无线电基础知识..
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无处不在的无线通信设备
3
第一章绪论
无线电传送信号为什么要采用高频?
无线电传播一般要用高频(射频)才适合于天线辐射和 无线传播，原因是：
减小天线的尺寸
只有当天线的尺寸大到可以与信号波长相比拟时，信号才具有 较高的辐射效率。
举例：音频信号频率范例 20Hz～20KHz，若发射100Hz的音频 信号，波长 c 3108 3000 km
我国第一颗人造卫星的f =20.009MHz（λ＝ 15米）来传送《东方红》乐曲和遥测的信号。
天线
天线是一个能量转换器：
发射天线：高频电能
接收天线：电磁波能
天线的重要参数和特性： 方向性系数 天线增益 输入阻抗 天线效率
电磁波能 高频电能
天线电波是一种能量传输形式,在传播过程中电场和磁 场在空间是相互垂直的,同时二者又都垂直于传播方向。
理想的非定向天线：各方向均匀辐射的理想点源天线，这种 天线向各个方向的辐射是均匀的。
25
任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的 条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电 流之比称为天线的输入阻抗。
输入阻抗有电阻分量和电抗分量，即：Zin=Rin+jXin，电 抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号的功率，因此必须使 电抗尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
Biblioteka Baidu
无线通信常用天线： 1、全向天线
在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称全向天线。 即水平方向图基本为圆形。不过在垂直方向图上，可以看到辐 射能量是集中的，因此可以获得天线增益。
全向天线一般由半波振子排列的直线阵组成。
振子单元数每增 加一倍，（即长 度增加一倍）， 增益增加3dB
全向天线由于无 方向性,所以多用 在点对多点通信 的中心台站.
输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子的输 入阻抗为：(73.1+j42.5)欧姆。
天线的效率是指天线辐射出去的功率（即有效的转换电磁波部 分的功率）和输入到天线的总功率之比。恒小于1
增益是指天线辐射或接近电波大小的表现，它是方向系数与天 线效率和乘积。
增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，即 在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天 线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。
天线的方向性：指天线向一定方向辐射电磁波的能力。 对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波具有 的接收能力。
天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。如图
方向性系数是用来表示天线向某个方向集中辐电磁波程度的 一个参数。为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定 向天线作为比较的标准。
应用：中继通信、调频、广播电视以及雷达、导航系统中
30MHz以上的电磁波主要沿空间直线传播， 称为空间波，如图所示：
频率的分配
在同一地区、同一时段用相同或相近频率的无线电通信设备 工作时必然相互干扰，因此载线电频率需要仔细规划，管理并 加以利用。
1、将频率根据不同的业务进行分配，比如： 调频广播： 87.5MHz～108MHz GSM频段: 900MHz/1800MHz/1900MHz
导线载有交变电流时就可以形成电磁波的辐射，其辐射的能力 与导线的长短和形状有关。
当导线的长度增大到可以与波长相比拟时，导线上的电流就大 大增加，因而就能形成较强的辐射。
通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。 两臂长度相等的振子叫对称振子。 每臂长度为1/4波长，全长为1/2波长的振子叫半波振子。
f 100
需减小波长，提高发射频率。
选台 将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号上，使接收 机可选择特定电台的信息而抑制其他电台发送的信息和各种干扰。
什么叫超外差式接收机
混频器输出端获得的载频是本振频率和高频已调 信号两者频率之差。
为什么要使用混频器
如果接收机直接将高频信号放大，对于不同的频率， 接收机的灵敏度（接收弱信号的能力）和选择性（区 别不同信号的能力）会发生较大变化。而使用混频器 得到的中频信号的频率固定，因此中频信号的选择和 增益与接收的频率无关。
1、沿地表面传播的地波
特点：因为地表面的导电特性比较稳定，所以电波沿地面的传 播比较稳定，遇障碍物绕射能力强，传输距离比较远。
应用： 导航
1.5MHz以下的电磁波主要沿地表传播 , 称为 地波 ,
如图所示 :
2、靠电离层的折射和反射进行传播 特点：短波通信天线尺寸 小，所需发射功率低，成本低，但
2、定向天线
这类天线的水平和垂直方向图是非均匀的，它经常用在扇形 小区，也称为扇区天线。
定向天线一般由直线天线阵加上反射板构成，或直接采用 方向天线（如八木天线）。
3、特殊天线
有于特殊用途，如室内覆盖，隧道覆盖。典型例子是泄漏同轴 电缆。
泄漏电缆在其外导体上沿上长度方向周期性地开有一定形状 的槽孔。电缆内部传输的部分高频电磁能可以由槽孔以电磁 波的形式向外辐射，同时可以通过槽孔接收外部的电磁波， 泄漏同轴电缆兼有传输线和收发天线的功能。
2、无线电总的频谱范围有限，力求压缩每个无线设备的带 宽， 减小信道间的间隔和干扰，提高频谱利用率。
比如：在无线网络规划中，信道分配的问题可分为两类：
应用问题解释
• 为什么夜间收听效果好于白天？
因为白天电离作用强－→电离层对信号的吸 收作用强
• 人造卫星采用那个波段和地面联系？
中长波和短波均被电离层反射而无法穿过电 离层，所以只能依靠超短波段
因电离层状态随时间而变化，所以电波的传播不稳定。
应用：远距离无线广播、电话通信及中距离小型移动电台
1.5～30MHz的电磁波，主要靠天空中电离层的 折射和反射传播，称为天波，如图所示:
电离层
3、沿空间直线传播 特点：传播距离只限制在视线范围内，所以传播距离是有限的，
但可以通过架空天线、中继或卫星等方式扩大传播距离。
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第一章绪论
无线电传送信号为什么要采用高频?
无线电传播一般要用高频(射频)才适合于天线辐射和 无线传播，原因是：
减小天线的尺寸
只有当天线的尺寸大到可以与信号波长相比拟时，信号才具有 较高的辐射效率。
举例：音频信号频率范例 20Hz～20KHz，若发射100Hz的音频 信号，波长 c 3108 3000 km
我国第一颗人造卫星的f =20.009MHz（λ＝ 15米）来传送《东方红》乐曲和遥测的信号。
天线
天线是一个能量转换器：
发射天线：高频电能
接收天线：电磁波能
天线的重要参数和特性： 方向性系数 天线增益 输入阻抗 天线效率
电磁波能 高频电能
天线电波是一种能量传输形式,在传播过程中电场和磁 场在空间是相互垂直的,同时二者又都垂直于传播方向。
理想的非定向天线：各方向均匀辐射的理想点源天线，这种 天线向各个方向的辐射是均匀的。
25
任一定向天线的方向性系数是指在接收点产生相等电场强度的 条件下，非定向天线的总辐射功率对该定向天线的总辐射功率之比。
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电 流之比称为天线的输入阻抗。
输入阻抗有电阻分量和电抗分量，即：Zin=Rin+jXin，电 抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号的功率，因此必须使 电抗尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
Biblioteka Baidu
无线通信常用天线： 1、全向天线
在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称全向天线。 即水平方向图基本为圆形。不过在垂直方向图上，可以看到辐 射能量是集中的，因此可以获得天线增益。
全向天线一般由半波振子排列的直线阵组成。
振子单元数每增 加一倍，（即长 度增加一倍）， 增益增加3dB
全向天线由于无 方向性,所以多用 在点对多点通信 的中心台站.
输入阻抗与天线的结构和工作波长有关，基本半波振子的输 入阻抗为：(73.1+j42.5)欧姆。
天线的效率是指天线辐射出去的功率（即有效的转换电磁波部 分的功率）和输入到天线的总功率之比。恒小于1
增益是指天线辐射或接近电波大小的表现，它是方向系数与天 线效率和乘积。
增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，即 在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天 线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。
天线的方向性：指天线向一定方向辐射电磁波的能力。 对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波具有 的接收能力。
天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示。如图
方向性系数是用来表示天线向某个方向集中辐电磁波程度的 一个参数。为了确定定向天线的方向性系数，通常以理想的非定 向天线作为比较的标准。
应用：中继通信、调频、广播电视以及雷达、导航系统中
30MHz以上的电磁波主要沿空间直线传播， 称为空间波，如图所示：
频率的分配
在同一地区、同一时段用相同或相近频率的无线电通信设备 工作时必然相互干扰，因此载线电频率需要仔细规划，管理并 加以利用。
1、将频率根据不同的业务进行分配，比如： 调频广播： 87.5MHz～108MHz GSM频段: 900MHz/1800MHz/1900MHz
导线载有交变电流时就可以形成电磁波的辐射，其辐射的能力 与导线的长短和形状有关。
当导线的长度增大到可以与波长相比拟时，导线上的电流就大 大增加，因而就能形成较强的辐射。
通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。 两臂长度相等的振子叫对称振子。 每臂长度为1/4波长，全长为1/2波长的振子叫半波振子。
f 100
需减小波长，提高发射频率。
选台 将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号上，使接收 机可选择特定电台的信息而抑制其他电台发送的信息和各种干扰。
什么叫超外差式接收机
混频器输出端获得的载频是本振频率和高频已调 信号两者频率之差。
为什么要使用混频器
如果接收机直接将高频信号放大，对于不同的频率， 接收机的灵敏度（接收弱信号的能力）和选择性（区 别不同信号的能力）会发生较大变化。而使用混频器 得到的中频信号的频率固定，因此中频信号的选择和 增益与接收的频率无关。
1、沿地表面传播的地波
特点：因为地表面的导电特性比较稳定，所以电波沿地面的传 播比较稳定，遇障碍物绕射能力强，传输距离比较远。
应用： 导航
1.5MHz以下的电磁波主要沿地表传播 , 称为 地波 ,
如图所示 :
2、靠电离层的折射和反射进行传播 特点：短波通信天线尺寸 小，所需发射功率低，成本低，但
2、定向天线
这类天线的水平和垂直方向图是非均匀的，它经常用在扇形 小区，也称为扇区天线。
定向天线一般由直线天线阵加上反射板构成，或直接采用 方向天线（如八木天线）。
3、特殊天线
有于特殊用途，如室内覆盖，隧道覆盖。典型例子是泄漏同轴 电缆。
泄漏电缆在其外导体上沿上长度方向周期性地开有一定形状 的槽孔。电缆内部传输的部分高频电磁能可以由槽孔以电磁 波的形式向外辐射，同时可以通过槽孔接收外部的电磁波， 泄漏同轴电缆兼有传输线和收发天线的功能。
2、无线电总的频谱范围有限，力求压缩每个无线设备的带 宽， 减小信道间的间隔和干扰，提高频谱利用率。
比如：在无线网络规划中，信道分配的问题可分为两类：
应用问题解释
• 为什么夜间收听效果好于白天？
因为白天电离作用强－→电离层对信号的吸 收作用强
• 人造卫星采用那个波段和地面联系？
中长波和短波均被电离层反射而无法穿过电 离层，所以只能依靠超短波段
因电离层状态随时间而变化，所以电波的传播不稳定。
应用：远距离无线广播、电话通信及中距离小型移动电台
1.5～30MHz的电磁波，主要靠天空中电离层的 折射和反射传播，称为天波，如图所示:
电离层
3、沿空间直线传播 特点：传播距离只限制在视线范围内，所以传播距离是有限的，
但可以通过架空天线、中继或卫星等方式扩大传播距离。