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无线通信系统的基本工作原理

1、简介:无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间传播的特性来交换信息的通信方式。 近年来在信息通信领域中,发展最快、应用最广泛的是无线。 通信技术。 在移动过程中实现的无线通信也俗称移动通信,人们将两者统称为无线移动通信。 无线通信主要包括微波通信和卫星通信。 微波是无线电波的一种,一般只能传播数十公里。 然而微波具有很宽的频带和很大的通信容量。 微波通信需要每隔几十公里建设一个微波中继站。 卫星通信利用通信卫星作为中继站,在地面两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信链路。 1、无线通信系统的类型根据无线通信系统关键部分的不同特点,有以下几种类型:

2. 1.按工作频段或传输方式分类,包括中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信。 所谓工作频率主要是指发射和接收的射频(RF)频率。 无线电频率实际上是“高频”的广义术语,指适合无线电传输和传播的频率。 无线通信的发展方向之一是开辟更高的频段。 2、按通信方式分类,包括(全)双工、半双工和单工。 3、按照调制方式不同来分,包括调幅、调频、调相和混合调制。 4、按传输的消息类型有模拟通信和数字通信,还可分为语音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信。 不同类型的通信系统,其系统组成和设备复杂程度差异很大,但设备的基础

3、电路及其原理相同,遵循相同的规则。 本书将重点围绕模拟通信来研究这些基本电路并了解它们的规律。 这些电路和定律可以应用于其他类型的通信系统。 2、无线通信系统的基本工作原理。 无线通信系统框图各部分的功能: 1、信息源:提供需要传输的信息。 2、转换器:将要传输的信息(图像、声音等)和电信号相互转换。 3. 发射器:将电信号转换为高频振荡信号,并通过天线发射出去 4 传输介质:信息的传输通道(自由空间) 5 接收器:将高频振荡信号转换为原始电信号 6接收者:信息接收者的最终目的地 三、发射设备的基本原理和组成 1、无线通信中的问题 信号以电磁波的形式直接从天线辐射出来,存在以下问题: 1)天线无法制造适当尺寸的天空

4、只有导线尺寸与波长相当时,信号才能被天线有效辐射。 如音频信号:20Hz-20KHz。 实际中不可能计算。 2) 接收器无法选择接收哪个信号。 存在干扰:其他无线电台发射信号,各种工业设备辐射电磁波,大气和宇宙中存在固有的电磁干扰。 因此,对接收设备的要求是能够从众多的电磁波中选择出有用的微弱信号。 2. 解决方案 发射器和接收器使用线性和非线性电子电路来转换和处理携带信息的电信号。 除了放大之外,最重要的是调制和解调。 1) . 调制:用携带信息的电信号来控制高频振荡信号的某一参数,使该参数按照电信号的规律变化。 调制信号:携带信息的电信号。 载波信号:未调制的高频振荡信号。 调制波:调制后的高频振荡信号。调幅、调角(调频、调相)

5.). 2)。 解调:调制的逆过程,将调制波转换成携带信息的电信号。 3、调制的作用: 1)显着减小天线的尺寸; (声音30-3000赫兹,天线需要几百公里); 如果天线的高度为辐射信号波长的四分之一,则更容易发挥天线的辐射能力。 因此,分配给民用广播的频段为535-1605KHz(中频段),对应的波长为187-560m。 天线需要几十到几百米; 而手机天线只有10cm,使用900MHz频段。 这些广播和移动通信必须经过某种调制,以将语音或编码基带频谱移动到应用频带。 2)将不同站点发送的信息分配到不同频率的载波信号上,使得接收机可以选择特定站点的信息,并抑制其他站点发送的信息和各种干扰。 2)三种信号

6、调制信号、载波信号和调制信号 3)调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式典型发射设备框图 (1)振荡器:产生高频振荡信号fosc ,高于几十kHz。 (2)高频放大器(倍频器):一级或多级小信号谐振放大器,放大振荡信号,倍频至fc,提供足够的载波功率。 (3)低频放大器:由多级放大器组成。 前几级是小信号放大器,用于放大麦克风的电信号; 最后几级是功率放大器,为调制信号提供足够的功率。 (4)高频功率放大器和调幅器:实现调幅功能,将输入的载波信号和调制信号转换成需要的调幅波信号,加到天线上。 4. 接收设备和分量信号“卸载”解调的基本原理 1. 什么是解调? 从高频调制信号中“去除”调制信号的过程。

7. 2 三种解调方式 调幅波的解调和检测 调频波的解调和检测 调相波的解调和相位识别 典型接收设备的框图: 5. 无线电波的基本特性 无线电波是一种电磁波。波的传播速度与光速相同,=c/f。 无线电波具有直接辐射、衍射、反射和折射等现象。 无线电波的三种传播路径(如图): 无线电波的频段划分表: 2)该参数根据电信号的规律而变化。 无线电广播工作过程: 发射过程 接收过程 调制是将音频信号“加载”到高频载波信号上的过程。 载波信号(高频振荡信号)具有三个要素: 幅度 Um 角频率(=2f) 初始相位角允许其中之一按照音频信号的规则变化——从而形成三种调制方式(1)。 调幅方法:Um随音频信号的变化而变化——(2)。 调频方法:,f随音频信号变化——(3)。 调相方式:随音频信号变化——P 大多数无线电广播都采用调频、调幅调幅波(AM)调频波(FM) 6.总结高频电子电路的典型应用是无线通信系统; 无线通信系统由发射设备、接收设备和传输介质三部分组成; 无线电信号的发送和接收的关键是调制和解调; 高放大混频、本振、调制、解调等相关知识是本课程要解决的问题; 了解无线电信号的基本特性是必不可少的基础知识。 。