無線通信技術

1、無線通信技術無線通信技術（一）無線通信的基本概念（一）無線通信的基本概念1.概述利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過空間傳送信息的通信方式稱之為無線通信。2.無線通信使用的頻率和波段無線通信初創(chuàng)時期使用的頻率較低，頻率范圍較窄，波段主要限于長波和中波。隨著科學技術的不斷進步，使用的頻率范圍逐步擴大。目前無線通信使用的頻率從超長波波段到亞毫米波段（包括亞毫米波以下），以至光波。無線通信使用的頻率范圍和波段見表12。表1212無線通信使用的電磁波的

2、頻率范圍和波段無線通信使用的電磁波的頻率范圍和波段3.無線通信的電磁波傳播無線通信中的電磁波按照其波長的不同具有不同的傳輸特點，下面按波長分述如下：（1）極長波傳播極長波是指波長在1～10萬千米（頻率為3～30Hz）的電磁波。理論研究表明，這一波段的電磁波沿陸地表面和海水中傳播的衰耗極小。（2）超長波傳播超長波是指波長1千千米至1萬千米（頻率為30～300Hz）的電磁波。這一波段的電磁波傳輸十分穩(wěn)定，在海水中衰耗很小（頻率為75Hz時衰

3、耗系數(shù)為0.3dBm），對海水穿透能力很強，可深達100m以上。（3）甚長波傳播甚長波是指波長10千米～100千米（頻率為3～30kHz）的電磁波。無線通信中使用的甚長波的頻率為10～30kHz，該波段的電磁波可在大地與低層的電離層間形成的波導中進行傳播，距離可達數(shù)千公里乃至覆蓋全球。（4）長波傳播長波是指波長1千米～10千米（頻率為30～300kHz）的電磁波。其可沿地表面?zhèn)鞑ィǖ夭ǎ┖涂侩婋x層反射傳播（天波）。天波雖然可由電離層反射

4、傳播較遠，但電離層對其吸收較強，且由于低層電離層參數(shù)變化大，極不穩(wěn)定，衰落嚴重。地波傳播主要與大地的導電率有關，傳播較為穩(wěn)定，在陸地一般傳播距離為幾十到幾百公里。當天波、地波同時存在時，會產(chǎn)生相互干涉，也會形成衰落。當?shù)夭ㄔ诤Ｃ嫔蟼鞑r，由于海水導電率高，因而電磁波衰耗較小，傳播距離比陸地要遠得多，可達數(shù)百乃至數(shù)千公里。該波段的低端（30～60kHz）的電磁波能穿透一定深度的海水，可用于對潛艇通信。圖129129發(fā)信機的組成框圖發(fā)信機的

5、組成框圖2.天線天線是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分。其主要作用是把射頻載波信號變成電磁波或者把電磁波變成射頻載波信號。按照規(guī)范性的定義，“天線就是把導行模式的射頻電流變成擴散模式的空間電磁波的傳輸模式轉換器，及其逆變換的傳輸模式轉換器”。饋線的主要作用是把發(fā)信機輸出的射頻載波信號高效地送至天線。這一方面要求饋線的衰耗要小，另一方面其阻抗應盡可能與發(fā)信機的輸出阻抗和天線的輸入阻抗相匹配。表征天線性能的主要參數(shù)有方向圖，增益，輸入阻抗，駐波比

6、，極化方式，雙極化天線的隔離度，及三階交調(diào)等。（1）方向圖天線方向圖是表征天線輻射特性空間角度關系的圖形。以發(fā)射天線為例，是從不同角度方向輻射出去的功率或場強形成的圖形。一般地，用包括最大輻射方向的兩個相互垂直的平面方向圖來表示天線的立體方向圖，分為水平面方向圖和垂直面方向圖。平行于地面在波束場強最大位置剖開的圖形叫水平面方向圖；垂直于地面在波束場強最大位置剖開的圖形叫垂直面方向圖。描述天線輻射特性的另一重要參數(shù)半功率寬度，在天線輻射功

7、率分布在主瓣最大值的兩側，功率強度下降到最大值的一半（場強下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的兩個方向的夾角，表征了天線在指定方向上輻射功率的集中程度。（2）方向性參數(shù)不同的天線有不同的方向圖，為表示它們集中輻射的程度，方向圖的尖銳程度，我們引入方向性參數(shù)。理想的點源天線輻射沒有方向性，在各方向上輻射強度相等，方向是個球體。我們以理想的點源天線作為標準與實際天線進行比較，在相同的輻射功率某天線產(chǎn)生于某點的電場強度的平方E2與理想的

8、點源天線在同一點產(chǎn)生的電場強度的平方E02的比值稱為該點的方向性參數(shù)D=E2E02。（3）天線增益增益和方向性系數(shù)同是表征輻射功率集中程度的參數(shù)，但兩者又不盡相同。增益是在同一輸出功率條件下加以討論的，方向性系數(shù)是在同一輻射功率條件下加以討論的。由于天線各方向的輻射強度并不相等，天線的方向性系數(shù)和增益隨著觀察點的不同而變化，但其變化趨勢是一致的。一般地，在實際應用中，取最大輻射方向的方向性系數(shù)和增益作為天線的方向性系數(shù)和增益。另外，表征

9、天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。dBi是相對于點源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd是相對于對稱陣子天線的增益，dBi=dBd2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠。習慣上我們采用dBi來表征天線的增益。（4）輸入阻抗輸入阻抗是指天線在工作頻段的高頻阻抗，即饋電點的高頻電壓與高頻電流的比值，可用矢量網(wǎng)絡測試分析儀測量，其直流阻抗為0Ω。（5）駐波比由于天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗不可能完全一致，會產(chǎn)生部分的信號反