无线传输技术课件
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[风雪无阻]
[穿墙而过]
无线传输介质
无线电(Radio waves)
VLF、LF、MF波段的无线电波沿着地面传播
低频可传1000公里，高频范围小些。
HF、VHF波段无线电波被电离层折射回来（地面波会 被地球吸收） 无线电广播频率：30 MHz~1GHz
全向传播（Omnidirectional）
非引导性介质(无线介质、无向介质)
提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。 例如：大气层、外层空间。
无线传输介质
传输介质(媒体)
无线传输介质
电磁波
电磁波是由交替出现的电波和磁波组成
无线传输介质
电磁波的属性
振幅
波长
属性 振幅 频率
波长
强度
意义 波形偏离中心振荡的标量幅度 波峰在一秒钟内穿过某一特定 点的数量 在正弦波上，两个连续波峰之 间的距离 沿波传播的能量大小
无线传输介质
电磁波的属性
相位为△S
属性 相位 极化
速度
意义
波相对于一个具有相同波长的 参考波的延迟或提前量
波的电场方向。电场垂直于地 面，这个波则是垂直极化；如 果平行于地面，则是水平极化； 若电场与磁场旋转或交替，则 为圆极化。
波在空气中传播的快慢。真空 为光速。
无线传输介质
电磁波频谱及其应用
无线传输技术
张明军
友情提示：本章内容理论性较强，但
本章主要内容
无线传输介质 无线传输方式 数字通信模型(复习) 多路复用技术 无线扩频技术
无线传输介质
传输介质(媒体)
计算机用以收发电子/光子信号的物理路径
引导性介质(线缆介质、有向介质)
电磁波沿着一个固态介质传播。 例如：金属导体、玻璃等。
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 微 厘米波 波 毫米波 丝米波
波长范围 （含上限，不含下限）
100～10兆米 10～1兆米
100～10万米 10～1万米 10～1千米 10～1百米 100～10米 10～1米 10～1分米 10～1厘米 10～1毫米 10～1丝米
36000km
易受太阳噪声的干扰；
无线传输介质
红外线(Infrared)
利用红外光波传送信号
采用电磁频谱的THz范围。发光二极管或激光二极管用 于发射信号；光电管则能接收信号。
信号不能穿透墙壁等固体物体 易受强烈光源的影响
应用与优点
短距离通信（TV、录像机、DVD、音响等） 不同房间内的红外系统互不干扰 防窃听安全性比无线电系统好
无线传输方式
移动环境下的衰退(fading)
衰退(fading):传输介质或者路径使得接收信号的能 量发生变化。
在固定环境下：大气层条件的变化
低低频于具1G有Hz更的强频的率穿本透身力不，受可雨以及传大输气更湿远度的的影距响离； 频高率于越10高GH，z衰的减频越率通严常重受，到发严射重机影需响要更大的功率， 传 输高范于围30更G短Hz；的频率在户外场路径上不能使用
天线把所有的能量集中于一小束电磁波
无线传输介质
两种微波系统
地面微波系统
利用定向抛物线在较低的GHz范 围内收发信号。
卫星微波系统
在定向抛物线和卫星之间传输信 号。
无线传输介质
微波(Microwaves)
地面微波系统
频带宽，容量大，不易受到干扰，比铺设电缆投资少
无线传输介质
电磁波频谱
无线传输介质
电磁波频谱
段号
频段名称
1
极低频(ELF)
2
超低频(SLF)
3
特低频(ULF)
4
甚低频(VLF)
5
低频(LF)
6
中频(MF)
7
高频(HF)
8
甚高频(VHF)
9
特高频(UHF)
10
超高频(SHF)
11
极高频(EHF)
12
至高频
频段范围 （含上限，不含下限）
3～30赫（Hz） 30～300赫（Hz） 300～3000赫（Hz） 3～30千赫（KHz） 30～300千赫（KHz） 300～3000千赫（KHz） 3～30兆赫（MHz） 30～300兆赫（MHz） 300～3000兆赫（MHz） 3～30吉赫（GHz） 30～300吉赫（GHz） 300～3000吉赫（GHz）
无线传输介质
微波(Microwaves)
卫星微波系统 优点：
36000km
通信距离远，在电波覆盖范围内， 任何一处都可以通信，且通信费 用与通信距离无关。
受陆地灾害影响小，可靠性高；
易于实现广播通信和多址通信；
缺点：
通信费用高，延时较大(250ms)； 10GHz以上雨衰较大；
无线传输介质
主要用于无线通信的电磁波
无线电(Radio waves) 微波(Microwaves) 红外线(Infrared)
无线传输介质
无线电(Radio waves)
频率范围在10kHz~1GHz之间。 射频信号的能量可由天线和收发器决定。 能穿透墙壁，也可到达普遍网络线无法到达的地方。 不受雪、雨天气的干扰。 可全方向广播，也可定向广播。
无线传输介质
红外线系统
点-点
光束可高度集中，并朝特定 的方向发射；
广播
将信号扩展到一个更广的区 域，允许信号由几个接收器 同时接收。
无线传输介质
思考题
无线电波是什么类型的能量？
课余学习
请查阅资料，了解无线电波段划分、命名以及主要用途。
无线传输方式
四种电磁波传输方式
信号沿着所有的方向传播 可被所有的天线接收 发射设备和接收设备不必在物理上对准
无线传输介质
微波(Microwaves)
频率较高的无线电波(电磁频谱较低GHz级频率) 频率范围：2GHz ~40GHz
不能很好地穿透建筑物 微波按照直线传播 发射端和接收端的天线必须精确地对准 中继器之间的最大距离可为80km(假设塔高为100m) 定向传播（directional）
地表传播 电磁波沿地球表面传播(地球对表面波有吸收作用)，<2MHz, 如图中1所示。
天波传播 被电离层(地球上方45-250英里处)反射的电磁波，230MHz,ห้องสมุดไป่ตู้图中2所示
散射传播 由对流层(地球上方10英里处)散射传输的电磁波，如图中4所 示
外层空间传播 又称自由空间传播，按直线进行传播，是一种视距传播， >30MHz,如图中5所示
[穿墙而过]
无线传输介质
无线电(Radio waves)
VLF、LF、MF波段的无线电波沿着地面传播
低频可传1000公里，高频范围小些。
HF、VHF波段无线电波被电离层折射回来（地面波会 被地球吸收） 无线电广播频率：30 MHz~1GHz
全向传播（Omnidirectional）
非引导性介质(无线介质、无向介质)
提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。 例如：大气层、外层空间。
无线传输介质
传输介质(媒体)
无线传输介质
电磁波
电磁波是由交替出现的电波和磁波组成
无线传输介质
电磁波的属性
振幅
波长
属性 振幅 频率
波长
强度
意义 波形偏离中心振荡的标量幅度 波峰在一秒钟内穿过某一特定 点的数量 在正弦波上，两个连续波峰之 间的距离 沿波传播的能量大小
无线传输介质
电磁波的属性
相位为△S
属性 相位 极化
速度
意义
波相对于一个具有相同波长的 参考波的延迟或提前量
波的电场方向。电场垂直于地 面，这个波则是垂直极化；如 果平行于地面，则是水平极化； 若电场与磁场旋转或交替，则 为圆极化。
波在空气中传播的快慢。真空 为光速。
无线传输介质
电磁波频谱及其应用
无线传输技术
张明军
友情提示：本章内容理论性较强，但
本章主要内容
无线传输介质 无线传输方式 数字通信模型(复习) 多路复用技术 无线扩频技术
无线传输介质
传输介质(媒体)
计算机用以收发电子/光子信号的物理路径
引导性介质(线缆介质、有向介质)
电磁波沿着一个固态介质传播。 例如：金属导体、玻璃等。
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 微 厘米波 波 毫米波 丝米波
波长范围 （含上限，不含下限）
100～10兆米 10～1兆米
100～10万米 10～1万米 10～1千米 10～1百米 100～10米 10～1米 10～1分米 10～1厘米 10～1毫米 10～1丝米
36000km
易受太阳噪声的干扰；
无线传输介质
红外线(Infrared)
利用红外光波传送信号
采用电磁频谱的THz范围。发光二极管或激光二极管用 于发射信号；光电管则能接收信号。
信号不能穿透墙壁等固体物体 易受强烈光源的影响
应用与优点
短距离通信（TV、录像机、DVD、音响等） 不同房间内的红外系统互不干扰 防窃听安全性比无线电系统好
无线传输方式
移动环境下的衰退(fading)
衰退(fading):传输介质或者路径使得接收信号的能 量发生变化。
在固定环境下：大气层条件的变化
低低频于具1G有Hz更的强频的率穿本透身力不，受可雨以及传大输气更湿远度的的影距响离； 频高率于越10高GH，z衰的减频越率通严常重受，到发严射重机影需响要更大的功率， 传 输高范于围30更G短Hz；的频率在户外场路径上不能使用
天线把所有的能量集中于一小束电磁波
无线传输介质
两种微波系统
地面微波系统
利用定向抛物线在较低的GHz范 围内收发信号。
卫星微波系统
在定向抛物线和卫星之间传输信 号。
无线传输介质
微波(Microwaves)
地面微波系统
频带宽，容量大，不易受到干扰，比铺设电缆投资少
无线传输介质
电磁波频谱
无线传输介质
电磁波频谱
段号
频段名称
1
极低频(ELF)
2
超低频(SLF)
3
特低频(ULF)
4
甚低频(VLF)
5
低频(LF)
6
中频(MF)
7
高频(HF)
8
甚高频(VHF)
9
特高频(UHF)
10
超高频(SHF)
11
极高频(EHF)
12
至高频
频段范围 （含上限，不含下限）
3～30赫（Hz） 30～300赫（Hz） 300～3000赫（Hz） 3～30千赫（KHz） 30～300千赫（KHz） 300～3000千赫（KHz） 3～30兆赫（MHz） 30～300兆赫（MHz） 300～3000兆赫（MHz） 3～30吉赫（GHz） 30～300吉赫（GHz） 300～3000吉赫（GHz）
无线传输介质
微波(Microwaves)
卫星微波系统 优点：
36000km
通信距离远，在电波覆盖范围内， 任何一处都可以通信，且通信费 用与通信距离无关。
受陆地灾害影响小，可靠性高；
易于实现广播通信和多址通信；
缺点：
通信费用高，延时较大(250ms)； 10GHz以上雨衰较大；
无线传输介质
主要用于无线通信的电磁波
无线电(Radio waves) 微波(Microwaves) 红外线(Infrared)
无线传输介质
无线电(Radio waves)
频率范围在10kHz~1GHz之间。 射频信号的能量可由天线和收发器决定。 能穿透墙壁，也可到达普遍网络线无法到达的地方。 不受雪、雨天气的干扰。 可全方向广播，也可定向广播。
无线传输介质
红外线系统
点-点
光束可高度集中，并朝特定 的方向发射；
广播
将信号扩展到一个更广的区 域，允许信号由几个接收器 同时接收。
无线传输介质
思考题
无线电波是什么类型的能量？
课余学习
请查阅资料，了解无线电波段划分、命名以及主要用途。
无线传输方式
四种电磁波传输方式
信号沿着所有的方向传播 可被所有的天线接收 发射设备和接收设备不必在物理上对准
无线传输介质
微波(Microwaves)
频率较高的无线电波(电磁频谱较低GHz级频率) 频率范围：2GHz ~40GHz
不能很好地穿透建筑物 微波按照直线传播 发射端和接收端的天线必须精确地对准 中继器之间的最大距离可为80km(假设塔高为100m) 定向传播（directional）
地表传播 电磁波沿地球表面传播(地球对表面波有吸收作用)，<2MHz, 如图中1所示。
天波传播 被电离层(地球上方45-250英里处)反射的电磁波，230MHz,ห้องสมุดไป่ตู้图中2所示
散射传播 由对流层(地球上方10英里处)散射传输的电磁波，如图中4所 示
外层空间传播 又称自由空间传播，按直线进行传播，是一种视距传播， >30MHz,如图中5所示