通信课件讲解

*第一章铁路列车无线调度通信系统第二章无线通信基础知识内容1发射机和接收机的结构和工作过程2高频放大器3无线电波的传播*4噪声和干扰5天线6电平换算和场强的概念*通信的含义：将信息从一地传送到另一地均可称为通信，能实现信息传递的系统称为通信系统。通信按照传输媒质分类：有线通信---导线无线通信

---电磁波无线通信系统中传输的信号可以是声音、图像、数据等，其波形复杂，有连续信号，也有离散信号，但都具有一定的频率范围，这种信号称为基带信号。基带信号不可能直接发射出去，只有利用高频信号作为“载波”才能有效地将有用信号用电磁波的形式发射出去。A、高频适合于通过天线传输B、高频的频带范围宽，信息容量大无线通信系统的类型

1.按工作频段：(长波)、中波、短波、超短波、微波、卫星通信。(红为高频)2.按通信方式：全双工、半双工、单工。

单工：只能发或只能收。（单向）

半双工：既能发也能收，但要分时，

不能同时收发。（双向、时分）

无线通信系统的类型

3.按调制方式：调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)、混合调制。

4.按传送的信息类型：模拟通信、数字通信。

或分话音、图像、数据、多媒体通信。

无线通信系统的组成示意图1.发送设备（1）信息源：提供需要传送的信息。（2）变换器（换能器）：将被发送的信息变换为电信号。例如话筒将声音变为电信号。（3）发射机：将换能器输出的电信号变为足够强度的高频振荡。（4）发射天线：将高频振荡变成电磁波向传输媒质辐射。2．接收设备（1）接收天线：将空间传播到其上的电磁波变换成高频电信号。（2）接收机：将高频电信号放大、变换成较低频率的电信号。（3）变换器（换能器）：将电信号变换成所传送信息。（4）受信人：信息的最终接受者。3．传输媒体

无线通信的传播媒体是无线电波。

在自由空间中，波长与频率存在以下关系：

c=fλ其中c为光速，f和λ分别为无线电波的频率和波长。10MHz电波的波长为30米。发射机的作用是产生一个功率足够大的高频振荡送给发射天线，通过天线转换成空间电磁波传送到接收端。*一、发射机第二章无线通信基础知识*第二章无线通信基础知识一、发射机发射机接收机典型的模拟移动通信电台组成图

基本组成及完成功能①产生正弦载波②完成基带信号对载波的调制-----（已调波）③将通带信号搬移到所需的频段-----上变频④放大到足够的功率并发射⑤不干扰相邻信道*第二章无线通信基础知识一、发射机发射机由三部分组成：低频部分：声音的变换与放大。这部分的频率较低，叫“低频部分”。高频部分：高频振荡的产生、调制、功率放大。这部分的频率较高，统称“高频部分”。直流电源：包括电池或稳压电源。*第二章无线通信基础知识一、发射机将音频信号“装载”到高频振荡中的方法有好几种，如调频、调幅、调相等，统称为调制。电视中图象是调幅，伴音是调频。广播电台中常用的方法是调幅与调频。*第二章无线通信基础知识一、发射机

一、发射机*第二章无线通信基础知识对无线电发射机的主要技术要求1.要有一定的工作波段和足够的频率准确度和稳定度2.要有足够的功率输出3.调制性能要好4.要尽量减小寄生辐射。5.移动电台更要注意体积小、重量轻、结构简单可靠、使用与维修方便。*第二章无线通信基础知识一、发射机接收无线电信号的设备叫做无线电接收机，接收机从空间中接收到微弱信号，通过射频滤波器从众多的电波中选出有用信号，经处理还原话音信号*第二章无线通信基础知识二、接收机完成的功能①从众多的电波中选出有用信号----选频、滤除干扰②将微弱信号放大到解调器所要求的电平值---放大③将通带信号变为基带信号----解调*第二章无线通信基础知识二、接收机（一）对无线电接收机的主要技术要求1．应工作于规定的波段和采用适当的解调方式，并应根据系统设计与实际情况决定。2．应具有高的接收灵敏度。3．应有好的选择性。4．应有好的保真度。5．应有高的工作稳定度。*第二章无线通信基础知识二、接收机直接检波式接收电路-------适用于输入信号较强的情况*第二章无线通信基础知识二、接收机高放式接收电路-------适用于输入信号相对较弱的场合。

*第二章无线通信基础知识二、接收机超外差式接收机

接收机从空间中接收到微弱信号，通过射频滤波器从众多的电波中选出有用信号，并经过高频放大、混频、中频放大到解调器所要求的电平值后，再由解调器解调，还原话音信号*第二章无线通信基础知识二、接收机下变频器下变频器功能：将接收到的射频不失真的降低为一个固定的中频。为什么要将接收到的射频频率降低？（1）为了解决选择性二、接收机两个概念频带信道*第二章无线通信基础知识

2、450MHz列调通信系统

450MHz频率，频道间隔25KHz二、接收机上行频带:890~915MHz（移动台发、基站收）下行频带:935~960MHz（移动台收、基站发）每个信道:200KHz1、GSM通信系统特点：信道带宽远比载频小*第二章无线通信基础知识结果：射频段选择信道非常困难要求，滤波器Q值（品质因数）极高措施：降低频率选信道二、接收机射频段选择频带降为中频、选择信道*第二章无线通信基础知识（2）为使接收机达稳定的高增益

天线输入电平约为-100~-120dBm（μv

级）解调器输入一般要求约500mV二、接收机要求增益大于100dB以上总增益＝射频增益＋混频增益＋中频增益（主要增益级）*第二章无线通信基础知识结果：

①增益分散在各频段，易稳定

②中频频率低且固定，易获得大且稳定的增益（3）在较低的固定中频上解调或A/D变换也相对容易二、接收机*第二章无线通信基础知识缺点：

电路复杂，变频器引入众多的组合频率干扰且存在一种特有的干扰——镜像干扰。

二、接收机3.二次变频方案射频滤波器I中频滤波器II中频滤波器二、接收机*第二章无线通信基础知识中频选择原则II中频采用低中频值，利于提取有用信道抑制邻道干扰I中频采用高中频值，以提高镜像频率抗拒比三个滤波器的功能、中心频率与带宽总增益＝低噪放增益＋I中频增益＋

II中频增益（主要增益级）二、接收机*第二章无线通信基础知识二、接收机*第二章无线通信基础知识一个超外差式接收机应包括下列几部分：

1．高频放大部分，包括高频放大器、中频放大器、以及相应的选择性电路；

2．变频器，包括混频器与本机振荡器；

3．解调器，对调幅信号用检波器，对调频信号用鉴频器；

4．低频放大器；5．直流电源，包括电池或稳压电源。二、接收机*第二章无线通信基础知识一、无线电波段的划分电磁波谱-------无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线合起来构成。范围非常广阔的电磁波谱。

第三节无线电波的传播

不同频率的电磁波段有不同的用途，它们仅在波长上有所差别，本质上完全相同，在真空中的传播速度都是C，与频率（周期）、波长的关系如下：

λ=C*T=C/f*第二章无线通信基础知识无线电波按波长划分波段段号频段名称频段（含上不含下）波段名称波长（含上不含下）1极低频(ELF)3～30赫（Hz）极长波100～10兆米2超低频(SLF)30～300赫（Hz）超长波10～1兆米3特低频(ULF)300～3000赫（Hz）特长波100～10万米4甚低频（VLF）3～30千赫（KHz）甚长波10～1万米5低频（LF）30～300千赫（KHz）长波10～1千米6中频（MF）300～3000千赫中波10～1百米*第二章无线通信基础知识段号频段名称频段（含上不含下）波段名称波长（含上不含下）7高频（HF）3～30兆赫（MHz）短波100～10米8甚高频（VHF）30～300兆赫（MHz）超短波10～1米9特高频（UHF）300～3000兆赫（MHz）分米波微波10～1分米10超高频（SHF）3～30吉赫（GHz）厘米波10～1厘米11极高频（EHF）30～300吉赫（GHz）毫米波10～1毫米12至高频300～3000吉赫（GHz）亚毫米波1～0.1毫米无线电波按波长划分波段二、无线电波传播的基本知识

无线电波传播的基本规律1、无线电波在均匀媒质中是以恒定的速度沿直线传播的。3×l08m/s。2、无线电波在不均匀媒质中传播时，除了传播速度要发生变化外，还会引起反射，折射、绕射以及散射等现象，使传播方向改变。3、无线电波在传播过程中，由于能量的扩散和媒质的吸收，电波的能量将逐渐臧小，场强将逐渐减弱。*第二章无线通信基础知识三、无线电波传播的主要方式1.地波传播

沿大地与空气的分界面传播的电波，叫地面波或表面波，简称地波。长、中波波段和短波的低频段（103-106Hz)均可用这种传播方式地表面波传播多用于超远程无线电通信和导航等，但发射长波的设备庞大，造价高。*第二章无线通信基础知识三、无线电波传播的主要方式2.天波传播

天波是指由天线向高空辐射的电磁波受到天空电离层反射或折射后返回地面的无线电波。波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收天波主要用于短波通信及中短波广播(一般2MHz－30MHz)，是短波的主要传播途径，实现电离层远距离通讯和广播的最适当波段。2024/7/15第二章无线通信基础知识三、无线电波传播的主要方式3.空间波传播

由发射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波，有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。主要用于微波中继、通信蜂窝通信、电视、雷达、卫星通信与广播(一般>30MHz)。

空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率的影响。

*第二章无线通信基础知识对流层的影响，有效传播距离要增加一些，极限直视距离应修正为

三、无线电波传播的主要方式*第二章无线通信基础知识三、无线电波传播的主要方式4.散射波传播

当大气层或电离层出现不均匀水汽、尘埃、电子密度不均匀等团块时，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射，使一部分能量到达接收点，这就是散射波。*第二章无线通信基础知识反射波直射波电离层反射波绕射波散射波电离层天线三、无线电波传播的主要方式四、无线电波传播损耗1.自由空间电波传播损耗

自由空间是一个理想的空间，在自由空间中，电波沿直线传播而不被吸收，也不发生反射、折射、绕射和散射等现象。

电波从天线发出后能量将扩散到一个“球面”上，自由空间能量扩散是自由空间传输损耗的主要问题。*第二章无线通信基础知识第二章无线通信基础知识球面波在传播过程中，随着传播距离增大，球面单位面积上的能量减小了，而接收天线的有效截面积是一定的，因而接收天线所捕获的信号功率减小了，这就是自由空间损耗。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗已知球面的表面积为4πd2

，因此，在球面单位面积上的功率应为Pt/4πd2。若距原点O距离d处用无方向性理想点源天线接收，接收天线所能接收的有效面积为A=λ2/4π，则接收机输入功率为：*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗通常定义发射功率与接收功率的比值为传播衰耗。所以自由空间的衰耗值Lbs为：在工程上，传播衰耗常用分贝来表示，即*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗若距离d的单位为公里（Km），并将波长λ换算成相对应的频率f，则当f的单位为兆赫（MHz），自由空间损耗的公式可写为:自由空间传播损耗的特点:(1)一种扩散式的能量损耗，随着传播距离的增大导致辐射功率分布在更大的球面上。(2)与距离d的平方成正比，与波长的平方成反比，与频率f的平方成正比。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗实际情况中，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其传播路径上没有障碍物的阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，这样情况下，电波可视作在自由空间中传播。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗2.电波衰落

无线电波传播特性与各区域的电波传播环境有关，确定某一特定地区的传播环境的主要因素有:自然地形（高山、丘陵、平原、水域等），人工建筑的数量、高度、分布和材料特性，该地区的植被特征，天气状况，自然和人为的电磁噪声状况。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗

由于实际传播环境中复杂的地形地物对传播信号的阻挡，及反射、绕射和散射引起的无线信号的多径传播都会对电磁波的传播产生影响，导致接收信号的随机变化，信号电平随时间的起伏变化现象叫作衰落。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗（1）慢衰落电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡，形成电波的阴影区，就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落。通常把这种现象称为阴影效应，由此引起的衰落又称为阴影慢衰落。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗（2）快衰落移动通信中无线电波在传播过程中会遇到各种各样的建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起电波的反射、散射和绕射等。大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现象，其合成波的幅度和相位随移动台的运动产生很大的起伏变化，这就是所谓的快衰落或多径衰落。*第二章无线通信基础知识四、无线电波传播损耗*第二章无线通信基础知识

五、传输线的基本知识1、传输线可分为长线和短线,

长线和短线是相对于波长而言的长线：传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值(即电长度)大于或接近于1短线：比值(即电长度)小于1。（a）短线情况（b）长线情况*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识例如：

在微波中，波长以m或cm计，故1m长度的传输线已长于波长，应视为长线；

在长波中，即使长度为100m的传输线，对于频率为300kHz（即波长为1000m）的仍远小于波长，应视为短线。*第二章无线通信基础知识通信对于传输线的要求：（1）传输效率高（2）不能直接辐射或接收电磁波，即不具备“天线效应”（3）功率容量尽可能大（4）电特性、机械结构等保持稳定五、传输线的基本知识五、传输线的基本知识

2、传输线种类：平行双线、同轴电缆、波导、微带传输线、介质波导等。（1）平行双线1）平行双线平行双线传输线由两根平行的导线组成。它是对称式或平衡式的传输线，这种馈线损耗大，不能用于UHF频段。*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识2）同轴线

同轴电缆传输线的两根导线分别为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线。同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但不能屏蔽磁场干扰。*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识3）微带线这是一种非对称性双导体平面传输系统，它具有一个中心导体带条和一个接地板，可以看成是由平行双线演变而来的，在双导体中间放一导体平面构成镜像，再去掉一根圆柱导体就变成微带线，如下图：*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识4）波导（管）是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子;波导管用来传送超高频电磁波，通过它脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地;波导管内径的大小因所传输信号的波长而异波导管在电路中呈现高通滤波器的特性。*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识

把由传输线始端向终端传播的电波称入射波，把由终端反射回来的电波称反射波。

传输线终端所接负载不同，由于匹配情况不一，由终端反射的反射波的大小不同，传输线上工作状态不同，按照不同负载，可将传输线的工作状态分为行波、驻波和行驻波三种。五、传输线的基本知识*第二章无线通信基础知识传输线终端短路线（全反射）

当射频传输线终端短路时信号为全反射----线上为驻波状态。驻波-频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。五、传输线的基本知识*第二章无线通信基础知识传输线终端开路线（全反射）当射频传输线终端开路时，信号为全反射---线上为驻波状态。五、传输线的基本知识*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识

沿线入射波与反射波迭加形成驻波分布，在入射波与反射波相位相同的位置叠加后为最大，形成波腹点（最大）；在入射波与反射波相位相反的位置叠加后为零，形成波节点，全反射时传输线电压、电流是以驻波形式存在。xy波节波腹振幅包络图传输线终端完全匹配

当射频传输线阻抗ZL完全等于传输线特性阻抗Z0时，信号无反射，随着时间的推移振幅不变的情况下向一定的方向行进（不断向前推进所）形成传播，故称行波。传输线上的行波（电压、电流）振幅处处相等。五、传输线的基本知识*第二章无线通信基础知识传输线终端完全匹配传输线终端不完全匹配当射频传输线阻抗ZL不完全等于传输线特性阻抗Z0时，信号有局部反射。信号源输出的能量一部分被负载吸收，另一部分将被反射回来，所以传输线上行波与驻波同时并存，

驻波比：VSWR=沿线驻波电压(或电流)的最大值和最小值之比。

其值在1到无穷大之间，驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。五、传输线的基本知识在不同反射系数Γ下传输线的电压驻波分布Γ=-1全反射驻波比为∞终端短路Γ=+1全反射驻波比为∞终端开路Γ=0无反射驻波比为1终端匹配0〈|Γ|〈1局部反射1<驻波比<∞终端不完全匹配五、传输线的基本知识*第二章无线通信基础知识五、传输线的基本知识驻波比S还可以表示为ISWR（电流驻波比）、PSWR（功率驻波比）等。在电台的发射机中，通常我们用电压驻波比VSWR来表示天线系统的能量利用率。越低的VSWR代表了能量的泄漏、损耗越小，也就是说阻抗匹配程度越高。高驻波比会导致馈线上电压及电流过高从而损坏器件。所以一般的无线设备都会有一个最大VSWR值作为临界值，在列车无线调度通信系统中要求电台驻波比小于1.5。一、噪声

噪声是一种随机信号，其频谱分布于整个无线电工作频率范围，因此它是影响各类收信机性能的主要因素之一。

噪声内部噪声外部噪声自然噪声人为噪声*第二章无线通信基础知识(一）内部噪声

内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。在电子线路中，噪声来源主要有两方面：电阻热噪声半导体管噪声

从噪声对信号影响的效果看，不在于噪声电平绝对值的大小，而在于信号功率与噪声功率的相对值，即信噪比，记为S／N（信号功率与噪声功率比）。

噪声系数是用来衡量部件(如放大器)和系统(如接收机)噪声性能的。其定义为四端网络输入端的信噪比与输出端的信噪比之比值。*第二章无线通信基础知识（一）内部噪声

故放大器的噪声系数总是大于1

（2）一般放大器NF>1，噪声系数越接近于1，说明放大器内部噪声越小，输出信噪比下降的倍数也越少。放大器本身产生的噪声Pna

越大，噪声系数NF越大。（1）当放大器本身不产生噪声，即Pna=0时，NF=1，故为无噪声的理想的网络。（3）放大器的功率增益Gp越大，噪声系数NF越小。这说明为了降低网络的噪声系数应设法增大线性放大器的功率增益。*第二章无线通信基础知识（二）外部噪声

1．自然噪声自然噪声指天电噪声、宇宙噪声、太阳噪声等。2．人为噪声所谓人为噪声，是指各种电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射，诸如电动机、电焊机、高频电气装置、电气开关等所产生的火花放电形成的电磁辐射。*第二章无线通信基础知识二、干扰

在无线电通信网中，由于众多电台之间的相互作用，相互影响，可产生互调干扰、阻塞干扰、邻道干扰和同频干扰

互调干扰、阻塞干扰和同频干扰对通信网影响较严重，应格外注意。*第二章无线通信基础知识二、干扰

（一）互调干扰

1.互调干扰的概念

互调干扰的基本原因是由于部件的非线性引起的，由于多个信号加至非线性器件上产生大量组合频率，与有用信号频率相近的组合频率(互调产物)，对系统造成干扰就是互调干扰。思考：什么是线性器件

什么是非线性器件2．互调干扰的形成原理一般非线性器件的输出电流ic与输入电压u的关系式可写为：式中，

ak为非线性器件的特性系数，通常有a1＞a2＞a3…。假设有两个信号同时作用于非线性器件，即则：二、干扰

*第二章无线通信基础知识二、干扰*第二章无线通信基础知识将上式ic分解后，其包含基波ωA和ωB、高次谐波分量(nωA和nωB)以及（iωA±jωB）组合频率等频率成分。

①在ic中都包含ωA和ωB的高次谐波分量(nωA和nωB)，这些谐波分量的频率通常远离接收机的调谐频率ω0，而且不属于互调频率，这里不予考虑。

二、干扰

②在ic包含二阶(i+j=2)项中，会出现ωA+ωB和ωA-ωB两种组合频率。

由于接收机的输入电路及高频放大器具有调谐回路，即具有选择性，这两种频率的干扰信号必将受到很大抑制，不易形成互调干扰。这是因为ωA和ωB往往都接近ω0，从而使ωA+ωB和ωA-ωB远离接收机的调谐频率ω0，不可能形成互调干扰。二、干扰

③在ic包含三阶(i+j=3)项中，会出现2ωA-ωB、2ωB-ωA、2ωA+ωB与2ωB+ωA等组合频率，这里，后两项的性质类似于二阶组合频率中的ωA+ωB可以忽略。

但对于2ωA-ωB和2ωB-ωA两项而言，当ωA和ωB都接近于有用信号的频率ω0时，很容易满足以下条件：

形成对ω0的干扰称之为三阶互调干扰。*第二章无线通信基础知识二、干扰

造成互调干扰主要有三个方面：发射机互调、接收机互调以及在天线、馈线、双工器等处。

无线通信中两个或更多个发射机互相靠得很近时，从每个发射机来的辐射信号进入其他发射机的末级放大器和传输系统，由于发射机末级放大器的非线性，于是就形成了所谓的发射机互调干扰。*第二章无线通信基础知识二、干扰

fA和fB在接收机中相互作用并产互调分量为：

2fA-fB=2×160.2-160.05=160.35MHz2fB-fA=2×160.05-160.2=159.9MHz也产生一个与发射机C来的有用信号160.35MHz相同的干扰，这时的干扰是在接收机中形成互调的结果。这种接收机的互调即使发射机A和B离的很远也可以产生，只要fA、fB同时发射信号并能进入接收机C，则接收机C就产生互调分量。fB=160.05MHzfA=160.2MHz发射机A发射机B接收机发射机C发射机A发射机B接收机C发射机CfC=160.35MHzfC=160.35MHz*第二章无线通信基础知识二、干扰

互调干扰也能在接收机中产生。无线通信中两个或更多个强的带外信号，可以推动射频放大器进入非线性工作区，甚至在第一级混频器中互相调制，这些组合频率(互调产物)分量能干扰进来的有用信号，就产生接收互调干扰。二、干扰

3．减小互调干扰的措施①减少发射机的互调干扰措施②减少接收机的互调干扰措施4．无三阶互调信道组判断

选用无三阶互调干扰信道组，本系统内各工作信道就没有三阶互调干扰；实际上三阶互调干扰依然存在，只是不落入本系统的工作频道之内，有可能对其他系统产生干扰二干扰*第二章无线通信基础知识如何判断频组内无三阶互调干扰，一般用差值列阵法加以判断。方法：①将所分配或使用的频率从低向高排序；②按最小信道间隔（25KHz）计算每个频率对应的频道数；③计算相邻频道数的差值；④求差值的和（按下举例方法求和）；⑤检查差值与和数中不得有相同的数出现。举例：现有一组频率156.275MHz、156.150MHz

、156.200MHz、156.125MHz计算是否存在互调干扰。排序156.125156.150156.200156.275顺序频道数1247相邻频道差值

123差值之和

35二干扰*第二章无线通信基础知识156.175156.225156.250二干扰*第二章无线通信基础知识二干扰（二）邻道干扰:

在多频道共用的移动通信系统组网中，邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰，即干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内所造成的干扰。*第二章无线通信基础知识二干扰调制边带扩展调制边带扩展干扰是指话音信号经调频后，某些边带频率落入相邻信道形成的干扰调频波有无穷多个边频分量，某些边频分量落入邻道接收机的通带内，就造成调制边带扩展，干扰邻道频带宽度无限，但当n>4后，幅度越来越小，可忽略二干扰减少发射机调制边带扩展干扰的措施严格限制调制信号的带宽发射机的语音加工电路中，须有瞬时频偏控制（IDC）电路和邻道干扰滤波器移动台采用APC器件选用，电路设计*第二章无线通信基础知识二干扰发射机边带噪声

在发射机工作频率的两侧存在的频谱很宽的噪声称为发射机边带噪声影响发射机边带噪声大小的因素减小发射机噪声干扰措施设法减小发射机本身的边带噪声系统设计上采取减小发射机边带噪声干扰的措施二干扰（三）同频干扰1．同频干扰概念

由与有用信号载率相同的非需要信号所造成的干扰称为同频干扰，也有称同信道干扰或共道干扰的。

在无线电通信系统中，当多部电台并用一个频率工作，频率相同的信号同时进入接收机时，同频干扰信号与有用信号同时被放大、检波，由于电台间的载频频差以及调制相位不一致，造成有用信号含有寄生调频和寄生调幅分量，经鉴频后，这些寄生分量便形成干扰信号二干扰减小同频干扰方法有：①适当降低相邻发射机的输出功率。如在无线列车调度通信系统可以设定电台发射机发射功率为低档输出(3W或1W)，满足相邻站间通话即可。②降低发射机天线的架设高度。对越区严重的发射机，调低天线高度，减小电磁波的传播距离，减轻或消除越区同频干扰。③更换增益较低的天线或调整天线的方向。天线的增益与天线的方向性系数成正比，采用低增益天线，即弱方向性天线，如全方向性棒状天线(D=1dB)；或调整天线的辐射方向，如在无线列车调度通信系统使车站台天线沿铁道方向的辐射减弱，人为造成弱方向天线，减小自身电台沿铁道线的场强覆盖。二干扰（四）阻塞干扰

当接收机接收频段附近有强信号干扰时，干扰信号就会由于接收机选择回路选择性不佳而进入接收机，经高、中放电路，致使直流工作点变化，产生饱和现象，导致射频增益下降，接收机灵敏度降低，最终形成所谓的阻塞干扰。阻塞干扰的形成原因主要是由于接收机处在大功率发射台附近，而接收机的选择性又不好所致。第二章无线通信基础知识

发射天线的作用是将发射机输出的高频电流能量（或导波能量）转换成电磁波能量辐射到空间去。接收天线的作用是将空间传来电波信号转换成高频电流能量或导波能量）送给接收机。*

天线是将高频电流能量和电磁波能量作可逆转换的设备，是一种“换能器”，收、发天线具有互易性。即发射天线可以接收电磁波，接收天线可以发射电磁波。要求天线：①具有一定的方向特性（定向接收或辐射）②较高的转换效率③能满足系统正常工作的频带宽度④满足匹配条件⑤产生有效的辐射或接收即应该是一个开放系统（如平行双线、同轴线是保守系统，对称振子是开放系统。)

第五节天线*第二章无线通信基础知识无线电通信系统的多样性使得天线的种类也多种多样。天线若在空间存在一变化的电场，且电场对时间的变化率是可变的，则在这个变化的电场周围必然产生变化的磁场，若这个变化的磁场对时间的变化率也是可变的，在其周围又产生变化的电场，这样变化的电场和磁场永远是互相联系，不可分割的，形成统一的电磁场，它们交替波动，由近到远形成电磁波的辐射。2．电磁波的辐射*第二章无线通信基础知识2．电磁波的辐射采取什么措施可以提高电磁波的辐射强度？

第一，辐射体必须是一个开放的系统。第二，信号源的频率要高。第三，辐射体上传导电流的幅值要大且分布要合理。

在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，

*第二章无线通信基础知识所谓电基本振子是指一段载有高频电流的短导线，导线全长远小于波长λ，导线直径d<<l，线上各点的电流振幅是相等、相位相同。

电基本振子是各种线状天线的基本单元，任何线天线都可以看成是由无数电基本振子组成，天线在空间中的辐射场可以看成是由这些电基本振子的辐射场叠加而成。

更加集中的信号二、电基本振子辐射场*第二章无线通信基础知识对电基本振子的分析，我们采用球坐标系。将电基本振子的中心放在坐标系原点，沿Z轴放置，M为远离电流元的观察点。

二、电基本振子辐射场远区场的相位随r的增加不断滞后，其等相位面为r等于常数的球面。辐射场的强度与距离和波长成反比辐射场的强度与电基本振子的电流振幅Im、l成正比，电流振幅越大，辐射越强。在不同的方向上，辐射强度是不相等的。这说明电基本振子的辐射是有方向性的。二、电基本振子辐射场

电基本振子的方向性

辐射场强值在等r距离的球面空间各个方向上是不相同的。即沿电基本振子轴线θ=00和1800方向辐射为零，在垂直电基本振子轴线θ=900方向辐射最强。θ一定后电基本振子辐射与φ角无关，即在XOY平面电基本振子式均匀辐射的。具有“面包圈”形的方向图二、电基本振子辐射场*第二章无线通信基础知识三、对称振子电基本振子是最简单的辐射单元模型，但还不是实用的天线。实用天线常用的主要有线天线和面天线。

线天线是由横截面半径远小于波长的金属导线构成的天线，

*第二章无线通信基础知识三、对称振子*第二章无线通信基础知识三、对称振子（一）对称振子上的电流分布

对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l，两臂之间的间隙很小，理论上可忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。

*第二章无线通信基础知识三、对称振子

若想分析对称振子的辐射特性，必须首先知道它的电流分布。实际上，对称振子天线可以看成是由末端开路的传输线张开形成，理论和实验都已证实，细对称振子的电流分布与末端开路线上的电流分布相似，即非常接近于正弦驻波分布。几种典型对称振子上的电流分布波长1/2波长三、对称振子对称振子上的电流分布特点为：（1）振子的终端应是电流波节；（2）离终端λ/4处为电流波腹，再经λ/4处为电流波节，依次重复。即长度变化λ/2时，电流方向将反向；（3）在振子上的电流经过零值时，电流相位改变180度，即长度变化λ/2时，电流方向将反相；（4）振子两臂相对应点的电流相等。*第二章无线通信基础知识三、对称振子（二）对称振子的辐射场和方向性

欲计算对称振子的辐射场，可将对称振子分成无限多电基本振子，对称振子的辐射场就是所有电基本振子辐射场之和。*第二章无线通信基础知识三、对称振子由于存在行程差，而引起相位差，行程差越大，相位差也越大。根据矢量叠加的法则。若两矢量数值相等，当其相位差在00～1200、2400～3600范围内，相加后合成矢量的数值总是比原矢量数值增大当相位差在1200～2400范围内，相加后合成矢量的数值总是比原矢量的数值小。这样由于行程差不同，引起的相位差不同，叠加的结果，空间某点的电场可能比单一电基本振子辐射形成的电场增强，也可能比单一电基本振子辐射的电场减弱，使得对称振子的方向性不可能与电基本振子的方向性完全相同。三、对称振子对称振子的辐射方向电基本振子的辐射方向*第二章无线通信基础知识三、对称振子*第二章无线通信基础知识三、对称振子

另外振子臂长l>0.5λ后，振子上出现反向电流，所谓反向电流就是电流的相位差为1800，这样在振子上的本身就存在了反方向的电流，由于电流反向以及电基本振子之间的行程差，其最终影响可能使P点电场增强，也可能使P点电场减弱，从而影响对称振子的方向性。*第二章无线通信基础知识三、对称振子*第二章无线通信基础知识第二章无线通信基础知识每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。每臂长度为二分之一波长、全长为一个波长的振子，称全波对称振子。1/4波长1/4波长1/2波长半波振子1/2波长1/2波长1波长全波振子三、对称振子（三）对称振子的阻抗特性

对称振子的阻抗特性主要是指输入阻抗特性，定义为：天线的输入电压与输入电流之比，即

:

对称振子可以看成是末端开路、且张开的传输线，可将对称振子经过修正等效成传输线后，再借助于传输线的阻抗公式来计算对称振子的输入阻抗。*第二章无线通信基础知识三、对称振子*第二章无线通信基础知识三、对称振子对称振子输入阻抗的特点：当

时，

较小，

呈容性当时

，

----半波振子

当时

，

呈感性当时

，

最大------全波振子；*第二章无线通信基础知识三、对称振子

当振子足够粗时，振子上的电流分布除了在输入端及波节点处有区别之外，由于振子末端具有较大的端面电容，末端电流实际上不为零，使得振子的等效长度增加，相当于波长缩短。这种现象称为末端效应。*第二章无线通信基础知识三、对称振子（四）折合振子

折合振子是一种常用的线状天线，它常被用作引向天线的有源振子。它可看作是由一个长为

/2的短路双线传输线在a、b两点处左右拉开形成。*第二章无线通信基础知识三、对称振子因为折合振子输入功率P1=半波振子输入功率P2且

P1in=1/2Iin12Zin1Iin2=2Iin1P2in=1/2Iin22Zin2=1/2（2Iin1）2Zin2*第二章无线通信基础知识三、对称振子折合振子的输入阻抗为

折合振子的输入阻抗是半波振子的四倍。*第二章无线通信基础知识四、引向天线

单个天线的方向性是有限的，为了加强天线的定向辐射能力，可以采用天线阵。天线阵就是将若干个单元天线按一定方式排列而成的天线系统引向天线又称“八木”天线或波道天线，广泛应用于米波及分米波的通讯、雷达、电视及其它无线电系统

这种天线是1928年由日本天线专家八木秀次和宇田太郞两人设计的。*第二章无线通信基础知识四、引向天线

由一个有源振子、一个反射振子及若干个引向振子构成。

有源振子近似为半波振子，主要作用是提供辐射能量；

无源振子的作用是使辐射能量集中到天线的端向稍长于有源振子的无源振子起反射能量的作用，称为反射器；较有源振子稍短的无源振子起引导能量的作用，称为引向器。*第二章无线通信基础知识四、引向天线设有平行排列且相距λ/4的两个对称振子，观察两个有源振子的情况。*第二章无线通信基础知识四、引向天线假定有源振子“1”的全长为2l1，全长为λ/2的半波振子；无源振子“2”的全长为2l2，l2<l1，作为振子其呈现容性，二者平行排列，间距为d=λ/4*第二章无线通信基础知识四、引向天线

为了有足够的方向性，实际使用的引向天线大多数是更多元数的，图就是一个六元引向天线，其中的有源振子是普通的半波振子。*第二章无线通信基础知识四、引向天线*第二章无线通信基础知识四、引向天线

由于已经有了一个反射器，再加上若干个引向器对天线辐射能量的引导作用，在反射器的一方（通常称为引向天线的后向）的辐射能量已经很弱，再加多反射器对天线方向性的改善不是很大，通常只采用一个反射器就够了。

至于引向器，一般来说数目越多，其方向性就越强。*第二章无线通信基础知识四、引向天线*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线

对称天线是总长为2l，相对馈电点对称的线电线。如果振子只有一个臂（长度为l），则被称为垂直接地振子或单极天线。（一）垂直接地振子天线的辐射基本原理是将对称振子的两个极性相反的馈点处使用接地面，利用天线对地的镜像与天线一起构成对称振子。这种天线本身的物理尺寸比对称振子缩小1/2，*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线长为l的垂直接地振子与其镜像构成一个长为2l的对称振子。垂直接地振子只在地面的上半空间辐射，它的方向图只有上半部分，并且与对称天线方向图的上半部分一致。

*第二章无线通信基础知识理想辐射状态五、垂直接地振子天线

五、垂直接地振子天线

垂直接地振子天线和等效的对称振子天线有这样的关系：上半空间方向函数和方向图相同，主瓣宽度、极化特性、频带特性等都相同。垂直接地振子天线的输入阻抗是对称振子天线的一半，这是因为激励电压减半而激励电流不变。垂直接地振子天线的方向系数是对称振子天线的两倍，因为场强不变而辐射功率减半，只在半空间辐射造成的。垂直接地振子天线的辐射电阻是相对应对称振子天线的一半。垂直接地振子天线的输入阻抗是相对应对称振子天线的一半。五、垂直接地振子天线当接地面的直径缩短到4倍波长当接地面进一步缩小时，电波辐射的仰角可达30度左右*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线（二）垂直接地振子天线的缩短与加感

由于结构所限天线不能做得太高，特别在移动通信中，天线高度h受到涵洞、桥梁等环境和本身结构的限制，也不能架设太高，在铁路无线列车调度通信中对机车天线提出了严格的限制。*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线带来的问题是：

（1）天线的辐射功率减小，相对的天线的等效辐射电阻变小，损耗电阻与辐射电阻相比，相应地就比较大，这样，天线的效率低，一般只有百分之几。（2）由对称振子的输入阻抗可知，臂长减小，天线输入电阻小，输入电抗大（类似于短的开路线），也就是说，天线的Q值很高，因而工作频带很窄。（3）易产生过压。当输入功率一定时，由于输入电阻小而输入电抗高，天线顶端的电压更高，易产生过压现象，这是大功率电台必须注意的问题。*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线那么怎样在天线尺寸减少的情况下，天线仍然能准确地产生谐振呢？①一根短于1/4波长的天线是呈容性的

电感的加载方式有三种：底部加载、中部加载、顶部加载。电感的加载后振子上电流分布*第二章无线通信基础知识五、垂直接地振子天线②加顶负载，提高电流分布的腹点，增大辐射，使天线顶端的电流不为零，这是由于加顶负载加大了垂直部分顶端对地的分布电容，使顶端不是开路点，顶端电流不再为零，电流的增大使远区辐射场也增大了。*第二章无线通信基础知识六、天线的参数（一）天线方向图（波瓣图）1．水平面（H面）当仰角θ及距离r为常数时，电场强度随方位角φ的变化曲线，这个平面又称为赤道面。2．垂直平面（E面）当φ及r为常数时，电场强度随仰角θ的变化曲线，这个平面又称为子午面。*第二章无线通信基础知识六、天线的参数天线辐射的方向图

60°

(eg)峰值

-3dB点

-3dB点3dB波束宽度水平面方向图峰值-3dB点-3dB点15°(eg)垂直面方向图立体方向图*第二章无线通信基础知识六、天线的参数天线辐射的方向图（垂直面波束图）下旁瓣抑制上旁瓣抑制主瓣后瓣六、天线的参数

对于任一天线而言，无论是E面方向图还是H面方向图，它们一般呈花瓣状，故方向图又称为波瓣图。最大辐射方向所在的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣，处于主瓣正后方的波瓣称为后瓣。六、天线的参数（二）方向系数

方向系数的定义是：在同一距离及相同辐射功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强的平方）和无方向性天线(点源)的辐射功率密度S0（或场强的平方）之比，记为D。用公式表示如下：（三）天线增益系数

增益系数是指在同一距离及相同输入功率的条件下，某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强的平方）之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。一个半波对称振子具有面包圈形的方向图辐射理想无方向性天线(理想点源)在所有方向具有相同的辐射#一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示。#一个天线与理想无方向性天线相比较的增益用“dBi”表示。例如:3dBd=5.17dBi2.17dB

半波对称振子的增益为2.17dB

在实际中理想无方向性天线(理想点源)是不存在的。有时用半波对称振子来比较（四）输入阻抗输入阻抗是指天线输入端所呈现的阻抗，定义为天线的输入电压与输入电流之比：

其值影响着收、发信机与馈线匹配的情况。一般要求电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻

（五）频带宽度频带宽度是指天线主要性能指标满足规定要求时的工作频率范围。有几种不同的定义：

一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。在移动通信系统中是按后一种定义的，具体的说，就是当天线的输入驻波比≤1.5时，天线的工作带宽。*第二章无线通信基础知识当天线的工作波长不是最佳时天线性能要下降，在天线工作频带内，天线性能下降不多，仍然是可以接受的。在820MHz1/2波长为~180mm,在890MHz为~170mm175mm对~850MHz将是最佳的该天线的频带宽度=890-820=70MHz（六）极化方式无线电波的电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平