电工学-第15章现代通信技术课件

第15章现代通信技术15.3卫星通信15.4光纤通信15.1现代通信技术概述15.2移动通信下一章上一章返回主页1第15章现代通信技术15.3卫星通信15.1现代通信技术概述

通信系统：完成信息传输任务的系统。

按传输方式不同分类：有线通信、无线通信。

系统组成：发射机、信道、接收机。2大连理工大学电气工程系15.1现代通信技术概述通信系统：2大连理工大学

特点：结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。接收与发射的转换接收与发射的转换1.同频单工方式通信双方使用同一频率。单工是指接受和发射不能同时进行。系统图一、无线通信方式发射机接收机发射机接收机f天线3大连理工大学电气工程系特点：接收与发射的转换接收与发射的转换1.同频系统图2.双频双工方式f1f2发射机接收机发射机接收机天线双工器双工器f1f2f2f1

特点：此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。4大连理工大学电气工程系系统图2.双频双工方式f1f2发射机接收机3.半双工方式发射机接收机发射机接收机f1f2用户台f1f2f1用户台f2双工器接收机发射机中继台f1f1f2f2f2f15大连理工大学电气工程系3.半双工方式发射机接收机发射机接收机f1

波长/m30000~30003000~5050~1010~11~0.001

频率/kHz10~100100~60006000~30×10330×103~300×103300×103~30×106

用途电报通信无线电广播、电报通信无线电广播、电报通信电视、导航、无线电广播电视、雷达、导航、接力通信波段长波中波短波超短波微波二、电磁波的传递

无线电波分为:长波、中波、短波、超短波、微波等。6大连理工大学电气工程系波长/m频率/kHz用途波535～1605kHz（属中波）。1MHz通信宽度可提供40个信道。

信道间隔为25kHz。

电磁波的传播方式(1)地波沿地球表面传播（如长波、中波、依靠地波传播）。(2)天波

依靠空中电离层的反射进行传播（短波、中波）。(3)直射波

直接传播方式传播的电磁波（超短波、微波）。我国无线电波的频率范围7大连理工大学电气工程系535～1605kHz（属中波）。我国无线电

按调制信号的不同调制方式可分为：模拟信号的调制数字信号的调制

按调制参数不同调制方式可分为：振幅调制（简称调幅AM）频率调制（简称调频FM）相位调制（简称调相PM）三、调制和解调8大连理工大学电气工程系按调制信号的不同调制方式可分为：三、调制和解调8大无线通信发射和接收部分原理图发射机接收机载波振荡f调制功率放大解调功率放大调制将低频信号搬移到高频信号上去(载波信号)。解调将有用信号从载波信号中分离出来。9大连理工大学电气工程系无线通信发射和接收部分原理图发射机接收机载波⑴调幅（AM）1.模拟信号的调制※传送信号包含在上下两个带内，载波本身不含任何信号。※调幅方式在无线电广播和载波电话中应用广泛。低频载波信号uM

uMO

MtuCCtO

高频载波信号uc调制后的信号uAuAO

CtAMuCuMuA10大连理工大学电气工程系⑴调幅（AM）1.模拟信号的调制※传送信号包含在※载波信号在调制信号的作用下瞬时频率发生了变化。※在电视和超短波广播中广泛应用。※缺点:超短波只能直线传播一二百公里,收视距离较短。(2)调频（FM）高频载波信号uCuCO

Ct低频载波信号uMuMO

Mt调制后的信号uFuFO

FtFMuCuMuF11大连理工大学电气工程系※载波信号在调制信(2)调频（FM）高频载波信号uC使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时值正比变化的调制方式。调频和调相又统称为调角。调频时必然会引起调相，调相时必然会引起调频。(3)调相（PM）12大连理工大学电气工程系使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时(3)调相（P2.数字信号的调制就是将二进制信息搬移到高频载波信号上，调制方式可以是调频、调幅、调相。ASKFSKPSK13大连理工大学电气工程系2.数字信号的调制就是将二进制信息搬移到高频载波信号15.2移动通信指双方至少有一方在移动中完成的通信。按应用环境分类

陆地、海上、空中移动通信。按服务对象分类

民用、军用、专用移动通信。按技术设备和服务对象综合分类

(1)公众移动电话系统(2)无绳电话系统(3)无线寻呼系统(4)专用移动通信系统(5)无中心个人移动通信系统14大连理工大学电气工程系15.2移动通信指双方至少有一方在移动基站1MBS1基站NMBSN一、公众移动电话系统1.系统组成有线市话局MTSO中继线有线用户控制器发射机接收机共用器控制器发射机接收机共用器移动电话交换台15大连理工大学电气工程系基站1基站N一、公众移动电话系统1.系统组成有线2.网络结构市话局MTSO移动电话交换局移动用户台基站蜂窝式公众移动电话系统16大连理工大学电气工程系2.网络结构市话局MTSO移动用户台基站由三部分组成:①移动电话交换局（MTSO）②各小区基站（MBS）③移动用户台（MMS）目前国际上使用的通信系统有美国的AMPS系统、英国的TACS系统、北欧的NMT－900系统、日本的LMTS系统。蜂房式公众移动电话系统17大连理工大学电气工程系由三部分组成:蜂房式公众移动电话系统17大连第一代无绳电话（CT1）是室内使用的，服务半径为150m左右。第二代无绳电话（CT2）1989年推出的数字无绳电话系统。通信距离限定在200m内。CT2系统的组成①手机②基站③地区管理中心④本地集中器⑤管理中心二、无绳电话系统18大连理工大学电气工程系第一代无绳电话（CT1）二、无绳电话系统18大连理工无绳电话系统图PSTN本地集中器本地集中器地区控制中心本地集中器本地集中器地区控制中心管理中心PSTNPSTN市话网基站手机19大连理工大学电气工程系无绳电话系统图PSTN本地本地地区控寻呼接收机寻呼控制中心有线市话局有线用户专用交换机控制与编码器发射台发射台是一种单向的面向公众的移动通信系统。三、无线寻呼系统无线寻呼系统20大连理工大学电气工程系寻有线专用交换机控制发发是一种单向的面向公众的移动通信系寻呼接收机是一种便携式无线接收机，具有地址识别功能。门电路显示地址识别存储振铃接收机译码21大连理工大学电气工程系寻呼接收机门电路显示地址识别存储振铃接四、专用移动通信系统只为某部门、某行业服务。

例如：军事、公安、消防、铁路、出租车等。专用汽车调动移动通信系统（MCA）图N群A群覆盖半径20~30km指令台指令台控制中心22大连理工大学电气工程系四、专用移动通信系统只为某部门、某行业服务。N群A五、无中心个人移动通信系统1982年推出该技术。特点：(1)将中心集中控制变为分散控制。(2)节省建网投资，提高了频率利用率。(3)加快了接续速度。(4)通信范围有限，适用于专用小系统。专用移动通信系统的特点：(1)所有通信均需控制中心转接。(2)具有数据传输、传真功能。(3)限时服务，最长服务时间1min。23大连理工大学电气工程系五、无中心个人移动通信系统1982年推出该技术。专15.3卫星通信是指以人造地球卫星为中继站，使地球上的各中继站之间实现通信。卫星通信发射频率一般为4～6GHz，属于微波波段。特点：(1)A、B站互发信息所以频率不同。(2)卫星中继站接收到信号经放大后，换一个频率再发射出去。卫星通信系统f2f3f4f1通信卫星A站B站24大连理工大学电气工程系15.3卫星通信是指以人造地球卫星为中地球自转方向卫星飞行方向同步轨道全球卫星通信系统同步卫星同步卫星同步卫星35786.5km17.4o

信号盲区信号重叠区域一颗同步卫星覆盖地球表面的42.4%。25大连理工大学电气工程系地球自转方向同步轨道全球卫星通信系统同步卫星同步卫星同步(1)应用范围广

可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。(2)通信距离远

费用与通信距离无关（与时间有关）。(3)覆盖面大

便于多地址连接通信，即在卫星覆盖面积内，所有地球站可公用一颗卫星实现站与站之间的双边和多边通信。(4)传输容量大

通信卫星的发射频率在微波段，可供使用的频带很宽。而且空间站可设多个转发器，可容纳的信道多。卫星通信的优点26大连理工大学电气工程系(1)应用范围广卫星通信的优点26大连理工大学电气工程系(5)传输质量高，通信线路稳定可靠。

卫星通信的缺点

(1)投资昂贵，要求地球站和空间站的技术含量高。(2)有星蚀和日凌中断现象。27大连理工大学电气工程系(5)传输质量高，通信线路稳定可靠。27大连理工大学电气工15.4光纤通信大规模的光缆系统：(1)横跨大西洋的TAT－8海底光缆系统，总长6400km。(2)TAT－9海底光缆系统，可提供9万路话路。(3)横跨太平洋的TPC－3/HAW－4海底光缆系统长9000km。(4)我国已建成了以北京为中心的，连接各省会城市的多条光缆系统，最长为2400km。28大连理工大学电气工程系15.4光纤通信大规模的光缆系统：28纤芯由若干根导线绞制成光缆，光缆出厂长度为1～5km。二、光的反射和折射涂敷层包层一、光纤结构入射光反射光折射光介质2（折射率n2）介质1（折射率n1）11

2

n1sin1=n2sin2临界角c当1→c时，2=90o29大连理工大学电气工程系纤芯由若干根导线绞制成光缆，涂敷层包层三、光在光纤中的传播纤芯包层包层（c为临界角）

sinc=n2n1当1≥c时，光波不能进入折射率低的介质2，而全部返回折射率高的介质1——全反射。折射率高30大连理工大学电气工程系三、光在光纤中的传播纤芯包层包层（四、光纤通信系统图发送电端机发送光端机光连接器光中继器光连接器光缆光缆接收电端机接收光端机A/D转换电信号转换为光信号弥补光波远距离传送的损耗光信号转换为电信号D/A转换31大连理工大学电气工程系四、光纤通信系统图发送发送光光光光缆光缆接收接第15章

结束

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结束下一章上一章返第15章现代通信技术15.3卫星通信15.4光纤通信15.1现代通信技术概述15.2移动通信下一章上一章返回主页33第15章现代通信技术15.3卫星通信15.1现代通信技术概述

通信系统：完成信息传输任务的系统。

按传输方式不同分类：有线通信、无线通信。

系统组成：发射机、信道、接收机。34大连理工大学电气工程系15.1现代通信技术概述通信系统：2大连理工大学

特点：结构简单，造价低，但操作不便，不易保密。接收与发射的转换接收与发射的转换1.同频单工方式通信双方使用同一频率。单工是指接受和发射不能同时进行。系统图一、无线通信方式发射机接收机发射机接收机f天线35大连理工大学电气工程系特点：接收与发射的转换接收与发射的转换1.同频系统图2.双频双工方式f1f2发射机接收机发射机接收机天线双工器双工器f1f2f2f1

特点：此法是最理想的，抗干扰能力强，但造价高。36大连理工大学电气工程系系统图2.双频双工方式f1f2发射机接收机3.半双工方式发射机接收机发射机接收机f1f2用户台f1f2f1用户台f2双工器接收机发射机中继台f1f1f2f2f2f137大连理工大学电气工程系3.半双工方式发射机接收机发射机接收机f1

波长/m30000~30003000~5050~1010~11~0.001

频率/kHz10~100100~60006000~30×10330×103~300×103300×103~30×106

用途电报通信无线电广播、电报通信无线电广播、电报通信电视、导航、无线电广播电视、雷达、导航、接力通信波段长波中波短波超短波微波二、电磁波的传递

无线电波分为:长波、中波、短波、超短波、微波等。38大连理工大学电气工程系波长/m频率/kHz用途波535～1605kHz（属中波）。1MHz通信宽度可提供40个信道。

信道间隔为25kHz。

电磁波的传播方式(1)地波沿地球表面传播（如长波、中波、依靠地波传播）。(2)天波

依靠空中电离层的反射进行传播（短波、中波）。(3)直射波

直接传播方式传播的电磁波（超短波、微波）。我国无线电波的频率范围39大连理工大学电气工程系535～1605kHz（属中波）。我国无线电

按调制信号的不同调制方式可分为：模拟信号的调制数字信号的调制

按调制参数不同调制方式可分为：振幅调制（简称调幅AM）频率调制（简称调频FM）相位调制（简称调相PM）三、调制和解调40大连理工大学电气工程系按调制信号的不同调制方式可分为：三、调制和解调8大无线通信发射和接收部分原理图发射机接收机载波振荡f调制功率放大解调功率放大调制将低频信号搬移到高频信号上去(载波信号)。解调将有用信号从载波信号中分离出来。41大连理工大学电气工程系无线通信发射和接收部分原理图发射机接收机载波⑴调幅（AM）1.模拟信号的调制※传送信号包含在上下两个带内，载波本身不含任何信号。※调幅方式在无线电广播和载波电话中应用广泛。低频载波信号uM

uMO

MtuCCtO

高频载波信号uc调制后的信号uAuAO

CtAMuCuMuA42大连理工大学电气工程系⑴调幅（AM）1.模拟信号的调制※传送信号包含在※载波信号在调制信号的作用下瞬时频率发生了变化。※在电视和超短波广播中广泛应用。※缺点:超短波只能直线传播一二百公里,收视距离较短。(2)调频（FM）高频载波信号uCuCO

Ct低频载波信号uMuMO

Mt调制后的信号uFuFO

FtFMuCuMuF43大连理工大学电气工程系※载波信号在调制信(2)调频（FM）高频载波信号uC使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时值正比变化的调制方式。调频和调相又统称为调角。调频时必然会引起调相，调相时必然会引起调频。(3)调相（PM）44大连理工大学电气工程系使高频载波信号的相位随低频调制信号的瞬时(3)调相（P2.数字信号的调制就是将二进制信息搬移到高频载波信号上，调制方式可以是调频、调幅、调相。ASKFSKPSK45大连理工大学电气工程系2.数字信号的调制就是将二进制信息搬移到高频载波信号15.2移动通信指双方至少有一方在移动中完成的通信。按应用环境分类

陆地、海上、空中移动通信。按服务对象分类

民用、军用、专用移动通信。按技术设备和服务对象综合分类

(1)公众移动电话系统(2)无绳电话系统(3)无线寻呼系统(4)专用移动通信系统(5)无中心个人移动通信系统46大连理工大学电气工程系15.2移动通信指双方至少有一方在移动基站1MBS1基站NMBSN一、公众移动电话系统1.系统组成有线市话局MTSO中继线有线用户控制器发射机接收机共用器控制器发射机接收机共用器移动电话交换台47大连理工大学电气工程系基站1基站N一、公众移动电话系统1.系统组成有线2.网络结构市话局MTSO移动电话交换局移动用户台基站蜂窝式公众移动电话系统48大连理工大学电气工程系2.网络结构市话局MTSO移动用户台基站由三部分组成:①移动电话交换局（MTSO）②各小区基站（MBS）③移动用户台（MMS）目前国际上使用的通信系统有美国的AMPS系统、英国的TACS系统、北欧的NMT－900系统、日本的LMTS系统。蜂房式公众移动电话系统49大连理工大学电气工程系由三部分组成:蜂房式公众移动电话系统17大连第一代无绳电话（CT1）是室内使用的，服务半径为150m左右。第二代无绳电话（CT2）1989年推出的数字无绳电话系统。通信距离限定在200m内。CT2系统的组成①手机②基站③地区管理中心④本地集中器⑤管理中心二、无绳电话系统50大连理工大学电气工程系第一代无绳电话（CT1）二、无绳电话系统18大连理工无绳电话系统图PSTN本地集中器本地集中器地区控制中心本地集中器本地集中器地区控制中心管理中心PSTNPSTN市话网基站手机51大连理工大学电气工程系无绳电话系统图PSTN本地本地地区控寻呼接收机寻呼控制中心有线市话局有线用户专用交换机控制与编码器发射台发射台是一种单向的面向公众的移动通信系统。三、无线寻呼系统无线寻呼系统52大连理工大学电气工程系寻有线专用交换机控制发发是一种单向的面向公众的移动通信系寻呼接收机是一种便携式无线接收机，具有地址识别功能。门电路显示地址识别存储振铃接收机译码53大连理工大学电气工程系寻呼接收机门电路显示地址识别存储振铃接四、专用移动通信系统只为某部门、某行业服务。

例如：军事、公安、消防、铁路、出租车等。专用汽车调动移动通信系统（MCA）图N群A群覆盖半径20~30km指令台指令台控制中心54大连理工大学电气工程系四、专用移动通信系统只为某部门、某行业服务。N群A五、无中心个人移动通信系统1982年推出该技术。特点：(1)将中心集中控制变为分散控制。(2)节省建网投资，提高了频率利用率。(3)加快了接续速度。(4)通信范围有限，适用于专用小系统。专用移动通信系统的特点：(1)所有通信均需控制中心转接。(2)具有数据传输、传真功能。(3)限时服务，最长服务时间1min。55大连理工大学电气工程系五、无中心个人移动通信系统1982年推出该技术。专15.3卫星通信是指以人造地球卫星为中继站，使地球上的各中继站之间实现通信。卫星通信发射频率一般为4～6GHz，属于微波波段。特点：(1)A、B站互发信息所以频率不同。(2)卫星中继站接收到信号经放大后，换一个频率再发射出去。卫星通信系统f2f3f4f1通信卫星A站B站56大连理工大学电气工程系15.3卫星通信是指以人造地球卫星为中地球自转方向卫星飞行方向同步轨道全球卫星通信系统同步卫星同步卫星同步卫星35786.5km17.4o

信号盲区信号重叠区域一颗同步卫星覆盖地球表面的42.4%。57大连理工大学电气工程系地球自转方向同步轨道全球卫星通信系统同步卫星同步卫星同步(1)应用范围广

可传输电话、电报、传真、广播电视节目等。(2)通信距离远

费用与通信距离无关（与时间有关）。(3)覆盖面大

便于多地址连接通信，即在卫星覆盖面积内，所有地球站可公用一颗卫星实现站与站之间的双边和多边通信。(4)传输容量大