有线无线电通讯系统基础训练1

行政院災害防救委員會

防救災專用衛星通訊系統及現場通信救災指揮車

暨整合平台建置案

有/無線電通訊系統基礎訓練

講師:鄭明德中華民國九十三年1大綱電磁波特性天線原理2電磁波特性3現場語音傳輸路徑-無線電經由衛星系

統對外與應變中心聯繫依廠商選用介面E1/T1ISDNPRI操作員整合平台U/VHF車機撥號式無線手機PTT無線手機或衛星設備依廠商選用介面2W4W4中心站台室外設備示意圖5電磁波特性簡介電磁波頻譜組成:無線電波，微波，紅外線輻射，可見光，紫外線，X射線與Gamma射線。傳遞速度:光速(3x108meters/second)頻譜區別:波長(Wavelength)

6波長(Wavelength)定義:電磁波經過一個完整週期的波動所行經之距離稱為波長(Wavelength，lambda)一個完整週期的波動直接關係該電波所攜帶之能量大小波長越短，電波所攜帶之能量越高

電磁波特性簡介7電磁波特性簡介頻率(Frequency)定義:電磁波於一秒鐘內發生完整週期波動之次數測量單位:赫茲(Hz，Hertz)

頻率計算F=3x108(meters/second)÷Wavelength(meters)Wavelength(meters)=3x108(meters/second)÷

F

8電磁波特性簡介頻段(FrequencyBands)HF:3~30MHzVHF:30~300MHzUHF:300~3000MHz(3GHz)

頻段特性HF:利用電離層折射之傳輸特性達到長距離通訊之目的。VHF:接收/發射機之傳輸距離受限於直線(lineofsight,LOS)距離才能通訊。UHF:相同於VHFLOS限制；但因傳輸電磁波束更窄，能量更凝聚；故傳輸距離較VHF遠。

9典型無線電鏈路(RadioLink)組成發射機(Transmitter)電源供應器(PowerSupply)傳輸線(TransmissionLine)發射天線(TransmittingAntenna)傳播路徑(PropagationPath)接收天線(ReceivingAntenna)接收機(Receiver)

10電磁波傳播特性地面波之傳遞

地面波之傳遞依賴:直線波(DirectWave)，地面反射波(Groundreflectedwave)與地表波(Surfacewave)共同完成。

11電磁波傳播特性天波之傳遞

天波之傳遞取決於電離層對發射天線與接收天線之間所提供之訊號路徑。電離層結構特性電離層依據高度增加與分子密度減低，依序分為:D，E，F1及F2共四層。白天當所有太陽射線穿過大氣層，電離層四層結構完整存在。夜晚當太陽射線消失，電離層四層結構變成:D，E層消失；F1，F2層合併為F層。D層僅存在於白天，對HF天波折射影響小；但造成HF天波衰減(Attenuation)。E層僅存在於白天，有助於HF天波白天時中距離傳輸(<2400Km)F層在夜晚時存在於地表以上260Km高度，有助於HF天波長距離傳輸(>2400Km)；F2層僅限於白天助於HF天波長距離傳輸。12電磁波傳播特性電離層結構說明

13天線原理14如何形成無線電波當交流電流通過導電物體(或導電線)時，電場與磁場將圍繞著導電物體而產生。若導電體之長度極小於交流電流之波長時，電場與磁場將僅存在於一或二波長距離範圍內。當導電體長度逐漸加長，電場與磁場之強度將逐漸增強。當導電體長度逐漸逼近交流電流之1/2波長時，絕大部份之能量將以電磁輻射方式脫離導電體並進入大氣中。形成無線電波之必要條件:產生交流電能量之發射機導電體或導電線交流電流通過導電體電場與磁場圍繞著導電物體而產生

15何謂天線(Antenna)發射電磁能量至空間中或從空間中接收電磁能量的導電體或導電系統

天線將無線電頻率電能轉變成電磁能量輻射到週遭的環境天線接收電磁能量並將之轉變成無線電頻率之電能提供給接收器處理雙向通訊系統中經常使用共同的天線來傳送和接收信號16電磁場輻射說明無線電波本身是一個移動的電磁場，並且在行進之方向上電場與磁場分量一直維持著正交關係。

17電磁場輻射場型(RadiationPatterns)電磁場輻射場型可以解釋天線之指向特性。Omni-directional-垂直天線之電磁場輻射能量在各方向完成相等。Bi-directional-水平天線之電磁場輻射能量主要在兩個方向上。Uni-directional–單一指向性天線之電磁場輻射能量主要在一個方向上。18輻射場型天線的輻射場型可描述天線性能輻射場型幾乎都以三維場型的二維橫切面來描述波束寬度(半功率波束寬度)

度量天線方向性輻射場型天線用於接收信號時，輻射場型即是接收場型電磁場輻射場型(RadiationPatterns)19天線型式(AntennaTypes)

等向性天線(理想化)向空間中所有方向的幅射能量都相同偶極天線

半波長偶極天線(赫茲天線)四分之一波長垂直天線(Marconi天線)拋物面反射天線

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四分之一波長天線半波長偶極天線等向性天線

指向性天線天線型式(AntennaTypes)

21天線型式實例說明-等向性天線22天線型式實例說明-指向性天線23天線型式實例說明-拋物面反射天線(1)

3.7米-地面站衛星天線

(主軸聚焦一次反射式)

24天線型式實例說明-拋物面反射天線(2)

4.5米-地面站衛星天線

(主軸聚焦二次反射式-Cassegrain)

25天線型式實例說明-拋物面反射天線(3)

2.4米-SNG車衛星天線

(主軸偏離聚焦一次反射式)

26天線型式實例說明-拋物面反射天線(4)

3.8米-衛星天線

(主軸偏離聚焦二次反射式)

一次反射面二次反射面27電磁波極化(Polarization)特性說明

線性極化波(LinearPolarization)圓形極化波(CircularPolarization)橢圓極化波(EllipticalPolarization)LinearCircularElliptical28極化(Polarization)