，按照规定的频率、行其道，按照规定的频率、参数工作参数工作一、无线电管理基本概念专业的无线电管理专业的无线电管理 无线电管理部门频无线电管理部门频率规划分配、无线率规划分配、无线电台设备管理、无电台设备管理、无线电干扰的查处、线电干扰的查处、电磁环境的监管等电磁环境的监管等一、无线电管理基本概念 无线电管理无线电管理 国家通过专门机关国家无线国家通过专门机关国家无线电管理局和国家无线电监测中心，电管理局和国家无线电监测中心，对研究、开发、使用无线电频谱对研究、开发、使用无线电频谱资源进行实施，以实现合理、有资源进行实施，以实现合理、有效利用无线电频谱资源的行为、效利用无线电频谱资源的行为、活动

12、和全过程。活动和全过程。一、无线电管理基本概念含义一、无线电管理主体含义一、无线电管理主体 无线电管理是一种国家行为，无线电管理是一种国家行为，它是由国家所授权和特许的机关来它是由国家所授权和特许的机关来实施的活动。实施的活动。 无线电管理不是任何机构、任何无线电管理不是任何机构、任何部门都可以进行的，这种管理权的部门都可以进行的，这种管理权的行使必须有充足的法律依据。行使必须有充足的法律依据。一、无线电管理基本概念含义二、无线电管理对象含义二、无线电管理对象 是研究、开发、使用无线电频是研究、开发、使用无线电频谱资源和卫星轨道资源的各种谱资源和卫星轨道资源的各种活动。活动。一、无线电管理基本

13、概念含义三、无线电管理职能含义三、无线电管理职能 通过计划、组织、领导和控制等手段和方法对研究、通过计划、组织、领导和控制等手段和方法对研究、开发、使用无线电频谱资源和卫星轨道资源的活动开发、使用无线电频谱资源和卫星轨道资源的活动实施管理。实施管理。 表现为各级政府的无线电管理机构对无线电台的审表现为各级政府的无线电管理机构对无线电台的审批、无线电频率的指配、无线电设备的管理、无线批、无线电频率的指配、无线电设备的管理、无线电信号的监测、规章制度的制定和监督检查、对用电信号的监测、规章制度的制定和监督检查、对用户的管理、指导和服务等等。户的管理、指导和服务等等。一、无线电管理基本概念含义四、无

14、线电管理目的含义四、无线电管理目的 无线电管理的最终目的是保证无线电管理的最终目的是保证合理有效地利用无线电频谱，合理有效地利用无线电频谱，服务社会经济建设和国防建设。服务社会经济建设和国防建设。 为实现这一目标，国家建立了为实现这一目标，国家建立了无线电管理机构，并赋予相应无线电管理机构，并赋予相应的管理职权、有效管理手段和的管理职权、有效管理手段和方法。方法。一、无线电管理基本概念管频率管频率 管台站管台站 管秩序管秩序一、无线电管理基本概念 通信技术的发展基于电磁场与电磁波理论与技通信技术的发展基于电磁场与电磁波理论与技术的应用与支撑！术的应用与支撑！无线电频率与电磁频谱 频率频率 在物

15、理学中在物理学中,指单位时间内完成振动或振荡的次指单位时间内完成振动或振荡的次数或周期、某一时间内事物发生的次数或完成数或周期、某一时间内事物发生的次数或完成某过程的次数。某过程的次数。 频率的基本单位为赫兹（频率的基本单位为赫兹（Hz） 二、无线电频率与电磁频谱 电磁波电磁波 根据电工学原理，强弱交替变化的电流会在周围空间根据电工学原理，强弱交替变化的电流会在周围空间产生交变的电磁场，单位时间内强弱交替变化的次数产生交变的电磁场，单位时间内强弱交替变化的次数称为电磁场的频率。电磁场不仅可能存在于导体的周称为电磁场的频率。电磁场不仅可能存在于导体的周围，而且能够脱离其产生的载体向远处传播。围，

16、而且能够脱离其产生的载体向远处传播。 在空间以一定速度（光速）、一定频率传播的电磁场，在空间以一定速度（光速）、一定频率传播的电磁场，称为电磁波。称为电磁波。无线电频率与电磁频谱 无线电频率无线电频率 根据国际电信联盟根据国际电信联盟(ITU) 无线电规则无线电规则和和中华人民共和国无线电频率划分规定中华人民共和国无线电频率划分规定(2010版版)规定：规定： 3Hz3000GHz范围内的电磁波称为无线电范围内的电磁波称为无线电波。波。 无线电波的频率定义为无线电频率。无线电波的频率定义为无线电频率。 无线电频率与电磁频谱无线电频率与电磁频谱波段名称波段名称频率范围频率范围/GHz波长范围波长

17、范围/um无线电波03000=100红外线波3004000000.751000可见光波3840007690000.390.78紫外线波7690003000000000.0010.39X射线3000000005e100.0000060.001射线约1e009以上=0.0003电磁波各波段的划分（复习）无线电频谱资源的划分（复习）极低频极低频超低频超低频特低频特低频330HZ30300HZ3003000HZ极长波极长波超长波超长波特长波特长波10000010000 km100001000 km1000100 km甚低频甚低频(VLF)低频低频(LF)中频中频(MF)高频高频(HF)甚高频甚高频(V

18、HF)330K30300K3003000K330M30300M甚长波甚长波长波长波中波中波短波短波米波米波10010 km(万米波万米波)100001000 m(千米波千米波)1000100 m(百米波百米波)10010 m(十米波十米波)101 m(米波米波)特高频特高频(UHF)超高频超高频(SHF)极高频极高频(EHF)至高频至高频3003000M330G30300G3003000G101 dm101 cm101 mm1000100um(亚毫米波亚毫米波)微微波波分米波分米波厘米波厘米波毫米波毫米波丝米波丝米波无线电频谱资源的划分3-1 常用陆地无线电业务与其对应无线电常用陆地无线电业务

19、与其对应无线电系统关系表系统关系表三、无线电业务与系统无线电业务无线电通信系统无线电通信子系统固定业务微波接力通信系统1GHz以上数字微波点对点/点对多点1GHz以下小容量系统扩频通信系统2.4GHz扩频系统5.8GHz扩频系统无线接入通信系统SCDMA（包括Mcwill）PHSDECT1.9 GHz TDD（不含PHS）1.9 GHz CDMA450MHz FDD调频WLAN （室外）常用陆地无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容 固定业务无线接入通信系统3.5GHz固定无线接入3.3GHz固定无线接入26GHz LMDS短波通信系统单边带（SSB）双边带（DSB）其他常用陆地无线电业务

20、与其对应无线电系统关系表主要内容陆地移动业务公众移动通信系统GSM/GPRS系统CDMA系统WCDMA系统TD-SCDMA系统TD-LTE集群通信系统模拟集群系统TETRA系统iDEN系统GoTa系统GT800系统中国移动中国移动GSM900上行/下行890-909MHz/935-954MHz EGSM900上行/下行885-890MHz/930-935MHz (中国铁通GSM-R：885-889/930-934) GSM1800M上行/下行1710-1720MHz/1805-1815MHz3G TD-SCDMATDD1880-1900MHz 、2010-2025MHz4GTD-LTE1880

21、-1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz中国联通中国联通GSM900 上行/下行：909-915MHz/954-960MHzGSM1800 上行/下行：1740-1755MHz/1835-1850MHz3G WCDMAFDD 上行/下行：1940-1955MHz/2130-2145MHz TD-LTE 2300-2320MHz、2555-2575MHzFDD-LTE 1755-1765MHz 1850-1860MHz中国电信中国电信CDMA800 上行/下行：825-835MHz/870-880MHz3G CDMA2000FDD 上行/下行：1920-1935

22、MHz/2110-2125MHzTD-LTE 2370-2390 MHz、2635-2655 MHzFDD-LTE 1765-1780MHz 1860-1875MHz常用陆地无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容陆地移动业务超短波通信系统民用超短波对讲机无中心通信系统900MHz多信道选址系统无线数据通信系统230MHz无线数据800MHz无线数传寻呼通信系统 常用水上无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容水上移动业务遇险和安全系统(不含GMDSS)（莫尔斯电报、/单边带无线电话和窄带直接印字电报等）全球水上遇险和安全系统(GMDSS)（包括MF、HF、VHF数字选择性呼叫，单边带无线

23、电话，窄带直接印字电报和航行警告和紧急信息）水上自动识别系统(AIS)VHF/STDMAVHF调频对讲机30MHz频段渔船对讲机33MHz安全救助通信常用无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容水上无线电导航业务包括航海雷达、自动雷达标绘仪(ARPA)等无线电定位业务包括岸基雷达、港口雷达、船用雷达、水上交通监视雷达、机载天气雷达、风廓线雷达和天气雷达等气象辅助业务 包括二次测风雷达、电子探空仪等常用航空无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容航空无线电导航业务无线电信标中波无方向性信标台 (NDB)、超短波定向台 (DF)、全向信标台 (VOR)和标志信标仪表着陆系统航向信标台(LOC)

24、、下滑信标台(GP)、指点信标台(MK)其他系统包括测距台 (DME)、着陆雷达 (PAR)、无线电高度表、塔康导航台 (TACAN)常用航空无线电业务与其对应无线电系统关系表主要内容航空移动业务地空语音通信包括HF高空对空台(YL)、HF中低空对空台(NC)、HF高空国际对抗台(MG)、机场塔台管制通信(TWR)、航路对空通信(ACC)、进近管制通信(APP)、航务管理通信(OP-CTL)、地面管制通信(SMC)、紧急遇险通信(EMG)地空数据通信包括VHF地空数据通信(VDL)、航站自动情报服务(ATIS)、HF气象广播(VOLMET)常用无线电广播业务与其对应无线电系统关系表主要内容广播

25、业务AM中波声音广播数字模拟AM短波声音广播数字模拟FM声音广播FM单声道声音广播FM双声道声音广播地面数字声音广播电视广播地面模拟电视广播地面数字电视广播多媒体广播3-2常用空间无线电业务常用空间无线电业务l卫星固定业务卫星固定业务l卫星移动业务卫星移动业务l卫星无线电定位业务卫星无线电定位业务l卫星无线电导航业务卫星无线电导航业务l卫星广播业务卫星广播业务 l卫星地球探测业务（含卫星气象业务卫星地球探测业务（含卫星气象业务）l空间研究业务空间研究业务无线电设备上市前的测试工作质质量量监监督督检检验验中中心心3C泰尔实验室泰尔实验室包装、外观和装配； 900MHZ频段射频性能；环境适应性测试

26、； 电池性能；GPRS业务和功能测试； 1800MAZ频段GPRS射频性能；业务与功能测试； 1800MHZ频段射频性能；寿命试验； 充电器的安全性； 900MHZ频段GPRS射频性能；音频性能测试国家无线电监测中国家无线电监测中心检测中心心检测中心RMS相位误差； 频率容限；功率控制； 射频输出调制频谱；传导杂散发射； 峰值相位误差；最大平均功率； 突发时间功率关系；射频输出切换频谱； 静态参考灵敏度。 辐射杂散发射电信研究院传输所电信研究院传输所位置更新测试； 电信业务测试；与不同厂家的基站的兼容（切换）测试； 与不同的移动通信运营公司的兼容性；在城区、近郊、远郊的通信效果测试； 在有无双

27、频覆盖区域的通信效果测试；在固定、低速移动和高速移动中的通信效果测试；在移动中进行较长时间通话的通信效果测试；GPRS业务测试（MTNET）。通信计量中心通信计量中心辐射杂散骚扰；传导连续骚扰；辐射骚扰抗扰度；AC射频场感应的传导骚扰抗扰度；浪涌（冲击）抗扰度；辐射连续骚扰；静电放电抗扰度；电快速瞬变脉冲群；DC射频场感应的传导骚扰抗扰度；电压暂降和短时中断抗扰度；安全性能测试。电磁辐射性能（SAR)。无线电技术的四大应用领域：无线电技术的四大应用领域： 信息传递（广播、通信）、信息传递（广播、通信）、 目标探测（雷达、遥测、遥感、导航）目标探测（雷达、遥测、遥感、导航） 能量传输（家用微波炉

28、、工业炼钢炉）能量传输（家用微波炉、工业炼钢炉） 射电天文射电天文四、无线电应用与新技术 无线电技术应用领域一无线电技术应用领域一 信息传递信息传递 点对多点传播信息无线电广播业务点对多点传播信息无线电广播业务 点对点传播信息无线电通信业务点对点传播信息无线电通信业务无线电应用与新技术无线电技术应用领域二无线电技术应用领域二 目标探测目标探测 可以通过测量电波反射来确定目标位置雷达业可以通过测量电波反射来确定目标位置雷达业务务 可以通过测量大地对电波的反射特点来确定地面可以通过测量大地对电波的反射特点来确定地面矿藏无线电遥感业务矿藏无线电遥感业务 可以通过测量电波对云层的反射来确定气象变化可以

29、通过测量电波对云层的反射来确定气象变化无线电气象业务无线电气象业务无线电应用与新技术无线电技术应用领域三无线电技术应用领域三 能量转化能量转化 用无线电波加热物质、穿透物质的特性来实现用无线电波加热物质、穿透物质的特性来实现特定目的工业炼钢炉、家用微波炉、高频粘特定目的工业炼钢炉、家用微波炉、高频粘合机、频谱治疗仪等，统称合机、频谱治疗仪等，统称: :（利用无线电频（利用无线电频率能量的）工业、科学、医疗应用（简称率能量的）工业、科学、医疗应用（简称ISMISM）无线电应用与新技术 无线电技术应用领域四无线电技术应用领域四射电天文业务射电天文业务 人类利用掌握的无线电知识人类利用掌握的无线电知

30、识来认识宇宙、研究人类起源来认识宇宙、研究人类起源 北京、上海、乌鲁木齐、青北京、上海、乌鲁木齐、青海的射电天文望远镜，海的射电天文望远镜， 贵州的贵州的FASTFAST项目：口径项目：口径500500米，建成后世界第一大米，建成后世界第一大无线电应用与新技术北京密云站50米天线 中国有世界第一大移动通信网中国有世界第一大移动通信网 占全世界的三分之一占全世界的三分之一 TD-LTE TD-SCDMA CDMA2000 WCDMA GSM TD-LTE TD-SCDMA CDMA2000 WCDMA GSM 无线电应用与新技术 中国有世界最大的无线电广播网络中国有世界最大的无线电广播网络 有有

31、5 5亿亿部收音机、部收音机、亿亿部电视机部电视机 广播电视播出机构广播电视播出机构19691969个个 播出广播节目播出广播节目17891789套、套、电视节目电视节目23322332套套 播出付费电视节目播出付费电视节目4444套、套、付费广播节目付费广播节目7 7套套 广播电视发射台、转播台广播电视发射台、转播台7065270652座座 中波、短波发射台、转播台中波、短波发射台、转播台742742座座 调频发射台调频发射台1825118251座座 电视发射台、转播台电视发射台、转播台5165951659座座无线电应用与新技术 中国拥有世界上优秀的气象预报系统中国拥有世界上优秀的气象预报系

32、统 风云一号系列卫星、风云二号系列卫星、风云风云一号系列卫星、风云二号系列卫星、风云三号系列卫星、三号系列卫星、508508部气象雷达以及每天释放部气象雷达以及每天释放的数千个探空汽球上都通过无线电技术提供气的数千个探空汽球上都通过无线电技术提供气象数据象数据无线电应用与新技术 中国是世界上为数不多的拥有人造地球卫星、飞船等中国是世界上为数不多的拥有人造地球卫星、飞船等航天器制造、发射技术的国家航天器制造、发射技术的国家无线电应用与新技术 中国今天已经是世界上无线电技术应用大国，但不中国今天已经是世界上无线电技术应用大国，但不是强国。是强国。 核心技术核心技术, ,自主知识产权自主知识产权 中国制造中国制造 中国创造中国创造无线电应用与新技术平流层通信或高空平台通信平流层通信或高空平台通信系统系统HAPSHAPS 利用汽球、飞艇、无人驾利用汽球、飞艇、无人驾驶飞机等航空器将通信基驶飞机等航空器将通信基站甚至交换机悬挂在站甚至交换机悬挂在公里的上空公里的上空 覆盖半径可达上百公里，覆盖半径可达上百公里，提供大区域覆盖提供大区域覆盖 使用频率：使用频率：14-16GHz14-16G