无线电通信系统与电磁波

电磁波的传播
电磁波的传播
电磁波的传播
电磁波
长波
中波 中短波
短波
超短波
分米波
厘米波
微 波
毫米波
地波 地波和天波
天波 近似直线传播
直线传播
超远程无线电 通信和导航
调幅无线电广 播和电报通信
调频无线电广 播电视 导航
电视 雷达 导航
电磁波的传播
? 地波：沿地面传播的无线电波叫地波，又叫表面波。 ? 电波的波长越短，越容易被地面吸收，因此只有长 波和中波能在地面传播。地波不受气候影响，传播比 较稳定可靠。但在传播过程中，能量被大地不断吸收， 因而传播距离不远。所以地波适宜在较小范围里的通 信和广播业务使用。
无线通信系统与电磁波
无线通信系统
? 基本通信系统：
信源
传输通道
信宿
无线通信系统
? 无线通信系统组成 ：信源（发送设备）、（传输 通道）传输设备、（信宿）接收设备。
信息 信息
电信号
高频电振荡
变换器
发射机
发射天线
发送设备
电信号
变换器
接收机
电传 磁输 波设
备 高频电振荡
接收天线源自文库
接收设备
无线通信系统
? 发送设备： 1. 变换器（换能器）：将被发送的信息变换 为电信号。如话筒将声音变为电信号； 2. 发射机：将换能器输出的电信号变为强度 足够的高频电震荡。 3. 天线：将高频电振荡变成电磁波向传输媒 质辐射。
电磁波
? 电磁波二象性 是指电磁波既有波动的性质又有粒 子的性质。光的干涉和衍射实验显示光有波动性， 光的偏振实验进一步显示光具有横波的性质。后 来麦克斯韦的电磁理论和赫兹实验表明，光是电 磁波。另一方面，其后黑体辐射、光电效应和康 普顿效应等实验又表明，光具有微粒性。
? 光电效应： 在高于某特定频率的电磁波照射 下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而 形成电流，即光生电。
电磁波
? 波速：单位时间内波形传播的距离，称波速。通常 以V表示，单位是米 / 秒。声波在空气中传播的速度为 340m/s。真空下的电磁波波速为 299792458m/s ，近似 为30万千米每秒，而在任何介质中电磁波波速均小于 这一数值。
波速（V ）与波长（λ）和频率（ f ）的关系： f=1/T V = 距离/ 时间=一个波的长度 / 一个波的时间 = λ/ T=λ·f
为87-108MHz。
电磁波
电磁波
? 波长：沿着波的传播方向，两个相邻的同相位质点 间的距离叫做“波长”。它是指波动媒质中，任意 两个相位差为2π的质点之间的距离。在质点振动的 一个周期内，振动状态传播的距离恰是一个波长。 波长最长的无线电从长波，到中波，短波，微波， 然后是红外，可见光，紫外， X光，直到波长最短的 伽玛射线
电磁波
电磁波
? 频率：波或交变电流电压在单位时间内完成 周期性变化的次数，称为频率，单位 : 赫兹 （Hz）。例如；交流市电的频率为 50 Hz ；声 音信号的频率范围为 20Hz-20000Hz ；我国所处 地区中波广播发射信号的频率范围为 526.51606.5kHz, 我国调频广播发射信号的频率范围
无线通信系统
? 接收设备：
1. 接收天线，将空间传播到其上的电磁波转化为高频电 振荡。
2. 接收机，将高频电振荡转化为电信号。 3. 变换器（换能器），将电信号转化为所传送信息。
? 传输媒质： 电磁波。
无线通信系统
? 无线通信是利用 电磁波信号在自由空间中传播的特 性进行信息交换的一种通信方式。 ? 无线通信系统中使用的是波长从 0.3 毫米到3000米的
电磁波的传播
? 直射：是无线电波在自由空间传播的方式。 ? 反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会 发生反射。反射常发生在地球表面、建筑物和墙壁表 面。 ? 绕射（衍射）： 波在传播时，若被一个大小接近于 或小于波长的物体阻挡，就绕过这个物体，继续进行。 ? 散射：就是由于介质中存在的微小粒子（异质体） 或者分子对电磁波的作用，使电磁波偏离原来的传播 方向而向四周传播的现象。当障碍物小于波长时且单 位体积内这种障碍物数量非常多时发生。如粗糙表面、 小物体、不规则物体树叶灯柱等。
?波的形式 ：正弦波 正弦波是频率成分单一的一种信号。 对于一个正弦 量来说，如果幅值、频率、初相位确定了，那么这 个正弦量就完全确定了。幅值、频率、相位称为正 弦量的三要素。正弦波可表达为：Asin(ωt+φ)， 其中： A为振幅；ω为角频率（ω=2πf,f为频率）； φ为初相位（描述波前状态的量）。
纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波。如敲锣时，锣 的振动方向与波的传播方向就是一致的，所以声波是纵波。 亦疏发干时衍称 密 生涉 发射“不压（生（疏同缩i叠n英密的和t加e语r波部拉f从e：r”分伸e而nd，。的ci形fef纵实变）r成ac波质形是新tio的上，两的n）传，并列波是播 纵 产或形指过波生两的波程的使列现遇是传体以象到沿播元上。障着是回的碍波由复波物前于原在时进介状空偏的质的间离方中纵中原向各向重来出体弹叠现元性 任力一直何而 般线物实的传体现固播都的体的具。、物有因液理不此体现断纵、象辐波气。射只体、能都吸在 具收拉有、伸拉反压伸射缩和电的压磁弹缩波性弹的的性本介，领质所。中以辐传它射播们出， 去都的能电传磁递波纵在波各。个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。 这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热 辐射。
电磁波，这个区间内的电磁波就叫做无线电波。
电磁波
? 电磁波： 是能量的一种。凡是高于绝对零 度（- 273.15℃）的物体，都会释 放电磁 波。正如人们生活在空气里却看不见空气 一 样，除光波外，人们也看不见无处不在 的电磁波。
? 电磁波=电磁+波
电磁波
? 波是什么 ：波是振动在物质中传播能量的一种形式， 我们常见的波有机械波（如声波、水波）、电磁波 （无线电波、宇宙射线、光波）等。
横波的特点是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。电 磁波就是横波。横波在传播过程中，横波
凡是波传到的地方，每个质点都在自己的平衡位置附近振动。 由于波以有限的速度向前传播，所以后开始振动的质点比先 开始振动的质点在步调上要落后一段时间，即存在一个位相 差。横波的传播，在外表上形成一种“波浪起伏”，