GMDSS综合业务第2章 无线电波的传播

第2章无线电波的传播概要2.1

电波辐射与传播2.2

各波段电波传播特点2.3

无线电通信的基本概念2.1

电波辐射与传播一.电波的形成与波段划分1.电波的形成—交替变化的电磁场向前波动的过程。2.无线电波的传播速度v=λ

(波长)×f(频率)=3x108m/s3.无线电波波段的划分

波长范围波段名称频率范围极长波>100km极低频(ELF)<3kHz超长波100~10km甚低频(VLF)3~30kHz长波10~1km低频(LF)30~300kHz中波1000~100m中频(MF)300~3000kHz短波100~10m高频(HF)3~30MHz超短波10~1m甚高频(VHF)30~300MHz微波分米波10~1dm特高频(UHF)300~3000MHz厘米波10~1cm超高频(SHF)3~30GHz毫米波10~1mm极高频(EHF)30~300GHz无线电波波段的划分船用通信波段：MF/HF（中波/短波）1.6~27.5MHz

VHF（超短波）

156~174MHz

卫星船载设备（分米波）

1.5~1.6GHz卫星岸基设备（厘米波）

4~6GHz返回二.电波按传播途径分类1.地波传播:电波沿地球表面传播,波长越长绕射距离越远。特点：

波长越长，绕射能力强。

地表电性能参数变化不大，地波传播比较稳定。

波长越长，损耗越小；波长越短，损耗越大。极长波\超长波\长波:

λ=1km～100km；传播几千～几万km中波(MF):

λ=100m～1000m；传播几百km短波(HF):

λ=10m～100m；传播<100km超短波(VHF)\微波:

λ<10m；不能以地波形式传播2.空间波传播:电波在空间沿直线或经地面反射传播或经卫星中继传播。收发天线高度越高,视距越大，传播距离越远。地面TRT地面R直射波反射波注意：

超短波(VHF)和微波(卫星通信频率)可以空间波传播

短波(HF)、中波(MF)及波长更长的波段不能以空间波形式传播空间波的视距传播3.电离层波(天波):电波经电离层反射达到接收端。电离层:

距地面60~300km大气层中区域太阳紫外线辐射离子和自由电子特点：白天光照强→电离度大→电子和离子的浓度大电离作用形成电离层

夜晚光照弱→电离气体分子复合机会多→电子和离子的溶度小电离层划分:D\

E

\

F1\

F2层D层白天出现夜间消失F层夏季分为F1层与F2层，F1层白天存在晚上消失。

fmin——最低可用频率

fmax——最高可用频率

f天波——最佳工作频率电离层对电波的衰减

边界：完全穿透电离层被电离层完全吸收f↑

→吸收↓f↓→吸收↑可以通过电离层反射短波波段（HF）夜间的中波（MF）太阳活动对电离层的影响太阳黑子——

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太阳耀斑太阳风暴

太阳风暴（向宇宙空间释放的大量带电粒子流

）电离层扰动(F层混乱，电离层爆变)→HF通信受影响(中断)2.2

各波段电波传播的特点一、长波（LF：1km–10km）二、中波（MF：100m-1km）夜间—地波与天波并存,D层消失,E层对天波反射,但存在衰落。

衰落主要由于天、地波在接收点叠加造成的。白天

—以地波传播(几百km),不能以天波传播,D层对MF波吸收。长波：以地波传播，工作稳定。现象：夜间能听到远的电台，但声音忽大忽小？主要就是由天地波的叠加相位差引起2.2

各波段电波传播的特点三、短波（HF：10m-100m）

特点：

传播：地波和天波，主要靠天波传播，在F层反射。地波传播距离近，陆地不超过100km,海上超过150km；天波传播距离远，但信号不稳定；存在衰落现象：不同路径电波在接收点处叠加（短波电台密集，相互干扰大）；盲区效应（寂静区）；TR电离层(a)不同路径传播引起的衰落TR电离层(b)电波漫反射引起的衰落

存在衰落现象：不同路径电波在接收点处叠加（短波电台密集，相互干扰大）(a)寂静区的产生电离层T地波区寂静区天波区r1r2r1r2T

天波有效区寂静区(b)天波与地波间的寂静区地波有效区

盲区效应（寂静区）2.2

各波段电波传播的特点三、短波（HF：10m-100m）

特点：

传播：地波和天波，主要靠天波传播，在F层反射。主要靠电离层传播，远距离通信不需要较大的发射功率；短波波长较小不需要很大的天线系统；同一频率的短波信号夜间要比白天传播的距离要远【白天需要穿过F1层，夜间F1层消失】MF/HF通信时频段的选择原则

2M4M6M8M12M16M18M22M25MMFHF小于150海里大于150海里首选首选夜间白天主要工作在1.6~27.5MHz1.6M～3M→MF（中波）

4M～27.5

M

→HF（短波）通信现象：直线传播

-VHF

中继通信-卫通四、超短波和微波

超短波（波长10m～1m，频率30MHz～300MHz）-VHF

微波（波长1m～1mm，频率300MHz～300GHz）-卫通频率

传播：靠空间波传播；传播距离取决于天线高度和发射功率。

（视距）2.2

各波段电波传播的特点返回2.3

无线电通信的基本概念一、通信系统的基本构成信源信道信宿发射设备接收设备语音图像文字语音图像文字噪声源外部内部内部一、通信系统的基本构成信源信道信宿发射设备接收设备语音图像文字电信号语音图像文字电信号噪声源外部内部内部信源（信息发送方）：要传递的信息（语音、图像、文字）转化为电信号。信宿（信息接受方）：将电信号转化为系统所要传递的信息（语音、图象、文字）。一、通信系统的基本构成信源信道信宿发射设备接收设备语音图像文字电信号语音图像文字电信号噪声源外部内部内部发射设备:将原始电信号完成某种变换（调制），然后送入信道。接收设备:将发射端传来的电信号经反变换（解调）恢复出源信号。一、通信系统的基本构成信源信道信宿发射设备接收设备语音图像文字电信号语音图像文字电信号噪声源外部内部内部信道：传输信号的通道（有线或无线）。其中通信系统信道带宽应大于等于要传输的信号的有效带宽。一、通信系统的基本构成信源信道信宿发射设备接收设备语音图像文字电信号语音图像文字电信号噪声源外部内部内部噪声源:内部噪声和外部噪声。内部噪声：由系统本身产生的噪声，发射与接收设备中电路器件产生外部噪声：从系统外部信道引入的一切无用信号，信道中的干扰1、模拟通信(MF/HF/VHFRT)二、无线电通信的分类利用正弦波幅度、频率或相位的变化来模拟原始信号变化，以达到通信的目的。定义：特点：

信号的状态（幅值、频率、相位）随时间连续变化

原始信息变换成模拟信号作为传输载体

系统抗干扰能力弱

保密性差

设备不易进行大规模集成2、数字通信(NBDP、DSC、InmarsatC/F)定义：用数字信号对载波进行数字调制的通信方式。特点：

信息的状态随时间离散变化。

对于在时间上连续变化的信息，可通过采样量化变成离散的状态，再编码成数字信息进行传输，在接收端还原成连续变化的信息，从而实现数字化通信。

抗干扰能力和检纠错能力很强，无噪声累积。

便于加密处理，保密性高。

设备同计算机技术紧密结合，易于大规模集成化。二、无线电通信的分类三、无线电通信中的调制与解调1.定义：基带信号：信息源信号经电路转换而得到的电信号。射频信号：将信息源加载到一定频率上得到的电磁波。调制：发射端基带信号→射频信号解调：接收端射频信号→基带信号频谱搬移

在模拟通信系统中：

基带信号通常又被称为调制信号

携带调制信号的高频射频信号被称为载波

调制后的信号称为已调信号或称已调波2.为什么要进行调制？三、无线电通信中的调制与解调的概念

基带信号频率低，天线无法满足要求

基带信号的频率范围相同，导致接收机相互串线干扰天线尺寸应至少为被辐射信号波长的十分之一语音信号的频率为300-3000Hz其波长：100~1000km天线高度：10~100km3.调制类型三、无线电通信中的调制与解调的概念模拟系统振幅调制（调幅）AM频率调制（调频）FM相位调制（调相）PM数字系统移幅键控ASK（AmplitudeShiftKeying）Morse移频键控FSK（FrequencyShiftKeying）DSC/NBDP移相键控PSK（PhraseShiftKeying）Inmarsat卫星键控技术用数字信号去控制正弦波的幅值、频率、相位的方法为了确保信号在通信系统中不失真地传输，相应通信系统的带宽应大于等于要传输基带信号的信号带宽。四、信号与噪声的基本概念1.信号的带宽与系统带宽

基带信号：信息源信号经电路转换而得到的电信号，通信系统所要传输的电信号。信号在频率特性（频域）上分布的范围称为信号的带宽。

信号带宽：

系统带宽：系统为传输基带信号所提供的工作频率的范围称为系统带宽。2.噪声及其表示

概念在通信系统的各个部分出现的任何不需要的电压或电流信号统称为噪声。

分类噪声内部噪声：设备内部元器件所产生的无用信号外部噪声：从设备外部进入设备的无用信号工业干扰天电干扰宇宙干扰电台间干扰信噪比的概念：【衡量信号质量好坏】

指在通信系统某点信号的平均功率（S）与噪声的平均功率（N）之比，表示为S/N。2.噪声及其表示

信噪比

信噪比越高，信号质量越好，噪声对系统的影响越小。噪声系数NF

：【衡量元器件与系统性能】设备输入信噪比Si

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