无线电波原理PPT课件
合集下载
无线通信基本原理PPT课件
波束形成天线采用智能天线， 基站的智能天线形成多个波束覆盖 整个小区，智能天线可定位于每个 MS。
MS MS
BTS MS
41
移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
42
a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
39
• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
MS MS
BTS MS
41
移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
42
a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
39
• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
无线通信基础PPT课件
（2）传输损耗 路径衰耗、阴影衰落、多径衰落 •阴影衰落
无线电波在传播路径中遇到起伏的地形、建筑物 和高大的树木等障碍物时，会在障碍物的后面形 成电波的阴影。 接收机在移动过程中通过不同的障碍物和阴影区 时，接收天线接收到的信号强度会发生变化，造 成的这种信号衰落称为阴影衰落。它是服从对数 正态分布的随机变量。
X
35
1.3.2 语音编码（信源编码）
第
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
参量编码：
基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征 参量，对特征参量进行编码的一种方法。
线性预测编码(LPC)及其变形均属于参量编码。缺 点是语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语 音通信的要求。
X
36
1.3.2 语音编码（信源编码）
X
21
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统 实现信息传递的全部技术设备和传输媒介组成一个
通信系统。
一般单向通信系统的模型框图
X
22
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统
信息源：通信中信息的提供者，简称信源。
发送设备：对信源产生的消息信号进行处理变换，使 其变为便于传送的信号形式，并根据传输距离大小以 一定的信号功率传送出去。
程。
信道编码与译码：信道编码是对传输的信息码元按一 定的规则加入保护成分。信道译码是按一定规则进行
解码，发现或纠正错误，提高系统抗干扰的能力。
加密与解密：加密是为了保证所传信息的安全，人为 将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。解密是在接
收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序 列进行解密，恢复原来信息。
无线电波在传播路径中遇到起伏的地形、建筑物 和高大的树木等障碍物时，会在障碍物的后面形 成电波的阴影。 接收机在移动过程中通过不同的障碍物和阴影区 时，接收天线接收到的信号强度会发生变化，造 成的这种信号衰落称为阴影衰落。它是服从对数 正态分布的随机变量。
X
35
1.3.2 语音编码（信源编码）
第
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
参量编码：
基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征 参量，对特征参量进行编码的一种方法。
线性预测编码(LPC)及其变形均属于参量编码。缺 点是语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语 音通信的要求。
X
36
1.3.2 语音编码（信源编码）
X
21
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统 实现信息传递的全部技术设备和传输媒介组成一个
通信系统。
一般单向通信系统的模型框图
X
22
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统
信息源：通信中信息的提供者，简称信源。
发送设备：对信源产生的消息信号进行处理变换，使 其变为便于传送的信号形式，并根据传输距离大小以 一定的信号功率传送出去。
程。
信道编码与译码：信道编码是对传输的信息码元按一 定的规则加入保护成分。信道译码是按一定规则进行
解码，发现或纠正错误，提高系统抗干扰的能力。
加密与解密：加密是为了保证所传信息的安全，人为 将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。解密是在接
收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序 列进行解密，恢复原来信息。
无线电波
1、对大型电磁辐射设备（如大型地球站、雷达站）的设置，要 进行调查研究，要根据国家的相关标准和规定进行规划设计计 算，合理选择设置地点，在满足工作、生活方便的前提下，功 率在满足预留余量的情况下尽可能选小一些，台站地址尽量远 离城市，远离人口分布密集的地区。 2、选购符合国家技术标准，经过信息产业部无线电管理局设备 型号认证的产品。 3、采用先进技术与智能化管理，设备尽量有遥控、遥测、遥调 功能，采用无人值守技术，检修设备要断开电源。 4、规范值班、维护、检修制度，严禁违规作业。 5、远离波束照射，为工作人员配备防护服、防护帽、防护镜， 对发射机加装防护屏。 6、对长期工作在发射机房的人员经常进行身体检查，合理安排 休养。 7、合理选择工作频率，尽量选择小功率设备。
无线电通信技术、计算机技术的应用与发展给人类的生存 生活与信息交流带来了方便，同时对人类的健康造成的影响已 不容忽视。 现在人们随时可以见到手机、对讲机、GSM、PHS、CDMA无 线基站、广播电台、电视台、微波站、卫星地球站等各种无线 电发射设备，它们每时每刻都在向空中辐射电磁信号，这些看 不见的能量，在空中已造成了很大的污染，它对人体健康已经 造成影响，这已是不争的事实，电磁辐射对人类的危害已引起 人们的广泛关注，做好电磁防护，消除和减小电磁辐射对人们 身体健康的有害影响已显的非常重要。
因为无线电波（电磁波）影响人体健康的要素与电 波的波长、人体单位面积吸收无线电波的功率和接受电 磁波信号照射的时间长短有关，即电波辐射的波长越短、 人体吸收的电磁波功率越大和被电磁波照射的时间越长， 电磁波对人体的影响就越大。那么，讨论如何防止电磁 波对人体健康造成危害的问题，首先就应该从根本上关 注大功率、短波长电磁波辐射设备和被电磁波照射的时 间问题。只有这样才能从满足防护要求和减小辐射危害 上取得成绩。
无线电发射、接收原理(讲稿)
397m 旋出些
5、关于无线电波的传播下列叙述正确的是： A 电磁波频率越高，越易沿地面传播； B 电磁波频率越高，越易沿直线传播 C 电磁波在各种介质中传播的波长恒定 D 只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微 波，就可把信号传遍全世界
B
短波波段收听效果
• 波长－频率MHz 白天收听 • 11m 25.6 - 26.1 很少使用 • 13m 21.45 - 21.85 冬天效果最好;其他季节也 好 • 16m 17.48 - 17.90 全年优秀(通常日落前三个 多小时内效果很好) • 19m 15.10 - 15.80 全年白天最佳波段(通常日 落前三个多小时内效果很好) • 22m 13.57 - 13.87 应该是一年好的波段. • 25m 11.60 - 12.1０ 最佳时刻日出、日落两小 时前后
• 其实，在 LC 振荡回路中，由于线圈导线中 有电阻的存在 ，必然要引起能量损失，所 以振幅（振荡电流 i 的最大值）会逐渐减小， 最终导致停振。这种振荡被称作减幅振荡 或阻尼振荡 ，其振荡波形如（ a ）。如果 能在振荡过程中适时地给 LC回路补充能量， 来补偿电路上的能量损耗，那么振幅就会 保持不变。这种振幅不变的振荡叫作等幅 振荡，如图 （ b ）所 示 。
• 超短波能够穿透电离层而不被其反射，与光线的 传播性质相似，主要用于电视、雷达和近距离通讯。
一.无线电波的发射
1.有效发射无线电波的要求:
(1)要有足够高的频率. 频率越高,发射电磁波的本领越大 (2)电场和磁场必须分散到尽可能大的空间——开放电路 （实际开放电路有天线和地线）
天线
地线
发 射 端
收音机基本电路和常用信号放大元件主要民用广播制式和波段2060年代电子管电路直放式外差式长波中波短波5070年代晶体管电路外差式多次变频中波短波调频7080年代集成电路外差式多次变频数字调谐中波短波调频90年代集成电路外差式多次变频数字调谐中波短波调频数字广播在一般的收音机或收录机上都有amfm频段相信大家都以熟悉这两个波段是供您收听国内广播之用若收音机上还有sw波段时除了国内电台之外您还可以收听国外的电台事实上amfm指的是无线电学上的两种不同的调制方式
5、关于无线电波的传播下列叙述正确的是： A 电磁波频率越高，越易沿地面传播； B 电磁波频率越高，越易沿直线传播 C 电磁波在各种介质中传播的波长恒定 D 只要有三颗同步卫星在赤道上空传递微 波，就可把信号传遍全世界
B
短波波段收听效果
• 波长－频率MHz 白天收听 • 11m 25.6 - 26.1 很少使用 • 13m 21.45 - 21.85 冬天效果最好;其他季节也 好 • 16m 17.48 - 17.90 全年优秀(通常日落前三个 多小时内效果很好) • 19m 15.10 - 15.80 全年白天最佳波段(通常日 落前三个多小时内效果很好) • 22m 13.57 - 13.87 应该是一年好的波段. • 25m 11.60 - 12.1０ 最佳时刻日出、日落两小 时前后
• 其实，在 LC 振荡回路中，由于线圈导线中 有电阻的存在 ，必然要引起能量损失，所 以振幅（振荡电流 i 的最大值）会逐渐减小， 最终导致停振。这种振荡被称作减幅振荡 或阻尼振荡 ，其振荡波形如（ a ）。如果 能在振荡过程中适时地给 LC回路补充能量， 来补偿电路上的能量损耗，那么振幅就会 保持不变。这种振幅不变的振荡叫作等幅 振荡，如图 （ b ）所 示 。
• 超短波能够穿透电离层而不被其反射，与光线的 传播性质相似，主要用于电视、雷达和近距离通讯。
一.无线电波的发射
1.有效发射无线电波的要求:
(1)要有足够高的频率. 频率越高,发射电磁波的本领越大 (2)电场和磁场必须分散到尽可能大的空间——开放电路 （实际开放电路有天线和地线）
天线
地线
发 射 端
收音机基本电路和常用信号放大元件主要民用广播制式和波段2060年代电子管电路直放式外差式长波中波短波5070年代晶体管电路外差式多次变频中波短波调频7080年代集成电路外差式多次变频数字调谐中波短波调频90年代集成电路外差式多次变频数字调谐中波短波调频数字广播在一般的收音机或收录机上都有amfm频段相信大家都以熟悉这两个波段是供您收听国内广播之用若收音机上还有sw波段时除了国内电台之外您还可以收听国外的电台事实上amfm指的是无线电学上的两种不同的调制方式
无线电波的发射和接收(课件)-高中物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
②设备：接收天线
接收电磁波后首先要
鱼骨 天线
各种信号
从诸多的信号中筛选出 自己想要的，这就要设
法使我们所需的电磁波
卫星接 收天线
在接收天线中激起的感 应电流最强。如何实现 筛选呢？
噪音≠信号
各种无线电通信设备
所以，接收电磁波后首先要从诸多的信号中筛选出自己想要的，这就要设 法使我们所需的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。如何实现筛选呢？
地波和天波 天波
调幅无线电广播、 电报、通信
近似直线传播
调频无线电广播、 电视、导航
1 m~0.1 m
300 MHz~3 000 MHz
10 cm~1 cm
3 000 MHz~30 000 MHz 直线传播 电视、雷达、导航
10 mm~1 mm 30000MHz~300 000 MHz
无线电波的波段划分
开放电路
开放
开放
振荡电路变为成为一条导线
天线
实际应用中的开放电路，线圈的一 端用导线与大地相连，这条导线叫作地 线；线圈的另一端与高高地架在空中的 天线相连。无线电波就能由这样的开放 电路有效地发射出去。
地线
天线和大地构成一个巨大的电容
将发射塔建的很高
2.使载波随各种信号而改变的技术——调制
为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的信号转变成电信号。 但这种电信号的频率较低，不能直接发射出去，需要将这种低频电信号加到 高频振荡电流上发射出去。
电磁振荡与电磁波
05
典例分析
牛刀小试
1.在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变叫_调__制_.使高频振荡的振 幅随信号而改变叫调__幅__；使高频振荡的频率随信号而改变叫 调频 . 2.当接到电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生 的振荡电流最强的现象叫 电谐振；使接收电路产生电谐振的过程叫_调__谐_.
无线电波
卫星存在两种形式：INMARSAT和铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。 INMARSAT使用地球同步卫星， 需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统，直接使用手机天线
通常的模拟电视信号采用将图像调幅，调频并合成在同一信号中传播。 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
移动通信系统选择所用频段时要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之 间折衷的比较好，因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多， 需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。
无线电波的速度只随传播介质的电和磁的性质而变化。
传播
感谢观看
雷达
雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
无线电波的多经传送效应导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波 确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发 射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优良的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、、股市信息等。在有些国家，当被移 动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
航海和航空中使用的电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。 相对于调频广播或电视的带宽，保真度上不得不作出牺牲。
民用或军用高频服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。
通常的模拟电视信号采用将图像调幅，调频并合成在同一信号中传播。 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术，由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
移动通信系统选择所用频段时要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之 间折衷的比较好，因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多， 需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。
无线电波的速度只随传播介质的电和磁的性质而变化。
传播
感谢观看
雷达
雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
无线电波的多经传送效应导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次，通过反射波 确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过，其所发 射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优良的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
调频广播的边带可以用来传播数字信号如，电台标识、节目名称简介、、股市信息等。在有些国家，当被移 动至一个新的地区后，调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
航海和航空中使用的电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。 相对于调频广播或电视的带宽，保真度上不得不作出牺牲。
民用或军用高频服务使用短波用于船舶，飞机或孤立地点间的通讯。
无线电基本原理ppt课件
核磁共振 微波肿瘤疗法
语音编码
发射机
无线电波
语音解码
光纤 无线电波
接收机
发射机
无线电波
速度监控 频率比较
接收机
无线电波
无线电波的接收
无线电波的发射
信号的处理
射电望远镜
家电 天文 电磁炉
业余无线电
X射线探空
通信 微波炉
遥控
电视 超视距雷达
北斗导航 广播 手机 雷达
GPS
医疗 汽车测速
核磁共振 微波肿瘤疗法
振荡电流的产生-LC振荡电路
如何将振荡电流转化为无线电波
最简单的信息：0和1
莫尔斯码 ASCII码
声音的本质
◦ 使人产生听觉的振动
如何表示声音
◦ 声压
声音的特征
◦ 响度 音调 音色
如何把声音信号变为电信号
us=Usmsin(ωst+φs) uc=Ucmsin(ωct+φc) uam=(us+C)*uc
无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播 的一定频率的电磁波，频率范围为3KHz~300GHz。
无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。
u(t) = A sin (ωt+φ)
射电望远镜
家电 天文 电磁炉
业余无线电
X射线探空
通信 微波炉
遥控
电视 超视距雷达
北斗导航 广播 手机 雷达
GPS
医疗 汽车测速
天线尺寸：1kHz电磁波-波长3*10^5米 多路复用
像素 RGB颜色 逐行发送
LC回路的选频特性
反函数 “矿石收音机”源自天线大、声音小 “串台”为了解决矿石收音机存在的问题，工程师采用了什 么手段？
第3讲 无线电波传播理论
ε μ
E2
θ θ E1
WdBm XdBm
穿透损耗=X-W=B dB
电磁波穿透墙体的反射和折射
物体阻挡/穿透损耗为：
隔墙阻挡：5～20dB
楼层阻挡：＞20dB，
室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层
家具和其它障碍物的阻挡： 2～15dB
厚玻璃： 6～10dB
火车车厢的穿透损耗为：15～30dB
基本原理－传播路径
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
在一个典型的蜂窝移动通信环境中，在蜂窝基站与
移动台之间的通信不是通过直达路径，而是通过许多其
他路径完成的。
无线电波以视距内直射波、反射波和散射为主要传
播方式，大部分情况是移动台附近散射体产生的多个反
射波。这些经过不同传播路径到达接收机的信号将具有
3.3无线电波传播模型
无线传播模型是计算电磁波在传播过程中的传播损耗
的数学模型。
传播模型是十分重要的，是移动通信网规划的基础。
无线电波的传播模型就是通过实际的测量，并借助计 算机，对不同区域的测量结果进行曲线拟合，最终勾 勒出电波在不同地形条件的传播公式。
传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营
号，在接收端对不同频率的信号进行合成，利用不同频
率的无线载波的不同路径减少或消除衰落的影响。
由于频率资源的限制，在移动通信系统中一般不
采用这种分集技术。
抗多径衰落技术—分集接收
分集的含义 ������ 接收机对多个携带同一信息且衰落特性相互独立 的接收信号处理后达到克服多径衰落的目的
两种处理方法：
无线传播环境十分复杂，传播方式多种多样，几乎 包括了电波传播的所有过程，如：直射、绕射、反射、 散射。 直射： 直射是无线电波在自由空间传播的方式。自由空间 是一个理想的无限大的空间，是为了减化问题的研究而 提出的一种科学的抽象。在自由空间的传播衰落不考虑 其它衰落因素，仅考虑由能量的扩散而引起的损耗。
无线电波和无线电通信ppt课件
1
无线电波
生活和生产中的无线电波
2
无线电波
活动
1.打开半导体收音机，调到无电台处，开大音量，拉出天线。取一根短导 线和一节旧电池，在收音机附近将导线一端与旧电池一极相接，另一端 不断刮擦电池的另一极。描述观察到的现象。
3
无线电波
无线电波
现象：收音机发出嚓嚓声 说明：收音机接收到了无 线电波
4
无线电波
无线电波的传播
1.无线电波可以在真空中 传播，传播速度与光速相
同，约为3×108米/秒。
2.无线电波在空气中的传 播速度与真空中的传播速 度几乎相同。
5
无线电波
活动
2.观察并记录收音机上MW、SW、FM波段的频率范围，并指出相应的波 长长短是怎样变化的。
MW波段的频率范围：_5_3_0_~_1_6_0_0_千赫 SW波段的频率范围：4_._7_5_~_2_2_.1_5_兆赫 FM波段的频率范围：__8_8_~_1_0_7__兆赫 结论：无线电波频率越高，波长越_短__
2.电子邮件可以通过哪两种通信方式实现越洋传递？
12
小结
无线电波
频率越大，波长越短
长波 中波 短波
微波
可以传输信息，真空中传播速度约为3×108米/秒
13
作业和预告
• 教学预告：原子
14
6
无线电波
无线电波的传播
思考：不同波段的无线电波由于其传播特点不同，会应用在哪些领域呢？
7
无线电波
无线电波的应用
微波 短波 中波 长波
8
无线电波
雷达探测
无线电波的应用
雷达探测显示
远波的应用
微波加热
微波导航
10
无线电波
生活和生产中的无线电波
2
无线电波
活动
1.打开半导体收音机，调到无电台处，开大音量，拉出天线。取一根短导 线和一节旧电池，在收音机附近将导线一端与旧电池一极相接，另一端 不断刮擦电池的另一极。描述观察到的现象。
3
无线电波
无线电波
现象：收音机发出嚓嚓声 说明：收音机接收到了无 线电波
4
无线电波
无线电波的传播
1.无线电波可以在真空中 传播，传播速度与光速相
同，约为3×108米/秒。
2.无线电波在空气中的传 播速度与真空中的传播速 度几乎相同。
5
无线电波
活动
2.观察并记录收音机上MW、SW、FM波段的频率范围，并指出相应的波 长长短是怎样变化的。
MW波段的频率范围：_5_3_0_~_1_6_0_0_千赫 SW波段的频率范围：4_._7_5_~_2_2_.1_5_兆赫 FM波段的频率范围：__8_8_~_1_0_7__兆赫 结论：无线电波频率越高，波长越_短__
2.电子邮件可以通过哪两种通信方式实现越洋传递？
12
小结
无线电波
频率越大，波长越短
长波 中波 短波
微波
可以传输信息，真空中传播速度约为3×108米/秒
13
作业和预告
• 教学预告：原子
14
6
无线电波
无线电波的传播
思考：不同波段的无线电波由于其传播特点不同，会应用在哪些领域呢？
7
无线电波
无线电波的应用
微波 短波 中波 长波
8
无线电波
雷达探测
无线电波的应用
雷达探测显示
远波的应用
微波加热
微波导航
10
无线电波原理
• 使用绿色手机。 GSM标准的手 机的辐射标准为0.6～2瓦，而 采用CDMA技术的手机其辐射标 准要小得多，所以CDMA手机被 称作绿色手机。
电磁污染
电磁污染 基本上是两大类：一是自然界所固 有的；再就是人在利用电磁能时形成的．
目前在人类的生存环境中，自然界固有的电磁 辐射的影响已相对较小，人为的电磁辐射的影 响却在迅速增大．在我国近十几年来电磁辐射 的影响更是爆炸性的增强，“电气烟雾”弥漫 在我们周围．
作为人造电磁辐射源，它还涉及很多方面，例 如，广播电台、电视台、雷达、导航、通信、 射电天文、气象预测、医疗设备中的电针炙、 核磁共振等，宇航方面的各种飞行器等电子设 备都会辐射电磁波，家庭中使用的微波炉、红 外烤箱等家用电器，也都会产生电磁辐射．
生活环境中充满了电磁波，只要是使用电 的电器用品，都会放出电磁波。墙壁中看 不见的电线，也会使电磁波检测笔哔哔叫。 所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁， 以免因电磁波影响而无法好好睡一觉。 而现代人人手一手机，它的电磁波其 实是很强的。在电脑前拨通手机，大家往 往会发现电脑萤幕闪铄不已。又在打开的 收音机前拨通手机，收音机也受到很大的 干扰。
四、调制信号源
1．传真 传真是利用无线电波传送图片、书信等静止图像的方法。
原理：画面上不同点反射明暗不同的光，通过光电管， 转化为强弱不同的电流，调制到高频等幅振荡电流上发 送出去。接收处通过辉光管，把强弱不同的电流还原为 明暗不同的光。通过感光纸还原为原来的信号。
2．电视 电视是利用无线电波传送活动的图像。
无线电波的干扰
一．无线电波段的划分
一般将频率低于3×1012Hz的电磁波称为无线电波
f( ) 10018 1020 1022 1024
电磁污染
电磁污染 基本上是两大类：一是自然界所固 有的；再就是人在利用电磁能时形成的．
目前在人类的生存环境中，自然界固有的电磁 辐射的影响已相对较小，人为的电磁辐射的影 响却在迅速增大．在我国近十几年来电磁辐射 的影响更是爆炸性的增强，“电气烟雾”弥漫 在我们周围．
作为人造电磁辐射源，它还涉及很多方面，例 如，广播电台、电视台、雷达、导航、通信、 射电天文、气象预测、医疗设备中的电针炙、 核磁共振等，宇航方面的各种飞行器等电子设 备都会辐射电磁波，家庭中使用的微波炉、红 外烤箱等家用电器，也都会产生电磁辐射．
生活环境中充满了电磁波，只要是使用电 的电器用品，都会放出电磁波。墙壁中看 不见的电线，也会使电磁波检测笔哔哔叫。 所以睡觉时不要太靠近装有电线的墙壁， 以免因电磁波影响而无法好好睡一觉。 而现代人人手一手机，它的电磁波其 实是很强的。在电脑前拨通手机，大家往 往会发现电脑萤幕闪铄不已。又在打开的 收音机前拨通手机，收音机也受到很大的 干扰。
四、调制信号源
1．传真 传真是利用无线电波传送图片、书信等静止图像的方法。
原理：画面上不同点反射明暗不同的光，通过光电管， 转化为强弱不同的电流，调制到高频等幅振荡电流上发 送出去。接收处通过辉光管，把强弱不同的电流还原为 明暗不同的光。通过感光纸还原为原来的信号。
2．电视 电视是利用无线电波传送活动的图像。
无线电波的干扰
一．无线电波段的划分
一般将频率低于3×1012Hz的电磁波称为无线电波
f( ) 10018 1020 1022 1024
无线电波传播 第九讲 天线概要
x 铅垂平面和水平平面，这两个平面具有直观方便的特点。 P'
A O 传播的情况选取两个最能反映天线方向性特点的平面，通常选取 y
所谓铅垂平面，就是与地面垂直且通过天线最大辐射方向的垂 直平面。鉴于实际天线的臂长l<0.7λ，单元天线最大辐射方向垂 直于对称振子，故取振子的H面为垂直平面，在图2中，xOz平面 就是双极天线的垂直平面。水平平面是指对应一定的仰角Δ，固 定r（OP），观察点P绕z轴旋转一周所在的平面，在该平面上P点 场强随φ变化的相对大小即为双极天线的水平平面方向图。下面
Antenna
Transmission line
Free space
Unintended Antennas
Any conductor/ installation carrying electrical current (e.g. electrical installation of vehicles) Any conducting structure/ installation irradiated by EM waves Permanent (e.g. Antenna masts, or power network) Time-varying (e.g. Windmills, or helicopter propellers) Transient (e.g. Re-radiating aeroplane)
2 2
P'
y
图2
2sin(kH sin ) 2 1 3
根据2―1―3表达式，可以画出双极天线的立体方向图，图3表示双极天线在相
同架设高度不同臂长情况下的方向图，图4表示在相同臂长不同架高时的方向图。
A O 传播的情况选取两个最能反映天线方向性特点的平面，通常选取 y
所谓铅垂平面，就是与地面垂直且通过天线最大辐射方向的垂 直平面。鉴于实际天线的臂长l<0.7λ，单元天线最大辐射方向垂 直于对称振子，故取振子的H面为垂直平面，在图2中，xOz平面 就是双极天线的垂直平面。水平平面是指对应一定的仰角Δ，固 定r（OP），观察点P绕z轴旋转一周所在的平面，在该平面上P点 场强随φ变化的相对大小即为双极天线的水平平面方向图。下面
Antenna
Transmission line
Free space
Unintended Antennas
Any conductor/ installation carrying electrical current (e.g. electrical installation of vehicles) Any conducting structure/ installation irradiated by EM waves Permanent (e.g. Antenna masts, or power network) Time-varying (e.g. Windmills, or helicopter propellers) Transient (e.g. Re-radiating aeroplane)
2 2
P'
y
图2
2sin(kH sin ) 2 1 3
根据2―1―3表达式，可以画出双极天线的立体方向图，图3表示双极天线在相
同架设高度不同臂长情况下的方向图，图4表示在相同臂长不同架高时的方向图。
第6章无线电波的基本知识ppt课件
（1）
解：
EE v &( x , evy xE, &z 0,t ) R e [ e v x E 0 e j x e j t] e v xE 0c o s(tx)
（解2：）E v ( E & x , y ev , x z , jE t ) 0 eR jkze [ e v x E 0 e j ( 2 k z ) e j t ] evxE0cos(tkz2)
2
》正弦量的积分
设i i：d d t t i 的相II cc 量oo ss 形(( 式tt 为 ：ii)) d t jI&R e 1I & Ie j ti d t2 R e jI & e j t
将正弦时间函数转换为相量形式的意义：一切运算变得简单， 因为信号变换后仍为同频信号，所以相量运算可以不考虑时 间t的影响，只作与时间无关的相量运算，所以在交流电路 中我们常采用相量法将微积分方程简化为线性代数方程进行 计算。
I & I & 1 I & 2 L I 1 1 I 2 2 L
》正弦量的微分
设： iIcos(ti)
d d tid d t Ico s(t i) d d t R eI & ejt
d i 的相量形式为： dt
jI&Ii
一、 正弦电磁场的复数表示法
对于正弦电磁场，场量都是以一定的角频率随时间 t 按正弦 规律变化。
在直角坐标系下，电场可表示为：
E v e v x E x e v y E y e v zE z
E Exy((xx,,yy,,zz,,tt)) E Exym m((xx,,yy,,zz))ccooss ttxy((xx,,yy,,zz)) Ez(x,y,z,t)Ezm(x,y,z)costz(x,y,z)
无线电波基本原理
波长范围
100-10Mm 10-1Mm
1000-100Km 100-10Km 10-1Km 1000-100m 100-10m 10-1m 1-0.1m 10-1cm 10-1mm 1-0.1mm
谢谢您的观看！
无线电波基本原理
目录
01
无线电波的概念
02
频率、波长和波速的关系
03
无线频谱
无线电波的概念
➢ 磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。 ➢ 电场和磁场在空间是相互垂直的，且都垂直于传播方向。 ➢ 这种在空间以一定速度传播的交变电磁场，就称为电磁波。 ➢ 无线电技术中使用的这一段电磁波称为无线电波。
✓ 真空中的传播速度等于光速(Ｃ＝3×108m／s )。 ✓ 空气中的传播速度略小于光速，通常认为它等于光速。
无线频谱
频段名称
极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF） 甚低频（VLF）
低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 特高频（SHF） 极高频（EHF） 全高频（THF）
频率范围
3—30Hz 30—300Hz 300—3000Hz 3—30MHz 30—300MHz 300—3000MHz 3—30MHz0MHz 30—300GHz 300—3000GHz
波段名称
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
无线电波的概念
➢ 池塘中的波纹：能量从源点向 四周传播，并逐渐减弱。
➢ 电磁波的传播与此类似，不同 之处（当辐射源是各向同性的 理想点源时）：在三维空间以 球面波的形式传播；传播介质 不同，主要是空气。
频率、波长和波速的关系
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电
线
通
信
1
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
2
3
4
无线通信的概念
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的 通信方式称为无线电通信，简称无线通信。
我们身边有哪些无线通信应用
5
无线通信的发展
1837年 莫尔斯电码
1876年 贝尔发明了电话
厘米波 (SSW)
毫米波 (ESW)
１０ ~ １００m １ ~１０
m
１０ ~ １００cm
１~ １０cm 1 ~10mm
3 ~3０M 30 ~300M 300MHz~3G
3 ~3０G 30 ~300G
高频 （HＦ）
甚高频 （ＶHＦ） 特高频 （ＵＨＦ）
超高频 （ＳＨＦ）
极高频 （ＥＨＦ）
广播、通信
电视广播、调频广 播、雷达
26
慢衰落
慢衰落（阴影衰落） 由于建筑物、地形起伏等障碍物对传播路径的阻挡，
在障碍物后面会形成“阴影区”，造成接收信号强 度缓慢变化，称为慢衰落。克服方法主要是加大发 射功率，增加接收灵敏度。
27
多普勒频移
当接收端与发射端之间存在相对运动时，接收端接收到 的信号频率与发射端的信号频率不相同，这种现象称为 多普勒效应，接收频率与发射效率之差称为多普勒频移。
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f(Hz)104 105 106 双绞线
107
108
109 1010 卫星
1011 1012 1013 1014 1015 1016 光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
17
天波传输（短波信号的短传波播方式）：
适用于10m-200m的短波。 电磁波到达电离层后，一部 分能量被吸收，一部分被反射、折射到地面。当频率升 高时，电磁波被电离层吸收的能量增加，当频率升高超 过一定值时，电磁波将会穿过电离层，不再返回地面。
18
微波直射波（微波信号的传播方式）
波长≤10m的电磁波,不再适用电离层传播，而是沿空 间直线传播，利用直射和反射实现电磁波的传播。 通常，50米高的天线通信距离约50公里。
（3）减小电感和电容，提高振荡频率。
（4）增大电容器极板距离，既能提高振荡频率，又能 扩大辐射空间。
30
天线的基本原理
传输线中 的电信号 转化成自 由空间的 电磁波
Blah blah blah blah
什么是天线？
有效的接 收或发射 电磁波
31
2.采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？ 改造LC振荡电路——由闭合电路成开放电路（如图）
移动通信、中继与卫 星通信、电视广 播、雷达
中继与卫星通信、 雷达
微波通信、 雷达
9
长波
10
中波
11
短波
12
超短波
13
微波
14
二、无线电波的传播方式
15
知识拓展
问题讨论: 为什么不同波段的无线电电波采用 不同的传播方式?
16
地波传输（长波、中波信号的传播方式）: 沿地球弯曲表面传播，适用于波长在200m以上的中、 长波。 由于大地表面是导体，当电磁波在其表面传播时， 一部分能量将被损耗掉，且频率越高，损耗越大。
这种把低频电信号加载到高频振荡电流（载波）上
的过程叫做调制。
34
常用的调制方式有调幅和调频两种：
28
多普勒频移
频移大小和相对速度成正比，相对速度越快，频偏越大；频偏 越大，数据误码率就越高
若接收端朝向发射端方向运动，则多普勒频移为正（接收信号 频率上升）；反之若接收端背向发射端方向运动，则多普勒频 移为负（接收信号频率下降）
29
三、无线电波的发射
1.有效的向外界发射电磁波的条件是什么？ ⑴ 要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电 磁波的本领越大。 ⑵ 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空 间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。
19
卫星通信
卫星
卫星
地球表面
多点接收
多点接收 发送
20
中国试验通信卫星“东方红2号” 中国实用通信广播卫星
21
无线电波的传播
理想情况下，无线信号在从发射器到接收器间的 一条直线上传播。
实际情况下，由于障碍物等环境的影响，无线信 号的传播将发生反射、衍射和散射三种的障碍物（地 球表面、高建筑物、大型墙面）产生。
8
波段名称
长波 (LW） 中波 (MW)
波长范围
频率范围
频段名称
1000~10000 m
100~100 0m
30 ~300KHz 300KHz~3M
低频 （ＬＦ）
中频 （ＭＦ）
主要传播 方式和用途
越洋通信 远距离导航
船用通信、飞行通信 广播、业余无线电
通信、
短波 (SW)
超短波 (VSW)
分米波 微 (USW) 波
1895年意大利人马克尼和俄国人波波夫利用电磁波实现了无线通信
6
无线电波段划分
无线 电波传播基础
无线电波的传播
无线电波的干扰
7
一．无线电波段的划分
一般将频率低于3×1012Hz的电磁波称为无线电波
f(Hz) 100
102
104 106 108 1010 无线电 微波
1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
23
衍射
衍射：当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘 （如尖锐不规则的边缘物）产生。
24
散射
散射：当信号遇到比波长更小的物体（如树叶、 街牌、灯柱）时产生。
25
电波的多径传播
发射端
散射
反射
衍(绕)射
接收端
快衰落
阴影
散射
多径传播使得接收信号的幅度和相位会产生快速 变化，称为快衰落。克服方法主要是各种分集 方式。
问题：我们要传递的信号不是高频振荡电流，而是一些 低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千赫兹，图 象信号频率也不过上万赫兹），它能把直接发射出去？
为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的 信号转变成电信号。但这种电信号的频率较低，不能直 接发射出去，需要将这种低频电信号加到高频振荡电流 上发射出去。
＋＋＋＋ －－－－
＋＋＋＋
－－－－
32
3.发射无线电波的装置：
为了使开放电路中产 生振荡电流，常用如图 所示的方法，使振荡器 的线圈L2靠近开放振荡 电路的线圈L1 。当振荡 器中产生高频振荡电流 时，由于互感作用，就 可以在开放振荡电路中 产生相同频率的振荡电 流，这种方法叫做感应 耦合。
33
4.利用无线电波可以传递各种信号
线
通
信
1
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
2
3
4
无线通信的概念
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的 通信方式称为无线电通信，简称无线通信。
我们身边有哪些无线通信应用
5
无线通信的发展
1837年 莫尔斯电码
1876年 贝尔发明了电话
厘米波 (SSW)
毫米波 (ESW)
１０ ~ １００m １ ~１０
m
１０ ~ １００cm
１~ １０cm 1 ~10mm
3 ~3０M 30 ~300M 300MHz~3G
3 ~3０G 30 ~300G
高频 （HＦ）
甚高频 （ＶHＦ） 特高频 （ＵＨＦ）
超高频 （ＳＨＦ）
极高频 （ＥＨＦ）
广播、通信
电视广播、调频广 播、雷达
26
慢衰落
慢衰落（阴影衰落） 由于建筑物、地形起伏等障碍物对传播路径的阻挡，
在障碍物后面会形成“阴影区”，造成接收信号强 度缓慢变化，称为慢衰落。克服方法主要是加大发 射功率，增加接收灵敏度。
27
多普勒频移
当接收端与发射端之间存在相对运动时，接收端接收到 的信号频率与发射端的信号频率不相同，这种现象称为 多普勒效应，接收频率与发射效率之差称为多普勒频移。
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f(Hz)104 105 106 双绞线
107
108
109 1010 卫星
1011 1012 1013 1014 1015 1016 光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
17
天波传输（短波信号的短传波播方式）：
适用于10m-200m的短波。 电磁波到达电离层后，一部 分能量被吸收，一部分被反射、折射到地面。当频率升 高时，电磁波被电离层吸收的能量增加，当频率升高超 过一定值时，电磁波将会穿过电离层，不再返回地面。
18
微波直射波（微波信号的传播方式）
波长≤10m的电磁波,不再适用电离层传播，而是沿空 间直线传播，利用直射和反射实现电磁波的传播。 通常，50米高的天线通信距离约50公里。
（3）减小电感和电容，提高振荡频率。
（4）增大电容器极板距离，既能提高振荡频率，又能 扩大辐射空间。
30
天线的基本原理
传输线中 的电信号 转化成自 由空间的 电磁波
Blah blah blah blah
什么是天线？
有效的接 收或发射 电磁波
31
2.采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？ 改造LC振荡电路——由闭合电路成开放电路（如图）
移动通信、中继与卫 星通信、电视广 播、雷达
中继与卫星通信、 雷达
微波通信、 雷达
9
长波
10
中波
11
短波
12
超短波
13
微波
14
二、无线电波的传播方式
15
知识拓展
问题讨论: 为什么不同波段的无线电电波采用 不同的传播方式?
16
地波传输（长波、中波信号的传播方式）: 沿地球弯曲表面传播，适用于波长在200m以上的中、 长波。 由于大地表面是导体，当电磁波在其表面传播时， 一部分能量将被损耗掉，且频率越高，损耗越大。
这种把低频电信号加载到高频振荡电流（载波）上
的过程叫做调制。
34
常用的调制方式有调幅和调频两种：
28
多普勒频移
频移大小和相对速度成正比，相对速度越快，频偏越大；频偏 越大，数据误码率就越高
若接收端朝向发射端方向运动，则多普勒频移为正（接收信号 频率上升）；反之若接收端背向发射端方向运动，则多普勒频 移为负（接收信号频率下降）
29
三、无线电波的发射
1.有效的向外界发射电磁波的条件是什么？ ⑴ 要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电 磁波的本领越大。 ⑵ 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空 间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。
19
卫星通信
卫星
卫星
地球表面
多点接收
多点接收 发送
20
中国试验通信卫星“东方红2号” 中国实用通信广播卫星
21
无线电波的传播
理想情况下，无线信号在从发射器到接收器间的 一条直线上传播。
实际情况下，由于障碍物等环境的影响，无线信 号的传播将发生反射、衍射和散射三种的障碍物（地 球表面、高建筑物、大型墙面）产生。
8
波段名称
长波 (LW） 中波 (MW)
波长范围
频率范围
频段名称
1000~10000 m
100~100 0m
30 ~300KHz 300KHz~3M
低频 （ＬＦ）
中频 （ＭＦ）
主要传播 方式和用途
越洋通信 远距离导航
船用通信、飞行通信 广播、业余无线电
通信、
短波 (SW)
超短波 (VSW)
分米波 微 (USW) 波
1895年意大利人马克尼和俄国人波波夫利用电磁波实现了无线通信
6
无线电波段划分
无线 电波传播基础
无线电波的传播
无线电波的干扰
7
一．无线电波段的划分
一般将频率低于3×1012Hz的电磁波称为无线电波
f(Hz) 100
102
104 106 108 1010 无线电 微波
1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
23
衍射
衍射：当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘 （如尖锐不规则的边缘物）产生。
24
散射
散射：当信号遇到比波长更小的物体（如树叶、 街牌、灯柱）时产生。
25
电波的多径传播
发射端
散射
反射
衍(绕)射
接收端
快衰落
阴影
散射
多径传播使得接收信号的幅度和相位会产生快速 变化，称为快衰落。克服方法主要是各种分集 方式。
问题：我们要传递的信号不是高频振荡电流，而是一些 低频信号（如：声音信号频率只有几百至几千赫兹，图 象信号频率也不过上万赫兹），它能把直接发射出去？
为了传送声音、文字、图象等信号，首先要把传递的 信号转变成电信号。但这种电信号的频率较低，不能直 接发射出去，需要将这种低频电信号加到高频振荡电流 上发射出去。
＋＋＋＋ －－－－
＋＋＋＋
－－－－
32
3.发射无线电波的装置：
为了使开放电路中产 生振荡电流，常用如图 所示的方法，使振荡器 的线圈L2靠近开放振荡 电路的线圈L1 。当振荡 器中产生高频振荡电流 时，由于互感作用，就 可以在开放振荡电路中 产生相同频率的振荡电 流，这种方法叫做感应 耦合。
33
4.利用无线电波可以传递各种信号