第2章 无线电波的基础知识

1、 第第2 2章章 无线电波的基础知识无线电波的基础知识第2章 无线电波的基础知识2.1 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念2.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.3 各波段电波传播特点各波段电波传播特点2.4 船用天线船用天线2.5 船舶电台的识别船舶电台的识别2.1 无线电通信的基本概念2.1.1 2.1.1 无线电通信系统的组成无线电通信系统的组成 通信的目的就是传递信息，传输信息的系统称为通信系统。在通信的目的就是传递信息，传输信息的系统称为通信系统。在各种方式的通信中，利用电来传递信息的方式应用的最为广泛。各种方式的通信中，利用电来传递信息的方式应用的最为广泛

2、。 信息源或称信源信息源或称信源就是信息的来源，从信息源而来的信息都是系就是信息的来源，从信息源而来的信息都是系统所要传递的对象，如语音、文字、图像和数据等信息。统所要传递的对象，如语音、文字、图像和数据等信息。 发送设备发送设备就是一种变换器，把从信源送来的信息变换成电信号，就是一种变换器，把从信源送来的信息变换成电信号，并对这种电信号进一步转换，使其变成适合相应系统信道所能并对这种电信号进一步转换，使其变成适合相应系统信道所能传递的电信号，该电信号携带源信息。传递的电信号，该电信号携带源信息。 信道信道是信号传输的通道或称传输的媒介，它可以是有线（如电是信号传输的通道或称传输的媒介，它可以

3、是有线（如电缆）也可以是无线（如利用空间传播的电磁波）。缆）也可以是无线（如利用空间传播的电磁波）。 接收设备接收设备相对于发射设备是一种反变换器，它的作用是将发射相对于发射设备是一种反变换器，它的作用是将发射端传送来的电信号经过反转换，恢复出源信号。端传送来的电信号经过反转换，恢复出源信号。 信息宿或称信宿信息宿或称信宿是指语音、图像和文字等信息的归宿，它是信是指语音、图像和文字等信息的归宿，它是信息的接收者。信宿可以是人或机器。息的接收者。信宿可以是人或机器。无线电传输信息类型 1.模拟信息：信息的状态随时间连续变化 特点：抗干扰能力差，难做到保密通信，设备组成简单 在GMDSS中，MF/

4、HF/VHF无线电话通信系统属于模拟通信系统 2.数字信息：信息的状态不随时间变化 特点：抗干扰能力和检纠错能力强，通信质量高 在GMDSS中，NBDP、DSC系统以及Inmarsat-B/C/F等通信系统2.1.2 调制与解调的概念调制：无线通信系统在发射端将基带信号搬移到所需 较高频率范围的过程。 调制后的信号适合以电磁波形式向外辐射， 形成已调射频波，到达接收端。解调：通信系统的接收端从收到的射频信号中恢复发 射端所传输信号的过程。 解调的过程是调制的逆过程模拟信息的AM、FM、PM、SSB调制数字信息的ASK、FSK、PSK调制 调幅 AM 如SSB 模拟通信系统 调频 FM 调相 P

5、M 移幅键控 ASK 如莫尔斯电报 数字通信系统 移频键控 FSK 如NBDP/DSC 移相键控 PSK 如INMARSAT2.1.3 2.1.3 信号与噪声的概念信号与噪声的概念1 1、信号、信号 （SignalSignal）定义：定义：特点：特点：通信系统中传输的含有用信息的电信号称为通信系统中传输的含有用信息的电信号称为信号。信号。信号一般均具有较多的频率成分，即具有一定信号一般均具有较多的频率成分，即具有一定频带宽度。频带宽度。不同性质的信号具有不同的带宽不同性质的信号具有不同的带宽。通信系统提供的传输带宽应大于或等于所要传输通信系统提供的传输带宽应大于或等于所要传输信号的带宽信号的带

6、宽 。1)1)表示信号的方法表示信号的方法数学表达式数学表达式波形图波形图频谱图频谱图直观、有效直观、有效 2)2)频谱定义频谱定义: :3)3)频谱图频谱图: :横坐标横坐标-纵坐标纵坐标-fu指组成信号的各种正弦信号指组成信号的各种正弦信号, ,按频率按频率不同所存在的分布、排列情况。不同所存在的分布、排列情况。表示频率表示频率表示各正弦分量的幅度关系表示各正弦分量的幅度关系4 4）. .信号带宽信号带宽定义定义: :正弦单音信号和脉冲信号谱线特点：正弦单音信号和脉冲信号谱线特点：FminFmaxB= Fmax- Fmin正弦单音信号正弦单音信号只有一条谱线只有一条谱线; ;脉冲信号脉冲信

7、号则有无限多个谱线则有无限多个谱线, ,占有无限大的带占有无限大的带宽。宽。 工程上将谱线幅度下降到基波幅度工程上将谱线幅度下降到基波幅度1/101/10以下以下的所有谐波分量的所有谐波分量, ,忽略不计。故语音通信均忽略不计。故语音通信均存在程度不同的失真。存在程度不同的失真。定义定义: :5 5）系统带宽）系统带宽在不失真地传递信号的前提下在不失真地传递信号的前提下, ,通信系通信系统所必须拥有的足够带宽。统所必须拥有的足够带宽。系统带宽越大系统带宽越大, ,单位时间内传输的信息量也越单位时间内传输的信息量也越大。大。系统带宽主要系统带宽主要取决于调制方式和调制信号取决于调制方式和调制信号

8、的带宽。的带宽。在通信中要保证信号尽可能不失真在通信中要保证信号尽可能不失真, ,要求要求系统系统带宽大于或等于信号的带宽带宽大于或等于信号的带宽。2 2、噪声及其表示、噪声及其表示 噪声噪声是指在接收机输出终端上呈现的任何我们所不需要是指在接收机输出终端上呈现的任何我们所不需要的无用信号。的无用信号。1)1)噪声分类噪声分类 按其来源噪声可分为按其来源噪声可分为内部噪声和外部干扰内部噪声和外部干扰两种类型。两种类型。 （1 1）内部噪声）内部噪声由机内的元器件产生的无用信号，主要由机内的元器件产生的无用信号，主要取决于高放的性能。有热噪声和散弹噪声两种。取决于高放的性能。有热噪声和散弹噪声两

9、种。 散弹噪声散弹噪声是由真空电子管和半导体器件中电子发射的是由真空电子管和半导体器件中电子发射的不均匀性引起的。不均匀性引起的。 （2 2）外部干扰）外部干扰来自接收机外的无用信号。来自接收机外的无用信号。 工业干扰工业干扰天电干扰天电干扰宇宙干扰宇宙干扰电台干扰电台干扰由电气设备中电流或电压急剧变化引起。属脉由电气设备中电流或电压急剧变化引起。属脉冲干扰，对冲干扰，对MFMF波段影响较大。波段影响较大。由大气层中各种电骚动引起。以雷电为主，由大气层中各种电骚动引起。以雷电为主，集中影响集中影响20MHz20MHz以下波段。以下波段。来自宇宙空间各天体产生的电磁辐射。集中在来自宇宙空间各天体

10、产生的电磁辐射。集中在3060MHz3060MHz。来自其他无线电发射台。因短波波段电台多来自其他无线电发射台。因短波波段电台多，信道拥挤，故影响较大。，信道拥挤，故影响较大。噪声的表示：噪声的表示：信噪比和噪声系数信噪比和噪声系数（1 1）信噪比）信噪比特点：特点：(S/N)(S/N)信号与噪声的比值。信号与噪声的比值。 通常用功率比来表示。通常用功率比来表示。 S/N=PS/N=PS S / P / PN N可说明信号的质量好坏可说明信号的质量好坏（2 2）噪声系数）噪声系数(N(NF F) )衡量接收机的好坏衡量接收机的好坏 NF1Si / NiSo / NoNF=指当网络的输入端接上一

11、个标准指当网络的输入端接上一个标准信号源时信号源时, ,其输入端信噪比其输入端信噪比Si / Si / Ni Ni 与输出端信噪比与输出端信噪比So / NoSo / No的比的比值。值。第2章 无线电波的基础知识2.1 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念2.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.3 各波段电波传播特点各波段电波传播特点2.4 船用天线船用天线2.5 船舶电台的识别船舶电台的识别 2.2.1 无线电波的产生与传播： 高频电流在天线流动会在其周围产生交变的磁场，在空间中交变磁场再产生交变的电场，交变的电场再产生交变的磁场。这样在空间中交变的电磁场不断交替变

12、化，波动传播，从而形成了无线电波。2.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.2.2 频率、周期、波长、速度的定义及关系频率、周期、波长、速度的定义及关系 频率（FREQUENCY）： 定义：电波在单位时间（）内幅值大小与方向周期性变化的次数。 符号： 单位：赫兹（Hz）千赫兹（KHz）兆赫兹（MHz） G赫兹（GHz） 换算关系：1000Hz=1KHz ；1000KHz=1MHz ；1000MHz=1GHz周期： ：电波幅值大小与方向变化一次所用的时间。 符号：T 单位：秒（s） 、 毫秒ms）、微秒（s） 换算关系：1秒（s）=1000毫秒（ms）； 1毫秒（ms）=100

13、0微秒（s）。波长： 定义：电波在一个周期内传播的距离； 符号：； 单位：米（m）、 分米（dm）、厘米（cm） 、毫米（mm） 换算关系：1米（m）=10 分米（dm）； 1分米（dm）=10厘米（cm）； 1 厘米（cm）=10毫米（mm）；2.2.2 频率、周期、波长频率、周期、波长、速度、速度的定义的定义及关系及关系2.2.3 无线电波的波段划分无线电波的波段划分波长名称波长范围波段名称频率范围极长波10105 5m m以上以上极低频（极低频（ELFELF）3KHz3KHz以下以下超长波10105 5m-10m-104 4m m甚低频（甚低频（VLFVLF）3-30KHz3-30KHz

14、长波10104 4m-1000mm-1000m低频（低频（LFLF）30-300KHz30-300KHz中波中波1000m-100m1000m-100m中频（中频（MFMF）300-3000KHz300-3000KHz短波短波100m-10m100m-10m高频（高频（HFHF）3-30MHz3-30MHz米波（超短波）米波（超短波）10m-1m10m-1m甚高频（甚高频（VHFVHF）30-300MHz30-300MHz微波微波分米波10-1dm10-1dm特高频（特高频（UHFUHF）300-3000MHz300-3000MHz厘米波10-1cm10-1cm超高频（超高频（SHFSHF）3

15、-30GHz3-30GHz毫米波10-1mm10-1mm极高频（极高频（EHFEHF）30-300GHz30-300GHz地面通信使用的频段 中频（MF）：4154000KHz 其中，中频I（MF I）415-530KHz 中频II（MF II）2MHz 高频（HF）：4000-27500KHz 海上高频分波段：CCIR指定4、6、8、12、16、18、22、25MHz，为海上移动通信使用的频段。 甚高频（VHF）：156-174MHz地面通信使用的频段 信道与频率（CHANNEL&FREQUENCY): 单工信道:SIMPLEX CHANNEL;多用于船到船通信,及重要通信; 双工信道:DU

16、PLEX CHANNEL;多用于船到岸通信 分工作类型指定：RT、BDP(TELEX）、DSC等 例如:无线电传通信的828信道，对应的岸台的发射频率(即船接收频率)是8430.0KHz; 岸台的接收频率(即船发射频率）是8390.0KHz。无线电话CH828(岸发8800/岸收8276)2.2.4 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点电波沿地球表面传播电波沿地球表面传播, ,波长越长绕射距离越远波长越长绕射距离越远. .地面电性能地面电性能参数随时间变化小参数随时间变化小, ,地形地貌稳定地形地貌稳定, ,地波传播可靠稳定地波传播可靠稳定. .1. 1.地波传播地波传播: :形成

17、条件：无线形成条件：无线电波的波长与障电波的波长与障碍物尺寸相比拟碍物尺寸相比拟时才能发生绕射时才能发生绕射现象现象极长波极长波 超长波超长波 长波长波: :=1km=1km100km,100km,传播几千几万传播几千几万km.km.中波中波(MF):(MF): =100m =100m 1000m,1000m,传播几百传播几百km.km.短波短波(HF):(HF): =10m =10m 100m,100m,传播传播100km.100km.超短波超短波 微波微波: : 10m,f f fmaxmax 穿透电离层；穿透电离层；f f f fminmin 被电离层吸收被电离层吸收 f fminmin

18、 f f天波天波 f fmaxmax 天波（电离层波天波（电离层波中短波）中短波） f fminmin最低可用频率最低可用频率 f fmaxmax最高可用频率最高可用频率 f f天波天波最佳工作最佳工作频率频率 第2章 无线电波的基础知识2.1 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念2.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.3 各波段电波传播特点各波段电波传播特点2.4 船用天线船用天线2.5 船舶电台的识别船舶电台的识别2.3 2.3 各波段电波传播的特点各波段电波传播的特点2.3.1 2.3.1 中波（中波（MFMF）传播）传播1.1.长波：长波：2.2.中波：中波：

19、以地波传播，工作稳定。以地波传播，工作稳定。白天白天以地波传播，不能以天波传播，以地波传播，不能以天波传播，D层对层对MF波吸收。波吸收。夜间夜间地波与天波并存，地波与天波并存，E层对天波反射，但存在衰落，层对天波反射，但存在衰落， 中波的传播特点波长：1 km-100m;频率：300 - 3000kHz; 传播特点： 白天靠地波.因为中波穿过D层时,受到强烈的吸收。 夜间靠地波和天波.吸收中波的D层消失,由E层反射。 白天传播200海里;晚上传播400海里。 有衰落现象。产生原因是信号的多径传播 1.1.传播：传播：2.2.特点特点 地波和天波，主要靠天波传播，在地波和天波，主要靠天波传播，

20、在F层反射。层反射。1). 1). 地波传播衰减大，传播小于地波传播衰减大，传播小于100km100km。2). 2). 天波传播距离远，但受电离层变化影响较大，天波传播距离远，但受电离层变化影响较大，传播不够稳定。传播不够稳定。2.3.2 2.3.2 短波（短波（HFHF）F层不稳定，不同路径天波在接收点叠加层不稳定，不同路径天波在接收点叠加衰落。衰落。3).3).存在衰落现象存在衰落现象 4).4).存在盲区效应（寂静区）：存在盲区效应（寂静区）：天地波均不能覆盖的区域。2.3.3 2.3.3 超短波和微波的传播特点超短波和微波的传播特点 频率:30MHz以上;波长:10M以下。 传播特点

21、： 主要靠空间波传播。 传播距离一般仅有几十海里。天线绝对高度(距海平面的高度)为几十米时,VHF通信距离30-50海里。在主要航线上不同海区在主要航线上不同海区和国内主要海岸电台通信使用的频段和国内主要海岸电台通信使用的频段所在海区 白天最佳频段 夜间最佳频段印度洋 16MHz、22MHz 8MHz、12MHz红海 16MHz、22MHz 8MHz、12MHz地中海西部 16MHz（1530LT左右） 8MHz、12MHz 12MHz（1630LT左右）大西洋东部 12MHz（1630LT左右） 8MHz、12MHz第2章 无线电波的基础知识2.1 无线电通信的基本概念无线电通信的基本概念2

22、.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.3 各波段电波传播特点各波段电波传播特点2.4 船用天线船用天线2.5 船舶电台的识别船舶电台的识别2.4 2.4 船用天线船用天线 2.4.1 天线的作用 1、天线概述 天线是辐射或接收电磁波的装置。同时无线天线相当于一信号放大器，主要用来解决无线网络传输中因传输距离、环境影响等造成的信号衰减。 2、发射天线的作用 发射天线的作用是把已调高频电流的能量转换成电磁波能量向空间辐射出去； 3、接收天线的作用 接收天线将电磁波能量转换为高频电流能量。 4、收发天线的互易性 发射天线与接收天线都是一种能量转换装置，并且可以证明它们具有互易性，

23、即收发天线可以互换使用，其参数基本不变。 2.4.3 船用天线的分类1、船用天线分类1）地面通信天线2）卫星通信天线 2、地面系统天线 1）鞭状天线 目前船用组合电台及导航设备的主要天线，特点是架设容易，频带宽，缺点是功率容量小。 2）垂直半波偶极天线与棒状天线 主要用于VHF设备中，频带宽。 3）其他类型天线 主要有环形天线 、T型、型天线、直立桅杆式天线等 ，旧船上还能看到，但是新型船舶上已经淘汰。地面系统天线图 (a）棒状天线棒状天线 (b) 半波偶极天线半波偶极天线 2、卫星通信天线 1）卫星全向天线 是海事卫星通信系统中唯一的全向性天线，能够接收所有方向来的无线电波，不需要伺服装置调

24、整天线指向。但是天线增益为0dB 目前收发单元也做在天线里面 2）抛物线面天线 使用的是抛物面天线，天线具有很强的方向性，能获得较大的天线增益，缺点是需要复杂的伺服系统。 天线罩里面只包含频率变换单元，示意图如右图所示。INMARSAT-B站抛物面天线外观与内部结构图站抛物面天线外观与内部结构图 3）阵列天线 Inmarsat-F标准天线使用的是阵列天线，该天线由四块波束阵列天线组成。用跟踪控制模块控制相移器的开关，从水平和垂直方向上调整阵列天线指向静止卫星，实现点波束通信。F F站天线外形图站天线外形图内部结构图内部结构图 2.4.5、船用天线的维护和保养、船用天线的维护和保养 1）定期检查

25、 做好各种检查，主要包括天线匹配状态的检查，天线所用导线的强度检查，对于直立天线，还必须对其拉索是否处于平衡受力状态进行检查， 绝缘子检查，如底座绝缘子，尤其是直立式天线底座绝缘子需承受全部天线重量，在大风浪中受力容易破损。高压绝缘子，拉索绝缘子的检查，检查是否老化、破损。 在雷雨季节注意检查避雷装置，检查应接地的地方接地是否良好，保证有良好的接地。 连接处要定期除锈和上油2）不定期检查 船舶到港，检查天线有无断裂或铜锈 大风和台风季节，检查天线的抗风力 暴风雨来临时，尽可能把天线放下 雨雪天气，要防止因冰水附挂在绝缘子上造成天线短路现象第2章 无线电波的基础知识2.1 无线电通信的基本概念无

26、线电通信的基本概念2.2 无线电波的传播途径和特点无线电波的传播途径和特点2.3 各波段电波传播特点各波段电波传播特点2.4 船用天线船用天线2.5 船舶电台的识别船舶电台的识别2.5.1 呼号Call Sign的组成 (1) 海（江）岸电台 两个字符和一个字母,或 两个字符和一个字母,后接不超过三位数字(紧接在字母后面的数字“0”或“1”除外) 广/大/上/青/天：XSQ/XSZ/XSG/XST/XSV 4PB：斯里兰卡科隆坡海岸电台 9VG：新加坡海岸电台 XSG26：上海海岸电台（8487KHZ) VRX: 香港海岸电台 国际电信联盟（ITU）分配给我国海岸电台的呼号为XSA XSZ 2

27、.5 船舶电台的识别船舶电台的识别 (2)船舶电台 BAAABZZZ 两个字符和两个字母,或 两个字符、两个字母和一位数字(数字“0”或“1”除外)。 BBQD: M/V YUQIANG “育强轮” 中国 P3GJ5: M/V TRADE HOPE “易望轮” 塞浦路斯 (3)航空器电台 两个字符和三个字母2.5.2 无线电话电台的识别组成: (1)海（江）岸电台(包括港口电台和专用话台) 电台呼号,或 港口地理名称后面加“RADIO”(台),或单位名称,或其它识别。 TIANJIN RADIO (2)专用话台 电台呼号,或 母船名称后面加上两位数字。 (3)船舶电台 电台正式呼号,或 船舶的正式名称,与外国电台联系时, 前面加CHINESE VESSEL。2.5.3 水上移动业务选择性呼叫号码的组成 (1)海（江）岸电台: 四位数字 2010-2019 2020-2039 上海2010 东京2400 香港4631 (2)船舶电台: 五位数字 03000-03199/09700-09999/19600-20201 /20203-20299 中远19700-19950 （3）预定船台群呼号码： 同一数字重复五次，或两个