现代通信-ch2

1、2022年5月26日ECUST1第二章第二章 短波通信与超短波通信系统短波通信与超短波通信系统2022年5月26日ECUST2短波通信：短波通信：利用波长为利用波长为100m100m10m10m（频率为（频率为3MHz3MHz30MHz30MHz）的电磁波进行的无线电通信，又称高频（的电磁波进行的无线电通信，又称高频（HFHF）无线电通信。）无线电通信。广泛用于政府、军事、气象、导航、商业等。但实际上现广泛用于政府、军事、气象、导航、商业等。但实际上现有的短波通信设备覆盖了有的短波通信设备覆盖了1.51.530MHz30MHz的范围。的范围。超短波通信：超短波通信：利用波长为利用波长为10m1

2、0m1m1m（频率为（频率为30MHz30MHz300MHz300MHz）的电磁波进行的无线电通信。多用于电视、雷达、移动电的电磁波进行的无线电通信。多用于电视、雷达、移动电台通信。台通信。2022年5月26日ECUST32022年5月26日ECUST4 短波波段的电波有短波波段的电波有天波天波和和地波地波两种传播形式。两种传播形式。地波传播损耗随频率的升高而增大，且与传输路径状况地波传播损耗随频率的升高而增大，且与传输路径状况密切有关，只能在几十公里以内通信，不宜作长距离通密切有关，只能在几十公里以内通信，不宜作长距离通信。信。天波依靠电离层对电波的反射，可建立几千公里的远距天波依靠电离层对

3、电波的反射，可建立几千公里的远距离通信线路。在天波和地波作用距离之间的离通信线路。在天波和地波作用距离之间的( (几十至一百几十至一百多公里多公里) )区域内，短波信号很弱，称为区域内，短波信号很弱，称为寂静区寂静区。在距离超过在距离超过 200 km 200 km 时。电波传播主要取决于天波。时。电波传播主要取决于天波。2022年5月26日ECUST5（一一）电离层的结构和电特性电离层的结构和电特性 电离层是地面上空的一个区域电离层是地面上空的一个区域。在该区域中，稀薄在该区域中，稀薄的空气在太阳紫外线作用下被充分地电离，它可反射或的空气在太阳紫外线作用下被充分地电离，它可反射或吸收无线电波

4、，而这种作用的大小与电子密度密切相关吸收无线电波，而这种作用的大小与电子密度密切相关。通常，将电离层又分为。通常，将电离层又分为 D D 、E E 和和 F F 三层：三层： D D 层：层：离地面高度离地面高度 606090 km90 km。它在白天太阳照射下才。它在白天太阳照射下才形成，夜间消失。形成，夜间消失。D D 层不足以反射短波，但都给穿透层不足以反射短波，但都给穿透 D D层的电波以较大的吸收损耗。所以层的电波以较大的吸收损耗。所以 D D 层又称为层又称为吸收层吸收层。随着频率的降低，吸收损耗加大。当工作频率低于某一随着频率的降低，吸收损耗加大。当工作频率低于某一 “最低可用频

5、率最低可用频率”时，将使通信中断。时，将使通信中断。 2022年5月26日ECUST6E E 层：层：高度高度 100100120 km120 km。与。与 D D 层一样，在太阳照射下层一样，在太阳照射下形成，能对短波起反射作用。但夜间形成，能对短波起反射作用。但夜间 E E 层近于消失，失层近于消失，失去对短波的反射作用。去对短波的反射作用。 F F 层：层：对短波有良好的反射作用，也称对短波有良好的反射作用，也称反射层反射层。它对短。它对短波的远距离传播起重要的作用。波的远距离传播起重要的作用。F F 层又分为层又分为 F1 F1 和和 F2 F2 层：层：F1 F1 层高度为层高度为

6、170170220 km220 km，电子密度较，电子密度较 F2 F2 层低，层低，夜晚明显减弱；夜晚明显减弱；F2 F2 层高度在层高度在 225225450 km450 km左右，夜间虽左右，夜间虽不完全捎失，但电子密度较白天降低一个量级，保持了不完全捎失，但电子密度较白天降低一个量级，保持了对短波的反射作用。对短波的反射作用。图图2-12-1可以用来很好地说明电离层的特性可以用来很好地说明电离层的特性 2022年5月26日ECUST7图图2-l 2-l 电离层各层高度与电子密度的关系电离层各层高度与电子密度的关系 2022年5月26日ECUST8 （二二）多径传播多径传播 在短波的电离

7、层反射传播过程中，电波可以通过不在短波的电离层反射传播过程中，电波可以通过不同的路径到达接收端。在图同的路径到达接收端。在图 2-2 2-2 中示出可能的一些反射中示出可能的一些反射传播模式，反射主要在传播模式，反射主要在 E E 、F2 F2 和大地之间。和大地之间。 电波通过多条路径传播到接收端的现象称为多径传电波通过多条路径传播到接收端的现象称为多径传播播，所建立的通信线路又称为多径信道。它对通信系统，所建立的通信线路又称为多径信道。它对通信系统的性能有较大的影响：的性能有较大的影响：使接收信号使接收信号( (起伏起伏) )衰落；衰落；信道带宽变窄。信道带宽变窄。2022年5月26日EC

8、UST9图图2-2 2-2 电离层可能出现的传播模式电离层可能出现的传播模式 2022年5月26日ECUST10（三三）最高可用频率最高可用频率 对于电离层各分层的电子密度，都存在一个相应的对于电离层各分层的电子密度，都存在一个相应的最高频率最高频率 ，称为临界频率。在此频率时该层对垂直，称为临界频率。在此频率时该层对垂直入射波的电波将起反射作用；而当频率高于入射波的电波将起反射作用；而当频率高于 时，垂直时，垂直入射的电波将穿出该层。如果电波是以入射角入射的电波将穿出该层。如果电波是以入射角 斜射斜射( ( ，入射角定义见图，入射角定义见图2-2)2-2)电离层，频率为电离层，频率为 的电波

9、不会穿出该层，而是更高的某一频率的电波不会穿出该层，而是更高的某一频率 才穿出该才穿出该层。层。 被称为在入射角为被称为在入射角为 时的最大可用频率时的最大可用频率。 cfcf 0cfmufmuf2022年5月26日ECUST11最大可用频率可以表示为：最大可用频率可以表示为： seccmuff (2-1) (2-1) 在设计短波通信线路时，工作频率采用接近于最高在设计短波通信线路时，工作频率采用接近于最高可用频率。可用频率。 在实际应用中，由于电离层特性的不规则变化，为在实际应用中，由于电离层特性的不规则变化，为避免电波可能穿透电离层而不被反射回地面，通常将工避免电波可能穿透电离层而不被反射

10、回地面，通常将工作频率取在作频率取在(0.8(0.80.9)0.9) 。muf2022年5月26日ECUST12（四四）线路传播损耗线路传播损耗 短波传播线路的损耗短波传播线路的损耗 L L 包括：包括： 自由空间传播损耗自由空间传播损耗 ， 电离层吸收损耗电离层吸收损耗 ， 地面反射损耗地面反射损耗 系统额外损耗系统额外损耗 。 L aLgLpL2022年5月26日ECUST13（四四）线路传播损耗线路传播损耗 首先推导自由空间传播损耗首先推导自由空间传播损耗 的公式的公式。 设发射功率为设发射功率为 且发射天线各向均匀辐射。以发且发射天线各向均匀辐射。以发射点为圆心，射点为圆心，d d 为

11、半径的球面上的单位面积的接收功率为半径的球面上的单位面积的接收功率 为（参见图为（参见图2-32-3） L tP0P204 dPPt （2-22-2） 图图2-3 2-3 球面上的功率流球面上的功率流 2022年5月26日ECUST14若接收天线的有效面积为若接收天线的有效面积为 S S，在接收天线无方向性时有，在接收天线无方向性时有 42 S（2-32-3） 其中，其中， 为电波波长，有效面积为电波波长，有效面积 S S 的天线接收功率的天线接收功率为为 RPSPPR0 （2-42-4） 定义天线无方向性时的自由空间传播损耗定义天线无方向性时的自由空间传播损耗 为为 L 2244 cdfdP

12、PLRt（2-52-5a a） 其中，其中， 为电波频率；为电波频率；c c为光速为光速。 f2022年5月26日ECUST15考虑到考虑到 于是，以分贝计的自由空间损耗于是，以分贝计的自由空间损耗为为： skmc/1035 )(lg20)(lg2044.32)(MHzfkmddBL （2-52-5b b） 在图在图2-42-4的短波电离层反射信道中，电波在发射和接的短波电离层反射信道中，电波在发射和接收收A A、B B两点之间的实际传播路径两点之间的实际传播路径长度为长度为 r r ，所以自由空，所以自由空间损耗表示为间损耗表示为：)(lg20)(lg2044.32)(MHzfkmrdBL

13、（2-62-6） 2022年5月26日ECUST16由由 2-4 2-4 所示的电波传播示所示的电波传播示意图，可得意图，可得 r r 为为图图2-4 2-4 天波传播距离示意图天波传播距离示意图 cos2sin)1 (2RdRhRr 其中，其中， 为电波射线仰角，为电波射线仰角，d d 是通信距离；是通信距离；R R 为地球半为地球半径（等于径（等于 6378 6378 kmkm）；）； 为电离层高度。为电离层高度。 h 2022年5月26日ECUST17 吸收损耗吸收损耗 主要由主要由 D D 和和 E E 层产生。它的数值难层产生。它的数值难以准确计算以准确计算。即使是采用经验公式，计算

14、过程也十分复即使是采用经验公式，计算过程也十分复杂。电波发射仰角越小，有利于降低吸收损耗。工作频杂。电波发射仰角越小，有利于降低吸收损耗。工作频率越高，吸收损耗越小。通常，吸收损耗在率越高，吸收损耗越小。通常，吸收损耗在 6 625 dB 25 dB 之间。注意它与天顶角（反射区的当地时间）有关，夜之间。注意它与天顶角（反射区的当地时间）有关，夜晚晚D D、E E层消失，吸收损耗近于层消失，吸收损耗近于0 0。 地面反射损耗地面反射损耗 与地面状况、仰角和工作频率有与地面状况、仰角和工作频率有一定关系。作为工程计算，可取一次地面反射的反射损一定关系。作为工程计算，可取一次地面反射的反射损耗为耗

15、为 20dB20dB，而海面的反射损耗可忽略不计。，而海面的反射损耗可忽略不计。 aLgL2022年5月26日ECUST18 所谓系统额外损耗所谓系统额外损耗 是指除上面三种损耗之外，是指除上面三种损耗之外，还有一些尚未为人们所完全认识和难以准确计算的损耗还有一些尚未为人们所完全认识和难以准确计算的损耗，统称为，统称为系统额外损耗系统额外损耗。 额外损耗的数值与纬度、季节、本地时间和通信距额外损耗的数值与纬度、季节、本地时间和通信距离有关，通常由统计得到。同时，还应考虑系统裕量离有关，通常由统计得到。同时，还应考虑系统裕量( (由由于上述吸收损耗为中值，且系统额外损耗也是随时间而于上述吸收损耗

16、为中值，且系统额外损耗也是随时间而变化的，必须留有一定裕量变化的，必须留有一定裕量) )以保证较高的可通率。在中以保证较高的可通率。在中纬度地区，可取纬度地区，可取151518dB(18dB(含裕量含裕量) )。 pL2022年5月26日ECUST19（五五）干扰干扰 在短波波段的干扰主要有在短波波段的干扰主要有大气噪声大气噪声，工业干扰工业干扰和和电台干扰电台干扰。天。天电电( (雷电雷电) )是大气噪声的主要来源，它对长波的干扰最强，中、短波是大气噪声的主要来源，它对长波的干扰最强，中、短波次之，对特高频的干扰可忽略。次之，对特高频的干扰可忽略。 工业干扰由各种电气设备和电力网产生。在工业

17、区，工业干扰工业干扰由各种电气设备和电力网产生。在工业区，工业干扰强度远大于大气噪声的干扰，是线路干扰的主要来源。当接收机位强度远大于大气噪声的干扰，是线路干扰的主要来源。当接收机位于工业城市内时，应将允许的最低接收信号功率提高于工业城市内时，应将允许的最低接收信号功率提高10 dB10 dB，方能，方能正常工作。正常工作。 电台干扰在短波通信中往往是十分严重的问题，这是因为短波电台干扰在短波通信中往往是十分严重的问题，这是因为短波频段窄，用户日益增多所致。系统设计时应有相应的考虑，比如采频段窄，用户日益增多所致。系统设计时应有相应的考虑，比如采取实时选额取实时选额( (信道自动切换信道自动切

18、换) )，采用定向天线等。，采用定向天线等。 2022年5月26日ECUST20 （一一）多径延时差多径延时差 在短波电离层反射信道中，发端发射的电波可能通在短波电离层反射信道中，发端发射的电波可能通过多条途径传播到收端。由于不同路径的长度及其对电过多条途径传播到收端。由于不同路径的长度及其对电波的延时不同，信号到达收端的时间有先有后，其波的延时不同，信号到达收端的时间有先有后，其( (最大最大) )时间差称为时间差称为多径延时差多径延时差。它的大小决定了多径传播对通。它的大小决定了多径传播对通信系统性能影响的程度。信系统性能影响的程度。 多径传播可以通过采用最高可用频率作为工作频率多径传播可

19、以通过采用最高可用频率作为工作频率的方法来消除。由于电离层特性的随机变化，在实际系的方法来消除。由于电离层特性的随机变化，在实际系统中只能采用比最高可用频率低一些的工作频率。统中只能采用比最高可用频率低一些的工作频率。2022年5月26日ECUST21 图图2-52-5中，示出了频率、多径延时差与通信距离的关中，示出了频率、多径延时差与通信距离的关系曲线。图中纵坐标系曲线。图中纵坐标MRFMRF称为多径缩减因子，它是工作频称为多径缩减因子，它是工作频率对最高可用频率之比。由图上曲线可以看出：率对最高可用频率之比。由图上曲线可以看出： (1)(1)若要多径延时差小于若要多径延时差小于0.5ms0

20、.5ms，工作频率不能低于最，工作频率不能低于最高可用频率的高可用频率的8585； (2)(2)通信距离在通信距离在(1000(10002000km)2000km)时，通常有各种反射时，通常有各种反射传输方式，并常常在大地与电离层间有多次反射存在。传输方式，并常常在大地与电离层间有多次反射存在。在通信距离很长，比如在通信距离很长，比如10000km10000km以上时，往往需要多跳才以上时，往往需要多跳才能到达收端，路径传播延时增大，于是多径延时差也增能到达收端，路径传播延时增大，于是多径延时差也增加。加。 2022年5月26日ECUST22图图2-5 2-5 传播距离与多径延时差、多径缩减因

21、子关系传播距离与多径延时差、多径缩减因子关系 2022年5月26日ECUST23（二二）衰落衰落 在短波电离层传播过程中，由于多径信号在接收端在短波电离层传播过程中，由于多径信号在接收端的叠加的叠加( (干涉干涉) )，使接收信号强度随机起伏，称为，使接收信号强度随机起伏，称为衰落衰落。多径干涉是引起衰落的主要原因，此外电离层特性的变多径干涉是引起衰落的主要原因，此外电离层特性的变化等因素也引起衰落。化等因素也引起衰落。 分集接收是克服信号衰落的有效方法。利用相距分集接收是克服信号衰落的有效方法。利用相距300m300m的两副天线（排成与电波传来方向平行）获得两个的两副天线（排成与电波传来方向

22、平行）获得两个衰落不相关的信号，或者利用两个工作于不同频率衰落不相关的信号，或者利用两个工作于不同频率( (频率频率差在差在400Hz400Hz以上以上) )的接收机获取两个衰落互不相关的信号的接收机获取两个衰落互不相关的信号，然后按一定规则将两个信号相加，然后按一定规则将两个信号相加( (合并合并) )，合成信号将，合成信号将比较平稳，衰落程度将大为减轻。比较平稳，衰落程度将大为减轻。 2022年5月26日ECUST24 （三三）频率预报频率预报 短波电离层信道的工作频率与多径效应的关系密切短波电离层信道的工作频率与多径效应的关系密切，同时也与路径损耗、线路干扰等有关。因此，选择最，同时也与

23、路径损耗、线路干扰等有关。因此，选择最佳的工作频率（一般取佳的工作频率（一般取0.85 0.85 ）十分重要。）十分重要。 不同地区、不同时间的工作频率的选取，可以根据不同地区、不同时间的工作频率的选取，可以根据 “频率预报频率预报”。国际无线电咨询委员会。国际无线电咨询委员会(CCIR)(CCIR)根据太阳根据太阳黑子活动规律、季节等因素，在黑子活动规律、季节等因素，在电信杂志电信杂志（Telecommunications JournalTelecommunications Journal）上提前几个月发布）上提前几个月发布“电电离层传播基本指标离层传播基本指标”。我国无线电管理委员会也提供

24、。我国无线电管理委员会也提供E E层层和和F2F2层的最高可用频率层的最高可用频率 的预报。的预报。 mufmuf2022年5月26日ECUST25 在图在图2-62-6中，示出了其中一幅中，示出了其中一幅 F2 F2 层的层的 预报曲线预报曲线例子。它是在例子。它是在6 6月份，太阳黑子月份，太阳黑子1212个月滑动平均值个月滑动平均值 ，反射区在北纬，反射区在北纬 时，时，F2 F2 层的层的 一天内随时间变化的曲线族，曲线族的参变量为通信距一天内随时间变化的曲线族，曲线族的参变量为通信距离离 d d 。 在实际工程应用中，这种长在实际工程应用中，这种长( (早早) )期预报是有效的，期预

25、报是有效的，但它是按统计规律的平均值来预报，与信道的实际特性但它是按统计规律的平均值来预报，与信道的实际特性总是有偏差的，因此不是最佳的。实时地探测信道参数总是有偏差的，因此不是最佳的。实时地探测信道参数，并自动地将信道切换到最好的信道上，并自动地将信道切换到最好的信道上( (称为自适应实时称为自适应实时选频选频) )，才能获得最佳的效果。，才能获得最佳的效果。 muf100 R)3530(3530NkN muf2022年5月26日ECUST26图图2-6 2-6 最高可用频率预报曲线最高可用频率预报曲线 2022年5月26日ECUST27（一）单边带通信的特点（一）单边带通信的特点 在短波通

26、信系统中，广泛采用单边带通信技术。这在短波通信系统中，广泛采用单边带通信技术。这是因为，调频通信虽然抗干扰能力是因为，调频通信虽然抗干扰能力强，但所占带宽较宽强，但所占带宽较宽，不宜在频带有限，且已十分拥挤的短波波段采用。调，不宜在频带有限，且已十分拥挤的短波波段采用。调幅信号所占带宽比调频窄，但抗干扰能力差。目前只在幅信号所占带宽比调频窄，但抗干扰能力差。目前只在短波广播中采用，它依靠加大广播电台的发射功率来弥短波广播中采用，它依靠加大广播电台的发射功率来弥补这一缺陷。然而，调幅信号毕竟仍有上、下两个边带补这一缺陷。然而，调幅信号毕竟仍有上、下两个边带，所占带宽是基带信号的两倍。单边带调制信

27、号带宽只，所占带宽是基带信号的两倍。单边带调制信号带宽只有调幅信号的一半，即只有上边带或下边带在频带十有调幅信号的一半，即只有上边带或下边带在频带十分拥挤的短波波段使用十分合适。分拥挤的短波波段使用十分合适。 2022年5月26日ECUST28单边带通信与调幅通信系统相比有如下的特点：单边带通信与调幅通信系统相比有如下的特点： 1 1所占频带窄所占频带窄 2 2节省发射功率节省发射功率 3. 3. 便于实现多路复用便于实现多路复用 4 4技术要求高、技术要求高、设设备复杂备复杂 2022年5月26日ECUST29（二二）单边带信号产生单边带信号产生 短波单边带通信系统主要用于电话通信。根据短波

28、单边带通信系统主要用于电话通信。根据CCIRCCIR的规定，短波单边带通信系统中，电话信号带宽为的规定，短波单边带通信系统中，电话信号带宽为3003003000 3000 HzHz。 产生单边带信号的最常用方法是产生单边带信号的最常用方法是滤波法滤波法，如图，如图2-72-7所所示。信号经过相乘器示。信号经过相乘器( (通常为环形调制器通常为环形调制器) )与载波相乘，与载波相乘，产生位于载波上、下的两个边带。两个边带信号通过边产生位于载波上、下的两个边带。两个边带信号通过边带滤波器后，抑制其中的一个边带，输出所需的另一单带滤波器后，抑制其中的一个边带，输出所需的另一单边带信号。在图示的例子中

29、，滤波器抑制下边带，而通边带信号。在图示的例子中，滤波器抑制下边带，而通过上边带。过上边带。 2022年5月26日ECUST30图图2-7 2-7 滤波法产生单边带信号滤波法产生单边带信号 2022年5月26日ECUST31图图2-7 2-7 边带边带滤波滤波器的衰减特性器的衰减特性 阻带阻带阻带阻带通带通带过度带过度带4040dBdBf f0 0f fc cb/dBb/dB2022年5月26日ECUST32 目前，短波单边带通信中很少采用只发射一个边带目前，短波单边带通信中很少采用只发射一个边带的单路电话系统，而常常采用上、下边带各自传送一路的单路电话系统，而常常采用上、下边带各自传送一路话

30、音的所谓独立边带制。在图话音的所谓独立边带制。在图2-82-8中示出了独立边带的组中示出了独立边带的组成方案和频率变换过程。图成方案和频率变换过程。图a a的方框图中，环形调制器起的方框图中，环形调制器起相乘作用，相乘作用，979799.7kHz99.7kHz和和100.3100.3103kHz103kHz的边带滤波器的边带滤波器通常采用石英晶体滤波器。由于调制后上、下边带间隔通常采用石英晶体滤波器。由于调制后上、下边带间隔只有只有600Hz600Hz，要在更高的载频上用滤波器实现两个边带的，要在更高的载频上用滤波器实现两个边带的分离十分困难。通常再采用频率搬移的方法将频率搬到分离十分困难。通

31、常再采用频率搬移的方法将频率搬到线路频谱上。线路频谱上。 2022年5月26日ECUST33图图2-8 2-8 独立边带制及其频率搬移过程独立边带制及其频率搬移过程 2022年5月26日ECUST34 （三）单边带通信系统的组成（三）单边带通信系统的组成 单边带通信系统如图单边带通信系统如图2-92-9所示。在发射机中，两路电所示。在发射机中，两路电话的独立边带信号话的独立边带信号( (载波为载波为 ) )将经过两次混频将经过两次混频( (混频载混频载波分别为波分别为 和和 ) )。混频器的数学模型也是相乘器，。混频器的数学模型也是相乘器，起频率搬移的作用。由于混频器输出除有用的信号分量起频率

32、搬移的作用。由于混频器输出除有用的信号分量外，还有不需要的边带和其他杂散频率分量，因此在混外，还有不需要的边带和其他杂散频率分量，因此在混频后有必要进行滤波。频后有必要进行滤波。 接收机输入信号的载频为接收机输入信号的载频为( )( )。信号经前。信号经前端电路的预滤波、低噪声高频放大后，通过两次混频，端电路的预滤波、低噪声高频放大后，通过两次混频，中放滤波，再进行解调。接收机的混频和解调是发射机中放滤波，再进行解调。接收机的混频和解调是发射机中混领与调制的逆过程。中混领与调制的逆过程。 cf2f1fcfff 212022年5月26日ECUST35图图2-9 2-9 单边带通信系统方框图单边带

33、通信系统方框图 2022年5月26日ECUST36（四）单边带通信系统的技术指标（四）单边带通信系统的技术指标 1. 1. 单边带发单边带发信信机机的技术指标的技术指标 （1 1）射频输出功率：馈送到天线上的最大高频功率）射频输出功率：馈送到天线上的最大高频功率 （2 2）互调失真比：输出有用信号电压与互调分量电）互调失真比：输出有用信号电压与互调分量电压的比值。压的比值。 （3 3）载波抑制比：载漏功率与等幅双音信号额定输）载波抑制比：载漏功率与等幅双音信号额定输出的峰包功率之比值，一般要求在出的峰包功率之比值，一般要求在-40dB-40dB以下。以下。 （4 4）边带抑制度：无用边带输出电

34、平与工作边带输）边带抑制度：无用边带输出电平与工作边带输出电平之比值，一般要求在出电平之比值，一般要求在-40dB-40dB以下。以下。 （5 5）副载波和谐波辐射：一般要求在）副载波和谐波辐射：一般要求在 -40-60dB-40-60dB。 （6 6）频率稳定度）频率稳定度 2. 2. 单边带单边带收信收信机机的技术指标的技术指标灵敏度、选择性等灵敏度、选择性等2022年5月26日ECUST372. 2. 单边带单边带收信收信机机的技术指标的技术指标（1 1）灵敏度：反映收信机接收微弱信号的能力。）灵敏度：反映收信机接收微弱信号的能力。 定义为：当终端负载在规定的信噪比条件下获得一定义为：当

35、终端负载在规定的信噪比条件下获得一定功率输出时，天线上所需的最小电动势。一般为定功率输出时，天线上所需的最小电动势。一般为uVuV量量级。级。（2 2）选择性：反映收信机从干扰信号中选出有用信号的）选择性：反映收信机从干扰信号中选出有用信号的能力。能力。2022年5月26日ECUST38（一一）短波信道多径传播对数据传输的影响短波信道多径传播对数据传输的影响 前面对短波电离层反射信道的分折已经表明，信道前面对短波电离层反射信道的分折已经表明，信道存在严重的多径效应。它所引起的接收信号随机起伏存在严重的多径效应。它所引起的接收信号随机起伏( (衰衰落落) )，会对数据传输的性能产生较大的影响，同

36、时多径传，会对数据传输的性能产生较大的影响，同时多径传播引起的码间干扰还严重地限制了数据信号传输速率的播引起的码间干扰还严重地限制了数据信号传输速率的提高。提高。 为了说明多径传播对所传送数据信号波形的影响，为了说明多径传播对所传送数据信号波形的影响，假设信道存在有三条传播路径，它们的传播损耗相等，假设信道存在有三条传播路径，它们的传播损耗相等，但延时分别为但延时分别为 、 和和 。并假定所传输的。并假定所传输的数据信号是宽度为数据信号是宽度为 T T 的的矩矩形波。形波。 2 2022年5月26日ECUST39接收信号由来自三条路径信号分量叠加而成，如图接收信号由来自三条路径信号分量叠加而成

37、，如图2-102-10所示。所示。图图2-10 2-10 多径信号分量在收端的叠加多径信号分量在收端的叠加 2022年5月26日ECUST40合成信号波形的宽度已展宽为合成信号波形的宽度已展宽为( )( )。下面我们分。下面我们分两种情况来讨论两种情况来讨论： 1. 1. 若若 ，也就是说传送的脉冲信号的宽度较，也就是说传送的脉冲信号的宽度较宽，接收合成信号波形的宽度并没有明显增加。但由于宽，接收合成信号波形的宽度并没有明显增加。但由于 是是msms量级量级( (参见图参见图2-5)2-5)，而短波载波，而短波载波( (频率频率2 230Mb)30Mb)周周期为期为usus量级，因此各条路径信

38、号的相位差仍将使接收合量级，因此各条路径信号的相位差仍将使接收合成信号产生干涉性衰落。成信号产生干涉性衰落。 TT 2022年5月26日ECUST41 2 2若若 T T 较小，不满足较小，不满足 的条件。这时除出现接收信号的条件。这时除出现接收信号的衰落以外，接收信号脉冲宽度还明显增大。在数据传输系统中，的衰落以外，接收信号脉冲宽度还明显增大。在数据传输系统中，通常发送的脉冲宽度通常发送的脉冲宽度 T T为数据信号序列中相邻码元的间隔。因此，为数据信号序列中相邻码元的间隔。因此，接收脉冲信号宽度的展宽，意味着前、后码元之间出现重叠现象，接收脉冲信号宽度的展宽，意味着前、后码元之间出现重叠现象

39、，称为称为码间干扰码间干扰。 由图由图2-52-5可见，短波电离层信道在最佳工作频率可见，短波电离层信道在最佳工作频率( (最高可用频率最高可用频率的的8585) )时，时， 也在也在0.5ms0.5ms左右。若要左右。若要 ，比如，比如 T=5msT=5ms，相当于数据传输速率为相当于数据传输速率为200200波特波特( (即每秒传送即每秒传送200200个脉冲个脉冲) )，也就是说，也就是说，在短波信道上最多能以，在短波信道上最多能以200200波特速率传输数据，这是短波信道对波特速率传输数据，这是短波信道对数据传输速率的严重限制。而对于以更高的速率传输，比如数据传输速率的严重限制。而对于

40、以更高的速率传输，比如2400b/s 2400b/s 的信息速率传输时，必须采取一定的技术措施。的信息速率传输时，必须采取一定的技术措施。 T T 2022年5月26日ECUST42（二二）多路并行传输体制多路并行传输体制 短波信道中数据传播的多路并行体制是将一个话路带宽（短波信道中数据传播的多路并行体制是将一个话路带宽（3003003000Hz3000Hz）分为多个低速并行信道，它们以各自的副载波进行低速）分为多个低速并行信道，它们以各自的副载波进行低速率的数据传输。由于传输速率低，码元间隔（或脉冲宽度）率的数据传输。由于传输速率低，码元间隔（或脉冲宽度）T T 大，大，码间干扰较小，而一个

41、话路内等效的数据速率并不低。码间干扰较小，而一个话路内等效的数据速率并不低。 CCIRCCIR建议的短波单边带活路内音频电报体制，是一种多路并行建议的短波单边带活路内音频电报体制，是一种多路并行体制的数据传输系统。它以体制的数据传输系统。它以1515个副载波（间隔为个副载波（间隔为170Hz170Hz）分为）分为15 15 路路，每路传送，每路传送5050100100波特的电报。波特的电报。 多路并发体制避免了多径传播引起的码间干扰，技术成熟、成多路并发体制避免了多径传播引起的码间干扰，技术成熟、成本低，至今仍被广泛采用。但发端多路信号并发，分散了发射机的本低，至今仍被广泛采用。但发端多路信号

42、并发，分散了发射机的功率。功率。 2022年5月26日ECUST43（三三）串行传输体制串行传输体制 短波信道数据的串行体制是指在一个话路内，以诸如短波信道数据的串行体制是指在一个话路内，以诸如2400b2400bs s速率串行传输数据的方案。串行体制消除了并行体制中发射功率分速率串行传输数据的方案。串行体制消除了并行体制中发射功率分散的缺点，而且对发射机非线性互调失真不敏感。然而，由于信道散的缺点，而且对发射机非线性互调失真不敏感。然而，由于信道多径传播引起的码间干扰十分严重，必须采取相应的技术措施加以多径传播引起的码间干扰十分严重，必须采取相应的技术措施加以解决。解决。短波电离层信道特性的随机变化，决定了克服其多径效应的短波电离层信道特性的随机变化，决定了克服