通信电子电路于洪珍原版第1章

第1章绪论1.1通信系统的概念1.2无线电波的传播特性1.3无线电波的频段划分1.4调制的通信系统1.5本课程的主要内容无线电通信发展简史三个里程碑：①1907Leedeforest发明电子三极管②1948W.Shockley发明晶体三极管③60年代集成电路、数字电路的出现原始手段烽火、旗语有线通信电报（1837Morse）电话（1876Bell）无线通信电磁波的存在1864Maxwell（理论）1887Hertz（实践）信号源发送设备信道接收设备收信装置

通信系统——传输信息的系统噪声源1.1通信系统的概念信号源

在实际的通信电子电路中传输的是各种电信号,为此就需要将各种形式的信息转变成电信号。常见的信号源：话筒摄像机各种传感器件发送设备

发送设备的作用：将基带信号变换成适合信道的传输特性的信号。

对基带信号进行变换的原因：由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。信道

信号从发射到接收之间要经过传输信道，传输信道又称传输媒质。不同的传输信道有不同的传输特性，如电缆、光缆、无线电波……

根据传输媒质的不同，通信系统可以分为两大类：

有线通信：双绞线、同轴电缆、光纤

无线通信：自由空间接收设备

接收设备的作用：接收传送过来的信号，并进行处理，以恢复发送端的基带信号。

对接收设备的要求：由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。收信装置

收信装置：将接收设备输出的电信号变换成原来形式信号的装置，如还原声音的喇叭，恢复图像的显像管等。第2章无线电波的传播2.1.1无线电波的产生：——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化，波动传播，从而形成了无线电波。——实质上，无线电波就是由随时间变化的电场和随时间变化的磁场所构成，它通过空间从一个区域传播到另一个区域，这种传播不需要任何介质。2.1电波辐射与传播在实际的无线电通信中，首先由发送设备产生一定功率、含有所要传递信息的高频交变电流信号，然后通过其自身的发射天线产生向外辐射的电磁波。这种含有信息的电磁波信号传播到接收端后，由接收设备接收处理，还原出发射端传递的有用信息，从而依靠无线电波实现信息的无线传输。2.1.2无线电传播的速度：——近似光速——Ｃ＝３x10８m/s2.1.3频率、周期、波长的定义频率（FREQUENCY）：–定义：电波在单位时间（１Ｓ）内幅值大小与方向周期性变化的次数。–符号：Ｆ–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：–定义：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（ms）–换算关系：1秒（s）=1000毫秒（ms）；1毫秒（ms）=1000微秒（ms）。波长：–定义：电波在一个周期内传播的距离；–符号：λ；–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）；１、T=1/F２、λ=V/F=3x108/F两个关系式1.2无线电波波段的划分不同频率电波产生、放大和接收方法不太一样，传播特点更不相同。无线电波按波长的不同划分为超长波、长波、中波、短波、超短波（米波）和微波（包括分米波、厘米波、毫米波）等。如按频率的不同，可划分为甚低频、低频、中频、高频、甚高频、特高频、超高频和极高频等频段。波段（频段）符号波长范围频率范围应用范围超长波（甚低频）VLF100000～10000m3～30KHz音频、电话、数据终端长波（低频）LF10000～1000m30～300KHz电力线通信、海上导航中波（中频）MF1000～100m300KHz～3MHzAM广播、业余无线电短波（高频）HF100～10m3～30MHz短波广播、业余无线电超短波（甚高频）VHF10～1m30～300MHzFM广播、电视、导航、移动通信分米波（特高频）UHF1～0.1m300～3000MHzTV、遥控遥测、雷达、移动通信厘米波（超高频）SHF10～1cm3～30GHz微波通信、卫星通信、雷达毫米波（极高频）EHF10～1mm30～300GHz穿入大气层时的通信表1-1无线电波的波（频）段划分表无线电波频率的划分——中频（MF）：415—4000KHz其中，中频I（MFI）415-530KHz中频II（MFII）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:SIMPLEXCHANNEL;多用于船到船通信,及重要通信;

双工信道:DUPLEXCHANNEL;多用于船到岸通信——分工作类型指定：RT、ＮBDP(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。地面通信使用的频段国内一般中波广播的波段为535KHz～1605KHz，短波广播的波段为2～24MHz，调频广播的波段为88～108MHz。1.3无线电播的传播特性

1.绕射：频率1.5MHz以下的中、长波。

2.电离层的反射和折射电离层通信稳定性较差。短波无线电是利用电离层反射的最佳波段。

3.直射：频率在30MHz以上的超短波和微波。2.1.3无线电波的传播途径和特点无线电波的传播路径：1.地波传播2.空间传播3.电离层波传播1.地波——电波沿地球表面以绕射的形式传播，它可以绕过弯曲的地球表面和障碍物，从发射端到达接收端。衰减：波长越长，损耗越小；波长越小，损耗越大。地面电性能参数和地形地物随时间变化不大，所以地波传播比较稳定和可靠。地波传播2.空间波:无线电在空间直线传播，或经地面反射传播，或经卫星中继传播，从发射端到达接收端。电离层——大气层由于太阳紫外线的辐射，气体分子被电离，形成正负离子和自由电子组成的电离层。——距地面高度为50到300km。——随高度不同电离层电离程度不同，形成不同的浓度。大致分为D、E、F1、F2层。——电波在穿越电离层时，会受到吸收和衰减。吸收和衰减大小与频率和电离层的浓度有关。——D层和E层变化最有规律中午浓度最强，晚上D层消逝。——F层在白天分为两层，F1和F2。F1层在晚上消逝。——晚上只剩E层和F2层。3.电离层波——天波天波（主要是短波和夜间的中波）——要求发射电波频率介于ƒmin和ƒmax之间。电波低于ƒmin，将被电离层吸收电波高于ƒmax，将穿透电离层2.2各波段电波传播特点仅以地波传播各波段电波传播特点——长波和超长波传播主要缺点1.地波对其它收信台干扰大；2.易受天电干扰,尤其是在雷雨的夏季；3.收发设备笨重,需要庞大的天线.•应用:台卡、欧美伽等无线导航系统。2.中波（中频）的传播特点——波长：1km-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。接收机须加AGC控制线路。各波段电波传播特点3、短波（高频）传播特点——波长为100~10m;频率为3~30MHz。

传播特点：——主要靠天波来传播。地波传播距离一般不超过100Km（绕射能力差，被地面吸收）；——白天频率越高，传输距离越远；频率越高,衰减越小;——晚上通信要选用低一些的频率通信。原因…——天波传播时可借助于电离层进行一次或多次反射,实现远距离通信。——多路径传播的原因，可引起衰落性干扰；电离层波动，信号传输不稳。各波段电波传播特点——存在寂静区——哑区Tr1r2寂静区4.超短波（VHF）和微波的传播特点——频率:30MHz以上;波长:10M以下。

传播特点：——主要靠空间波传播。原因：地波…;天波…——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。用微波接力或卫星中继来实现远距离传播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所在海区白天最佳频段夜间最佳频段印度洋16MHz、22MHz8MHz、12MHz红海16MHz、22MHz8MHz、12MHz地中海西部16MHz（1530LT左右）8MHz、12MHz12MHz（1630LT左右）大西洋东部12MHz（1630LT左右）8MHz、12MHz1.4调制的通信系统1.什么是调制?

任何一个正弦波都有三个参数：幅度、频率和相位。调制，就是使这三个参数中的某一个随调制信号大小而线性变化的过程，分别称为幅度调制、频率调制或相位调制。

2.无线电如何将声音传送到远方？

首先把声音变成电信号，然后把这种低频电信号装载到高频电振荡上(即调制)，通过与高频电振荡波长相当的天线把信号有效的辐射出去。

3.为什么要调制？

从切实可行的天线出发；

多路复用.为什么要使用调制?——声波在空气中传播慢，约为340m/s，衰减快，不会传播很远。——交流信号要有效辐射，天线的尺寸应和波长相比拟。天线长度≈λ，λ＝Ｃ／Ｆ——音频Ｆ=300~3000Hz,λ=1000~100KM2.3.2调制与解调4.什么是解调？

在接收信号的一方（接收端），从收到的已调信号中把调制信号恢复出来。调幅波的解调叫“检波”，调频波的解调叫“鉴频”，解调是其统称。

5.无线电调幅广播发送和接收设备框图（1）调幅发射机组成框图

（2）调幅接收机组成框图

接收设备接收的信号特点：

①信号频率高；②信号功率微弱；③多个信号同时出现在接收端。

缺点：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（区分不同电台的能力）变换较剧烈。电磁波接收天线接收的信号640KHz870KHz1MHzf…………直接放大式接收机框图

超外差接收机组成框图

接收到的不同载频的微弱高频已调信号变成统一的中频已调信号，再进行中频放大。混频器是超外差式接收机的核心。我国规定中频频率：调幅广播465KHz；调频广播10.7MHz。1.1GMDSS基本概念和功能1.2GMDSS的组成及船载设备配备要求1.1GMDSS基本概念和功能

1.1.1GMDSS的产生与发展

1）历史回顾

2）GMDSS实施之前主要报警方式

3）原系统具有的局限性GMDSS实施之前救生艇电台救生艇电台打开救生艇电台电键①主要工作在中频和甚高频波段，通信距离有限；②主要采用莫尔斯电报；③遇险报警信息手动输入；④尽管也配备了高频（HF）设备，但短波传播不稳定；⑤在GMDSS实施之前，国际间缺少一个合理的、统一的搜救程序。⑥原海上通信系统中以电报通信为主。原系统是以船救船为主要救助方式原系统具有的局限性一般在150海里以内需要专门训练的无线电通信人员存在着许多的人为因素限制了国际间的广泛搜救协作方式单一、效率低下、可靠性差不可靠4）GMDSS产生：IMO于1979年4月在德国汉堡通过了

。宗旨：①

；

② 。

为了有效地实施《国际海上搜寻救助公约》，必须建立一个服从于《1979年国际海上搜寻救助公约》的综合通信系统,即：《国际海上搜寻救助公约》沿岸国家在本国责任海域内负有搜救责任各有关国家应就海难救助活动进行协调GMDSS。5）与GMDSS相关的公约、规则及组织：

①ITU制定的《无线电规则》

一套共册。主要围绕以下基本内容：标明在每一个频段上业务划分情况、无线电业务的定义和关系保障各成员国使用无线电频率和轨道资源的权利和义务凡是符合《规则》要求的频率，均可记录到登记总表，获得国际的认可与保护三方面4A．无线电频率划分规定；

B．

一系列规则程序、技术和操作要求；

C．

国际频率登记总表。②

国际海事组织，即IMO：③

1974年SOLAS公约

1988修正案。④《国际海上搜寻救助公约》，简称SAR公约，1979年4月在德国汉堡通过。IntergovernmentalMaritimeOrganization它是联合国下属的机构。1948年国际上通过了设置IMCO的公约议案，1958年正式成立，并于1983年改名为IMO。InternationalConventiononMaritimeSearchandRescue,19791.1.2GMDSS的功能遇险报警，三个方向；搜救协调通信；救助现场通信；救助现场寻位；海上安全信息（MSI）的播发与接收；快捷高效的常规通信；驾驶台对驾驶台通信；船对岸、船对船、岸对船1．2．3．4．5．6.7.1.1.2GMDSS的功能海上安全信息（MSI），的播发与接收：NAVTEX系统；EGC系统，即增强群呼系统；HFNBDP辅助系统，即高频无线电传系统。5.HighFrequencyNarrowBandDirectPrintingEnhancedGroupCallNavigationalTelexMaritimeSafetyInformationGMDSS强制系统1.1.3GMDSS的海区及船用报警设备

1）A1海区1．GMDSS的海区：SOLAS-1974公约1988年修正案规定，每一公约船应按其所工作的配备相应的无线电设备。海区以无线电作用范围定义距离来划分海区。——系指至少由一个具有连续报警能力的 海岸电台的电波所覆盖的区域，一般指距岸25海里的海域范围。DSC甚高频（VHF）2）A2海区——指除海区以外，至少由一个具有连续报警能力的海岸电台电波所覆盖的海域，一般指距岸25-150海里的海域范围。DSC中频（MF）A13）A3海区——指除和海区以外，由具有连续报警能力的对地静止卫星所覆盖的区域。76°S-76°N之间的海域，但不包括A1、A2海域。INMARSATA1A24）A4海区——指

、

和

海区以外的区域。A1A2A3GMDSS的四个海区是互不重叠的，并且以岸基为参照，以电波覆盖的有效范围为标准，因此海区的概念是相对的。

海区示意图特点：思考：3个箭头处是什么海区？海区与报警手段的关系2.各海区岸基实施的安排A1区：各国应值守的、无线电话。A2区：各国应在其所辖设立足够的海岸电台连续值守，并通过系统提供海上安全信息。A3和A4:由IMO和INMARSAT统一规划和管理。其中，A3海区的遇险报警与常规通信主要由系统承担，并通过系统提供海上安全信息业务。A4海区的报警与通信主要是靠实现的，同时通过辅助系统提供海上安全信息业务。VHFCH70DSCVHFCH16MF2187.5kHzNAVTEXINMARSATEGC短波（HF）HFNBDP3．船舶在各海区使用的报警设备

A1区的船舶：

CH70的DSC船对船、船对岸报警。

A2区的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHzDSC船对船的报警。

MF2187.5kHz的DSC船对岸的报警。A3区的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHz的DSC船对船的报警。

INMARSAT船站或HFDSC的船对岸的报警。A4区的船舶：

CH70的DSC或MF2187.5kHz的DSC船对船的报警。 HFDSC船对岸的报警。对于以上船对岸报警的第二种手段都可以采用COSPAS-SARSAT的406MHzEPIRB，或VHFEPIRB（仅限A1海区）。1.2GMDSS的组成及船载设备配备要求

1.2.1GMDSS的组成

地面通信系统卫星通信系统①MF／HF通信设备，其中包括单边带无线电话、DSC、NBDP、DSC值守接收机；1.2.1.1地面通信系统SRG-1150D/1250D②VHF通信设备，其中包括VHF无线电话、DSC、DSC值守接收机；地面通信系统STR-580D③NAVTEX接收机；地面通信系统SNX-200④搜救雷达应答器(SART)；地面通信系统TRONSART⑤VHFCH70应急无线电示位标(VHFEPIRB)；地面通信系统⑥便携式VHF双向无线电话设备。地面通信系统Inmarsat简介：国际海事卫星组织（Inmarsat）成立于1979年，是一个运营全球卫星移动通信的国际合作组织，它通过卫星提供海事救援、安全通信和商业通信。1982年Inmarsat系统正式开始投入运行。海事卫星通信系统业务扩展海、陆、空后更名为国际移动卫星通信系统。卫星通信系统包括Inmarsat和COSPAS-SARSATCOSPAS-SARSAT简介：COSPAS-SARSAT系统是一个国际间联合卫星搜救定位系统，该系统用于陆、海、空遇险事件的搜救业务，并向全球开放。遇险目标可利用其自身携带的卫星应急示位标（EPIRB）自动或人工启动发射遇险报警信号，该系统根据收到的报警信号可迅速地确定出遇险目标的位置，从而进行及时有效的救助。

卫星通信系统①Inmarsat—C船站，一般具有EGC接收功能；卫星通信系统卫星通信系统②Inmarsat—B船站；③Inmarsat—F船站；卫星通信系统④COSPAS-SARSAT系统的EPIRB，通