第二章电波与天线

第二章电波与天线第1页，共19页，2023年，2月20日，星期三一、电波的辐射与传播电生磁→磁生电→交替变化的电磁场向空间辐射1.电波的形成2.电波的频率与波长电波的传播速度υ→3×108m/s(自由空间)波长λ→电波在一个周期内的传播距离

电波频率ƒ→周期T的倒数关系λ=υ·T=υ/ƒ

或υ=ƒ·λ

第2页，共19页，2023年，2月20日，星期三3.电波波段的划分波段名称波长范围频段名称频率范围极长波100000m以上极低频(ELF)3kHz以下超长波100000m～l0000m甚低频(VLF)3kHz～30kHz长波10000m～l000m低频(LF)30kHz～300kHz中波1000m～l00m中频(MF)300kHz～3MHz短波100m～l0m高频(HF)3MHz～30MHz超短波10m～lm甚高频(VHF)30MHz～300MHz微波1m以下特高频(UHF)…300MHz以上地面系统：MF/HF波段（1.6~27.5MHz）VHF波段（156~174MHz）卫星系统：微波波段（1.5~1.6GHz/4~6GHz）第3页，共19页，2023年，2月20日，星期三4.电波的传播途径•地波传播电波沿地球表面传播→以绕射方式传播通常λ越大/ƒ越低，绕射距离越远

地波传播空间波传播电离层波（天波）传播长波及以上波可传播几千甚至几万公里，中波可传播几百公里，短波沿地面传播一般不超过l00公里超短波、微波一般不通过地波传播

特点：存在衰减（ƒ↑，衰减↑

）信号比较稳定、可靠

第4页，共19页，2023年，2月20日，星期三•空间波传播电波在空间直线传播，或经地面反射传播，或经卫星中继传播特点：传输的最远距离是视距

地面系统空间波传播距离较近（几十公里）短波、中波、长波及以上波长的波，不能通过空间波传播，超短波、微波可通过空间波传播。

采取微波接力传输增加天线高度第5页，共19页，2023年，2月20日，星期三•电离层波（天波）传播电波经电离层反射传播，或经电离层和地面的多次反射传播电离层的形成和结构：太阳光照射→气体分子电离→离子自由电子电离层特点：

白天存在D、E、F1、F2层不稳定夜间只存在E、F2层

E层比F层相对稳定第6页，共19页，2023年，2月20日，星期三

电离层对电波的反射与衰减：电离层对电波有吸收作用随ƒ↑，吸收作用(衰减)↓ƒmin﹤ƒ﹤ƒmax短波波段

太阳活动对电离层的影响：

太阳风暴（向宇宙空间释放的大量带电粒子流

）太阳黑子——光球表面出现的黑斑点。

太阳耀斑——在黑子群上空突然出现且迅速发展的闪耀亮斑

电离层扰动→通信受影响第7页，共19页，2023年，2月20日，星期三1.长波和超长波

地波形式传播→传播稳定2.中波

白天：地波形式传播夜间：地波+天波(E层反射)存在衰落（收点信号忽大忽小）3.短波

地波（传播距离较近）天波（传播较远，但不稳定）4.超短波和微波

空间波→视距传播传播距离较近,信号稳定二、各波段电波传播特点第8页，共19页，2023年，2月20日，星期三•短波通信中的衰落增大发射功率高增益的收/发天线

采用单边带通信

…短波信号的传播•电离层变化对短波通信的影响

同频率信号晚间比白天传的远白天要实现与晚间相同的距离→应提高发射频率晚间要实现与白天相同的距离→可降低发射频率•短波通信的寂静区适当降低工作频率及天线的架设高度→以保证通信

第9页，共19页，2023年，2月20日，星期三短波通信的寂静区r2天波与地波间的寂静区r1天波有效区寂静区地波有效区T电离层Tr1地波区寂静区天波区r2寂静区的产生跃距盲区第10页，共19页，2023年，2月20日，星期三三、无线电通信系统1.无线电通信系统的组成模拟通信系统——以模拟方式传输信息的系统数字通信系统——以数字方式传输信息的系统传递的信息语音、文字图象、数据…信息源发送器传输信道信息宿接收器信息变换适应信道传输噪声调幅（AM）调频（FM）调相(PM)

移幅键控(ASK)移频键控(FSK)移相键控(PSK)

抗干扰能力强

第11页，共19页，2023年，2月20日，星期三为什么要进行调制？·电磁波辐射传播的条件→天线无法满足要求天线尺寸应至少为被辐射信号波长的十分之一以上

·基带信号的频率范围相同→收方无法选出所要的信号2.无线电通信中的调制与解调调制：发端基带信号→射频信号解调：收端射频信号→基带信号原始电信号频谱搬移几个术语：调制信号

、载波信号、已调信号第12页，共19页，2023年，2月20日，星期三3.无线电通信中的信号与噪声信号的表示方法数学表达式波形图频谱图ƒt噪声内部噪声外部噪声工业干扰电台间的干扰天电干扰宇宙干扰信噪比→噪声系数NF

→

Si/Ni与So/No比值

信号质量的表示信号的平均功率S噪声的平均功率N信噪比↑→噪声影响↓NF﹥1，越接近1，噪声越小第13页，共19页，2023年，2月20日，星期三四、船舶常用的中、短波天线1.天线的主要特性作用：承担高频电流能量与电磁波能量的转换、电磁波辐射•天线的方向性电磁波能量辐射的方向。通常用电波在垂直面和水平面的辐射方向来表征。

天线的辐射效率ηＡ

ηＡ=天线的辐射功率P0/馈送到天线上的总功率Pi

ηＡ＜1，天线损耗越小越好天线的辐射电阻Rr

Rr=P0/I2,越大，辐射能力越强天线的互易性

同一个天线作为发射和接收，其特性是相同的，可以互换使用。第14页，共19页，2023年，2月20日，星期三2.中、短波天线种类MF/HF设备的天线主用发射天线主用接收天线DSC值守机接收天线垂直天线T型/倒L型天线鞭状天线直立桅杆天线顶拉索拉索直立桅杆天线绝缘子至电台至电台甲板普通鞭状天线含侧鞭的鞭状天线至电台甲板侧鞭辐射电阻与长度成正比尽可能增加天线长度加顶第15页，共19页，2023年，2月20日，星期三3.天线的维护和保养看→

面上检查做→内部检查拉绳、拉环、绝缘子支架、电缆馈线接头检查匹配信号强度调协试验第16页，共19页，2023年，2月20日，星期三1．无线电波的传播速度、频率和波长三者之间有何关系?2．在GMDSS中，地面和卫星通信系统设备主要工作在哪些波段？3．无线电波传播的途径有哪些？各波段传输有哪些主要特点?4．电离层的形成、结构及特点？5．无线电通信系统的基本组成主要包括哪些部分？6．调制与解调、信噪比与噪声系数的基本概念。信噪比与噪声系数参数与噪声影响有何关系?7、目前，船用MF/HF通信设备常采用什么天线？加侧鞭的目的是什么？思考题第17页，共19页，2023年，2月20日，星期三画出他们的关系线超短波／微波地波天波空间波长波／超长波中波短波传播方式最不稳定传播