无线电技术与通信设备作业指导书

无线电技术与通信设备作业指导书TOC\o"1-2"\h\u110第1章无线电技术基础 3324871.1无线电波传播特性 3189141.1.1波的传播方式 3244291.1.2无线电波传播损耗 377531.1.3无线电波传播距离 4313451.2无线电频率分配与频谱管理 456851.2.1频率分配 47401.2.2频谱管理 4191581.3无线电发射与接收技术 479831.3.1发射技术 4233001.3.2接收技术 411781.3.3无线电通信系统 46534第2章通信设备概述 5273652.1通信设备分类与功能 5140362.2通信设备的基本构成 54022.3通信设备的技术指标 62467第3章无线电发射设备 673593.1发射机的基本原理 6299383.1.1谐振原理 6157353.1.2放大原理 680593.1.3调制原理 6312053.2发射机的类型与功能 740213.2.1按照工作频率分类 7112183.2.2按照调制方式分类 763373.2.3按照功率分类 7164633.2.4按照应用场景分类 7102433.3发射机的调试与维护 765283.3.1发射机的调试 7164323.3.2发射机的维护 715323第4章无线电接收设备 856544.1接收机的基本原理 826584.1.1超外差接收原理 893294.1.2直接转换接收原理 8127004.1.3间接转换接收原理 8305924.2接收机的类型与功能 880224.2.1调幅接收机 8138874.2.2调频接收机 854934.2.3数字接收机 8241734.3接收机的调试与维护 862464.3.1调试方法 945534.3.2维护方法 915847第5章天线技术与馈线系统 915775.1天线的基本原理与分类 9182405.1.1天线的基本原理 9305525.1.2天线的分类 926005.2馈线系统的设计与优化 9125145.2.1馈线系统设计 915105.2.2馈线系统优化 10141295.3天馈系统的安装与调试 10118935.3.1天馈系统的安装 1047825.3.2天馈系统的调试 101447第6章信号处理与调制解调技术 1053096.1信号处理技术概述 1068246.2模拟调制与解调技术 10281126.2.1模拟调制技术 1026386.2.2模拟解调技术 11258316.3数字调制与解调技术 11120456.3.1数字调制技术 11174636.3.2数字解调技术 1126009第7章无线电通信网络 12275907.1无线通信网络架构与协议 12131707.1.1网络架构概述 12169677.1.2常用无线通信协议 12181577.2无线局域网技术 12157407.2.1无线局域网概述 12175337.2.2IEEE802.11协议族 12181407.2.3无线局域网接入技术 12131277.3无线广域网技术 1298227.3.1无线广域网概述 12110757.3.23GPP系列协议 12114047.3.3无线广域网接入技术 13147107.3.4无线广域网在特定场景的应用 1324149第8章无线电通信系统设计 13212698.1通信系统设计的基本原则与方法 13143818.1.1设计原则 13139608.1.2设计方法 1329478.2通信系统仿真与优化 13208938.2.1仿真方法 13206318.2.2优化方法 14160028.3通信系统抗干扰功能分析 14225708.3.1干扰类型 14136118.3.2抗干扰技术 1425515第9章通信设备维护与管理 14320849.1通信设备维护的基本要求 1481389.1.1维护原则 1434019.1.2维护内容 1573179.1.3维护周期 1592279.2通信设备故障分析与处理 15306029.2.1故障分类 15249819.2.2故障排查 15203019.2.3故障处理 15138979.3通信设备管理体系与制度 1555939.3.1管理体系 1527689.3.2管理制度 15157169.3.3档案管理 1619442第10章无线电监测与监管 162389310.1无线电监测技术 16875410.1.1概述 16614110.1.2无线电监测原理 16695310.1.3无线电监测方法 16382010.1.4无线电监测设备 163148810.2无线电频率干扰排查与处理 162537010.2.1无线电频率干扰概述 162418710.2.2干扰排查方法 162643310.2.3干扰处理措施 162313710.2.4干扰案例解析 17770510.3无线电监管法律法规与政策 172748110.3.1法律法规体系 171108910.3.2无线电频率管理 172494210.3.3无线电发射设备管理 172188610.3.4无线电监测与管理 17327610.3.5无线电违法行为查处 17第1章无线电技术基础1.1无线电波传播特性1.1.1波的传播方式无线电波在空间中的传播主要分为直射、反射、折射和散射。直射波指无线电波在视线范围内直接传播；反射波指无线电波遇到建筑物、地面等障碍物时，发生反射并继续传播；折射波指无线电波在传播过程中，穿越不同介质时产生的传播方向改变；散射波指无线电波在遇到小尺寸障碍物或粗糙表面时，波前发生扩散。1.1.2无线电波传播损耗无线电波在传播过程中，会受到空间衰减、大气吸收、多径效应等因素影响，导致传播损耗。空间衰减与传播距离和频率有关；大气吸收主要影响高频无线电波传播；多径效应会导致无线电波在接收端产生时延扩展和相位偏移。1.1.3无线电波传播距离无线电波的传播距离受到发射功率、天线高度、传播环境等多种因素影响。在实际应用中，需要根据具体场景选择合适的发射功率和天线高度，以实现有效覆盖。1.2无线电频率分配与频谱管理1.2.1频率分配无线电频率分配是指将无线电频谱划分为不同的频段，并分配给不同的无线电业务使用。我国遵循国际电信联盟（ITU）的频率划分规定，对无线电频率进行合理分配，保证各类无线电业务的正常运行。1.2.2频谱管理频谱管理主要包括频率规划、频率指配、频谱监测和频谱保护等方面。频率规划是根据无线电业务需求和频率资源，制定频谱使用方案；频率指配是具体分配频率给用户使用；频谱监测是对无线电频率使用情况进行监测，保证频谱合法合规使用；频谱保护是对重点频段和业务进行保护，防止干扰。1.3无线电发射与接收技术1.3.1发射技术无线电发射技术主要包括调制、放大和天线辐射等环节。调制是将信息信号转换为适合无线电传播的信号，常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）；放大是提高无线电波的功率，以实现远距离传播；天线辐射是将无线电波从发射源传输到空间中。1.3.2接收技术无线电接收技术主要包括天线接收、信号放大、解调等环节。天线接收是指接收空间中的无线电波，并将其转换为电信号；信号放大是提高接收信号的幅度，以降低噪声影响；解调是将调制后的信号还原为原始信息信号，以便用户接收。1.3.3无线电通信系统无线电通信系统由发射端、传输信道和接收端组成。发射端包括信号源、调制器、放大器和发射天线；传输信道包括空间传播、大气衰减等；接收端包括接收天线、放大器、解调器和接收设备。无线电通信系统的设计需要考虑信号传输效率、抗干扰功能、传输距离等因素。第2章通信设备概述2.1通信设备分类与功能通信设备根据其应用领域和功能特点，可分为以下几类：（1）固定通信设备：主要用于固定地点的通信，如电话交换机、传输设备、卫星地球站等。（2）移动通信设备：包括移动电话、手持对讲机、车载台等，适用于移动环境下的通信。（3）无线通信设备：采用无线电波传输信号，如无线接入设备、无线局域网设备、蓝牙设备等。（4）光纤通信设备：利用光纤传输高速信号，如光纤交换机、光纤收发器等。（5）网络通信设备：包括路由器、交换机、网关等，用于构建计算机网络并实现数据传输。通信设备的主要功能如下：（1）信号发送与接收：将信息转化为适合传输的信号形式，并在接收端恢复原始信息。（2）信号处理：对信号进行放大、滤波、调制解调等处理，提高通信质量。（3）信息交换：在通信网络中实现信息的分发和路由选择。（4）控制与管理：对通信设备进行操作、监控和维护，保证通信系统的正常运行。2.2通信设备的基本构成通信设备的基本构成包括以下几部分：（1）发送部分：包括信号源、调制器、放大器等，负责将信息转化为适合传输的信号。（2）传输部分：包括传输介质、传输线路、中继设备等，用于实现信号的传输。（3）接收部分：包括接收天线、解调器、放大器等，负责接收并处理传输来的信号。（4）信息处理部分：包括编码器、解码器、信号处理器等，用于提高通信质量。（5）控制与管理部分：包括控制器、管理系统、操作界面等，实现对通信设备的操作与监控。2.3通信设备的技术指标通信设备的技术指标主要包括以下几方面：（1）频率范围：表示通信设备能够工作的频率区间。（2）传输速率：指通信设备在单位时间内传输信息的速率。（3）信号功率：衡量通信设备发送和接收信号的能力。（4）误码率：表示通信过程中发生误码的概率。（5）抗干扰功能：反映通信设备在恶劣电磁环境中保持正常工作的能力。（6）可靠性：指通信设备在规定条件下长时间稳定工作的能力。（7）兼容性：表示通信设备与其他设备或系统协同工作的能力。（8）安全性：反映通信设备在防止信息泄露、篡改等方面的功能。第3章无线电发射设备3.1发射机的基本原理无线电发射设备，简称为发射机，是一种将电信号转换为无线电波并辐射出去的装置。本节将介绍发射机的基本工作原理。3.1.1谐振原理发射机中的振荡器产生高频电流，经过放大后，通过天线辐射出去。为了提高发射效率，振荡器通常设计为谐振电路。谐振原理指的是电路中的电容器和电感器共同作用，使电路在某一特定频率下的阻抗最小，电流达到最大。3.1.2放大原理振荡器产生的信号通常较弱，需要经过放大器进行放大。放大器采用晶体管、电子管等器件，将信号功率提高至所需的水平。3.1.3调制原理为了传输信息，需要将原始信号（如音频、视频等）与高频载波信号相结合，这个过程称为调制。调制分为幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。3.2发射机的类型与功能根据不同的应用场景，发射机有多种类型，其功能也各有特点。3.2.1按照工作频率分类发射机可分为短波发射机、超短波发射机、微波发射机等。不同频率的发射机具有不同的传播特性，适用于不同的通信距离。3.2.2按照调制方式分类发射机可分为幅度调制发射机、频率调制发射机和数字调制发射机等。不同调制方式的发射机具有不同的抗干扰功能和传输效率。3.2.3按照功率分类发射机可分为低功率发射机、中功率发射机和高压大功率发射机等。发射机的功率决定了其通信距离和覆盖范围。3.2.4按照应用场景分类发射机可分为广播发射机、通信发射机、雷达发射机等。不同应用场景的发射机功能要求有所不同。3.3发射机的调试与维护为保证发射机的稳定运行和通信质量，需要对发射机进行调试与维护。3.3.1发射机的调试（1）检查发射机各部件的连接是否正确、牢固。（2）调整发射机的频率、功率、调制等参数，以满足通信需求。（3）检查发射机的输出信号质量，保证其满足规定的技术指标。（4）进行通信试验，验证发射机的通信功能。3.3.2发射机的维护（1）定期对发射机进行清洁，保持设备干净、整洁。（2）检查发射机的电源、冷却系统、天线等关键部件，保证其正常工作。（3）定期更换发射机的易损件，如滤波器、功放管等。（4）对发射机进行定期检测，发觉异常情况及时排除。（5）按照生产厂家提供的技术要求，进行定期保养和维护。第4章无线电接收设备4.1接收机的基本原理无线电接收设备，作为无线电通信系统的重要组成部分，其主要功能是从空中接收无线电波，并将其转换为可用的音频或数据信号。本节将介绍接收机的基本原理。4.1.1超外差接收原理超外差接收原理是目前应用最广泛的接收机工作原理。其核心思想是通过一个本振器产生一个稳定的本振信号，与本振信号混频，将接收到的射频信号下变频到一个固定中频，便于后续处理。4.1.2直接转换接收原理直接转换接收机（ZeroIF）了本振和中频部分，直接将射频信号转换为基带信号。这种接收机具有结构简单、成本低等优点，但抗干扰功能相对较差。4.1.3间接转换接收原理间接转换接收机先将射频信号下变频至一个较低的中频，然后通过二次混频将中频信号转换为基带信号。这种接收机具有良好的选择性和抗干扰功能。4.2接收机的类型与功能根据不同的应用场景和需求，接收机有多种类型。本节主要介绍几种常见的接收机类型及其功能特点。4.2.1调幅接收机调幅（AM）接收机主要用于接收调幅广播信号。其主要功能指标包括灵敏度、选择性、动态范围等。4.2.2调频接收机调频（FM）接收机主要用于接收调频广播信号和无线通信信号。其功能指标包括接收灵敏度、频率稳定度、抗噪声功能等。4.2.3数字接收机数字接收机主要用于接收数字信号，如数字广播、无线电数字通信等。其关键功能指标包括误码率、接收灵敏度、处理速度等。4.3接收机的调试与维护为保证无线电接收设备的正常运行，需要定期进行调试与维护。以下是调试与维护的主要内容。4.3.1调试方法（1）保证设备在标准工作环境下进行调试。（2）使用合适的测试仪器和设备。（3）按照设备说明书和调试步骤进行操作。4.3.2维护方法（1）定期检查设备的外观、连接线、接插件等，保证无损坏。（2）定期清洁设备内部和外部的灰尘，保持设备整洁。（3）按照设备说明书进行定期保养，如更换滤波器、调整本振频率等。（4）及时排除设备故障，保证设备处于良好工作状态。注意：在进行调试与维护时，请遵循安全操作规程，保证人员安全和设备完好。第5章天线技术与馈线系统5.1天线的基本原理与分类5.1.1天线的基本原理天线是无线电波发射和接收的关键设备，其基本原理是基于电磁感应和电磁波辐射。当天线接收到电磁波时，会在其表面产生感应电流，进而将电磁波能量转换为电路中的信号；反之，当电路中的信号通过天线时，能将电能转换为电磁波辐射出去。5.1.2天线的分类根据不同的分类标准，天线可分为以下几类：（1）按照工作频率分类：可分为低频天线、中频天线和高频天线；（2）按照方向性分类：可分为全向天线和定向天线；（3）按照天线形状分类：可分为线天线、面天线和体天线；（4）按照用途分类：可分为发射天线、接收天线和收发共用天线。5.2馈线系统的设计与优化5.2.1馈线系统设计馈线系统是连接天线与无线电设备的传输线路，其设计主要包括以下方面：（1）选择合适的馈线类型，如同轴电缆、双线传输线和光纤等；（2）确定馈线长度，以满足无线电设备的工作频率要求；（3）考虑馈线的损耗、驻波比、传输效率等因素，进行馈线参数的设计。5.2.2馈线系统优化为提高馈线系统的功能，需对其进行优化处理：（1）合理设置馈线的弯曲半径，避免过度弯曲导致损耗增大；（2）采用合适的馈线接头，降低接头损耗；（3）对馈线进行匹配处理，减小驻波比，提高传输效率；（4）定期检查馈线系统，发觉故障及时排除。5.3天馈系统的安装与调试5.3.1天馈系统的安装天馈系统的安装主要包括以下步骤：（1）根据设计要求，选择合适的天线类型和位置；（2）将天线与馈线连接，保证连接可靠；（3）按照设计图纸，敷设馈线，固定馈线支座；（4）检查天线和馈线的安装质量，保证符合规范要求。5.3.2天馈系统的调试天馈系统调试主要包括以下内容：（1）调整天线的方向，使其达到预定的覆盖范围；（2）测量天馈系统的驻波比，保证其小于1.5；（3）检测无线电设备的发射和接收功能，确认天馈系统工作正常；（4）如有必要，对天馈系统进行调整和优化，以提高系统功能。第6章信号处理与调制解调技术6.1信号处理技术概述信号处理技术是无线电技术与通信设备的核心组成部分，主要涉及信号的采集、表示、变换、分析和合成等一系列过程。在通信系统中，信号处理技术对于提高信号质量、降低干扰、增强系统功能具有重要意义。本章将重点介绍信号处理的基本原理及其在通信设备中的应用。6.2模拟调制与解调技术6.2.1模拟调制技术模拟调制技术是指将信息信号（如音频、视频等）转换为载波信号的过程。常见的模拟调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。（1）幅度调制（AM）：通过改变载波信号的幅度来传输信息信号。（2）频率调制（FM）：通过改变载波信号的频率来传输信息信号。（3）相位调制（PM）：通过改变载波信号的相位来传输信息信号。6.2.2模拟解调技术模拟解调技术是指将调制后的信号还原为原始信息信号的过程。针对不同的模拟调制技术，有以下解调方法：（1）幅度解调：将幅度调制的信号还原为原始信息信号。（2）频率解调：将频率调制的信号还原为原始信息信号。（3）相位解调：将相位调制的信号还原为原始信息信号。6.3数字调制与解调技术6.3.1数字调制技术数字调制技术是指将数字信号转换为载波信号的过程，以实现信号的传输。常见的数字调制技术包括振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）、相位键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）。（1）振幅键控（ASK）：通过改变载波信号的幅度来传输数字信号。（2）频率键控（FSK）：通过改变载波信号的频率来传输数字信号。（3）相位键控（PSK）：通过改变载波信号的相位来传输数字信号。（4）正交幅度调制（QAM）：结合幅度和相位调制，提高信号传输的效率。6.3.2数字解调技术数字解调技术是指将调制后的数字信号还原为原始数字信号的过程。针对不同的数字调制技术，有以下解调方法：（1）振幅解调：将振幅键控的信号还原为原始数字信号。（2）频率解调：将频率键控的信号还原为原始数字信号。（3）相位解调：将相位键控的信号还原为原始数字信号。（4）正交解调：将正交幅度调制的信号还原为原始数字信号。本章详细介绍了信号处理与调制解调技术的基本原理和常用方法，为无线电技术与通信设备的设计和应用提供了理论支持。第7章无线电通信网络7.1无线通信网络架构与协议7.1.1网络架构概述无线通信网络架构主要包括接入网、核心网和传输网三个层面。接入网负责无线信号与用户设备之间的通信；核心网负责实现用户之间的话音和数据交换；传输网则负责将各接入网和核心网之间的信息进行高效传输。7.1.2常用无线通信协议无线通信网络中常用的协议包括：IEEE802.11系列协议（WiFi）、IEEE802.16（WiMAX）、3GPP（第三代合作伙伴计划）系列协议等。这些协议为无线通信网络提供了标准化、高效可靠的通信手段。7.2无线局域网技术7.2.1无线局域网概述无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）技术是一种基于无线电波传输的局域网技术，主要应用于办公室、家庭、公共场所等有限范围内的无线网络接入。7.2.2IEEE802.11协议族IEEE802.11协议族是无线局域网技术的基础，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac等协议。这些协议在传输速率、频段和覆盖范围等方面有所不同，以满足不同场景的需求。7.2.3无线局域网接入技术无线局域网接入技术主要包括：点到点连接、基础设施模式、自组织网络等。这些技术通过不同的网络架构和配置方式，实现无线局域网的灵活部署和应用。7.3无线广域网技术7.3.1无线广域网概述无线广域网（WirelessWideAreaNetwork，WWAN）技术是一种基于无线电波传输的广域网技术，广泛应用于移动通信、物联网等领域。7.3.23GPP系列协议3GPP系列协议包括GSM、UMTS（通用移动通信系统）和LTE（长期演进技术）等，是无线广域网技术的重要标准。这些协议为移动通信网络提供了高效的无线传输能力和丰富的业务支持。7.3.3无线广域网接入技术无线广域网接入技术主要包括：CDMA（码分多址）、TDMA（时分多址）、FDMA（频分多址）等。这些技术通过不同的调制和编码方式，实现无线广域网的高效接入和信号传输。7.3.4无线广域网在特定场景的应用无线广域网技术在物联网、车联网、远程医疗等特定场景有着广泛应用。例如，基于3GPP协议的NBIoT（窄带物联网）技术，为物联网设备提供了低功耗、低速率的广域网连接能力。第8章无线电通信系统设计8.1通信系统设计的基本原则与方法8.1.1设计原则无线电通信系统的设计应遵循以下原则：（1）可靠性：保证通信系统在各种环境下稳定、可靠地工作；（2）高效性：优化资源配置，提高通信系统传输效率；（3）安全性：保障通信内容的安全，防止信息泄露；（4）兼容性：充分考虑与其他无线电通信系统的兼容与协同；（5）可扩展性：为后续技术升级和业务拓展留有足够的空间。8.1.2设计方法通信系统设计方法包括以下步骤：（1）需求分析：明确通信系统的业务需求、功能指标和功能要求；（2）系统架构设计：根据需求分析，设计通信系统的总体架构；（3）参数设计：确定通信系统的关键技术参数，如频率、功率、调制方式等；（4）设备选型：根据参数设计，选择合适的通信设备；（5）网络规划：对通信系统进行覆盖、容量和干扰等方面的规划；（6）功能评估：通过理论分析和仿真验证，评估通信系统的功能。8.2通信系统仿真与优化8.2.1仿真方法通信系统仿真主要包括以下方法：（1）蒙特卡洛仿真：模拟实际通信环境，对通信系统进行统计分析；（2）离散事件仿真：模拟通信过程中的事件，分析系统功能；（3）系统级仿真：综合考虑通信系统的各种因素，评估系统功能。8.2.2优化方法通信系统优化主要包括以下方面：（1）调制与编码：选择合适的调制和编码方式，提高通信系统的功能；（2）功率控制：合理分配通信系统的发射功率，降低干扰；（3）资源分配：优化频率、时隙等资源分配，提高系统容量；（4）网络规划：根据实际场景，调整通信系统的覆盖范围和干扰控制策略。8.3通信系统抗干扰功能分析8.3.1干扰类型通信系统可能面临的干扰类型包括：（1）同频干扰：相同频率的信号之间产生的干扰；（2）邻频干扰：相邻频率的信号之间产生的干扰；（3）互调干扰：多个信号在非线性器件中相互作用产生的干扰；（4）人为干扰：恶意干扰信号对通信系统的影响。8.3.2抗干扰技术通信系统抗干扰技术包括：（1）频率跳变：通过改变通信频率，降低被干扰的概率；（2）扩频技术：扩大通信信号的频谱，提高抗干扰能力；（3）编码技术：利用编码冗余，提高通信信号的抗干扰功能；（4）智能天线：利用天线方向性，抑制干扰信号；（5）干扰抑制算法：通过信号处理技术，降低干扰对通信系统的影响。第9章通信设备维护与管理9.1通信设备维护的基本要求9.1.1维护原则保证通信设备安全、可靠、高效运行；遵循预防为主、防治结合的维护原则；按照设备说明书及国家有关标准进行维护。9.1.2维护内容定期检查通信设备的外观、接线、接地等情况；对设备进行清洁、保养，保证设备功能；检查设备软件、硬件版本，及时更新升级；对设备进行功能测试，保证通信功能正常。9.1.3维护周期根据设备类型、使用环境及运行状况，制定合理的维护周期；对关键设