无线电波Word文件下载.docx

无线电波Word文件下载.docx

《无线电波Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线电波Word文件下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

　由于无线电波以光速（每秒300×

106米）传播，对任何频率，用300除以MHz为单位的频率即可

得到以米为单位的波长。

所以，用300除以10，得10MHz电波的波长为30米。

　在无线电频谱中，可用的频率范围大约从20kHz（正好高于声波）到30000MHz以上。

相应于20kHz的

波长为15公里，相应于30000MHz的波长只有1厘米。

　高频段的频率范围是3到30MHz。

大多数高频电台实际使用的频率范围是从1.6到30MHz。

多数高频

远距离通信使用频率为4到18MHz。

频率分配和调制

　高频频谱范围内的若干频段已被分配给各种特定用途——航空、海运、军事、政府、广播即业余。

此外还

按照紧急救援、广播、语音、Morse电码、传真、数据等不同的传输类型作进一步管制。

频率分配是按国际条约

，由国家指定的权威机构来管理的。

　对于无线通信，分配一个频率只是一个起点，无线电波本身并不传达信息，它只不过是有节奏的连续波流而

已。

　对无线电波进行调制而使其携带信息，称之为载波。

为了传送信息，必须以表示信息的信号去改变（即

调制）载波的幅度、频率或相位。

　最简单的调制载波的方法是用电报按键控制其通断。

在无线电通信的早期，用Morse电码进行开-关键

控是传送无线信息的唯一方法。

　现在无线电通信的常用方法有调幅（AM），是按与信号（例如人的声音）的幅度变化成正比的关系改变

载波的幅度。

换句话说，信息包含在幅度的变化中。

　调幅过程产生一个载频和一对在载频附近上下两边的完全相同的边带。

AM是一种低效率调制方式，它必含

载波。

只有边带才携带信息，而AM信号的大部分功率都被不携带信息的载波所消耗。

　单边带（SSB）是效率较高的调幅方式之一，采用这种调制方式时，抑制掉了载波和一个边带，只发送剩

下的一个边带USB或LSB。

由于SSB信号只需AM信号频带的一半，而且只当有信号时才产生，因此SSB系

统的频带利用率（这必适应于许多用户）和发射机的功率利用率都较高。

全部发射功率都在携带信息的边带之中

。

　这种方案的一个变种是等效调幅（AME，常用于军事和商业通信），它将被削弱了的载波与边带一起发

送。

AME系统可用结构较简单的接收机来检测信号。

另一个变种是独立边带（ISB），它发送两个边带，但

每个边带携带的信息不同，如一个边带携带数据信号，而另一个边带携带语音信号。

　调频（FM）技术中载波的频率随调制信号成正比变化。

许多技术上的原因使常规FM产生的信号比AM

的更清晰，但要占用较宽的频带。

有时高频电台也窄带调频，其频带利用率较高，但信号质量较差。

无线电波传播

　传播描述的是，无线电信号是如何从发射源向外辐射的。

可简单地想象无线电波沿着直线行进（就像石头

扔进静止湖面产生的水波）。

不过，无线电波传播的实际路径往往要复杂得多。

　有两种传播模式：

地波和天波。

地波沿着地球表面传播，而天波则是被“反射”回地球的。

　地波由三部分组成：

表面波、直达波和地面反射波。

　表面波沿地球表面行进，达地平线以远。

实际上，表面波的能量会被地球吸收。

表面波的有效距离主要取

决于频率以及电波行进区域的地表电导率。

吸收强度随频率的升高而增大。

　发射无线电信号利用表面波传播的传播距离与发射机功率、接收机的灵敏度、天线的特性以及传播路径的类

型有关。

一台完好的设备，在全海面导电路径上的传播距离可达200到250英里。

但使用同样的设备，在干旱

、多岩石、不导电的地形上的传播距离还不足20英里。

　直达波沿着直线行进，强渡随距离增加而减弱。

它也可能会被大气折射，使其传播距离略远于地平线。

要

进行通信，发射天线和接收天线必须相互能“看得见”，所以天线的高度是决定通信距离的关键因数。

因此直达

波有时又叫做视距波（Line-of-Sight，LOS）。

　地面反射波是从发射机发出，经地面反射到达接收机的电波。

　天波使超视距（BeyondLine-of-Sight，BLOS）通信成为可能。

对于某些特定的频率，无线电波经

折射可返回到数百、甚至数千英里远的地球表面。

随着频率、一天中的时间和大气条件的不同，信号可能经过多

次反射到达接收机。

电离层—天然卫星

　电离层是地球大气中的带电粒子（带电气体）区域，其高度在地面上空50到600公里（30到375英

里）之间。

电离作用使电子从原子中剥离出来而产生带电粒子，这是由太阳辐射造成的。

当电离层强电离时，

其气体甚至会发光，肉眼都能看见，这就是北极光和南极光。

　电离层在高频无线电中何以如此重要？

那是由于这厚厚的一层气体就像是天然的卫星，使超视距无线电通信

成为可能。

无线电波到达这些电离层时，随频率不同，有些会被完全吸收，有些会被散射回地球，还有一些会穿

透电离层进入外太空。

在低频段吸收作用较强，电离作用越强，吸收也越强。

　无线电波的入射角大小至关重要。

如果几乎是垂直入射，电波会穿入电离层而不会被折射回地球。

如果入射

角太大，电波在到达电离密度较高的电离层之前就会被其低层吸收掉。

因此，入射角的大小必须大到足以将电波

折射回来，又不能太大使电波被吸收。

电离层的分层

　电离层中有四个不断变化电离层，E层、D层、F层……。

　D层是影响高频无线电波的最低层。

因电离只在白天发生，故当太阳位于天顶时D层的电离浓度最大，在

近日落时很快消散。

　E层的电离浓度在中午最大，近日落时开始消散，午夜时最小。

E层中偶尔会出现云状的电离气体。

这些

叫做偶发E区的区域可以用于高频段高段及更高频段的天波传播。

　F层的电离浓度最大，对远距离通信最重要。

在此高度上空气非常稀薄，离子和电子复合机会很少，即

使日落后该层的电离特性也会保持下去。

白天，F层由两个不同的层，F1和F2层组成。

F1层只在白天存在

，且冬天可以忽略，它对于高频通信并不重要。

F2层的电离浓度在中午达最大，一直维持到午夜，以后逐渐减

弱，直到日出前大最小值。

　白天，若要天波被电离层反射，则要求其波长短到足以穿透D层和E层，但还不足以穿透F层。

一般说

来，10到20MHZ的频率满足此要求。

但到晚上，这同一频段的无线电波又会穿透F层进入外太空。

通常，远

距离夜间通信最有效的频率为3～8MHZ。

影响大气电离的因素

　太阳辐射的强度是周期性变化的，故电离层的电离浓度也是周期变化的。

我们可以根据如每天时间的变化和

季节变化来预知太阳的辐射强度，并使设备适应此变化以便最佳利用电离作用。

　春夏白昼较长，电离较强。

当天波穿越电离密度高的D层和E层时会被吸收衰减，致使多数高频段的通信

距离缩短。

　秋冬白昼较短，D层和E层电离较弱。

较低频率容易穿过这样的弱电离层。

因此，到达F层的信号较强

，经反射可达到较远距离。

　另一个长周期性变化源于11年一度的太阳黑子活动。

太阳黑子爆发的辐射造成的电离密度更大。

太阳黑子

越多，电离作用越强。

在太阳黑子活动较弱的年份，由于E层和F层的电离密度太弱，不足以将信号反射回地

球，故一般不用20MHZ以上频率。

不过，在太阳黑子活动的高峰期，可使用30MHZ以上频率实现全球通信

……

高频无线电系统的组成

　对电波传播有了总的认识，再来看看电波是怎样产生的。

高频无线电系统主要有发射机、接收机和天线三大

部分组成。

许多现代无线电设备将发射机和接收机合并为一个单元，叫做无线电收发机[1]。

大型固定系统

的发射台和接收台一般设在不同地点，通常是由另一个远地台控制。

1发射机

　发射机的结构虽变化多端，但它们都是由激励器和功放组成。

激励器中的载波的幅度、频率或相位受来自

信号源（例如麦克风）的较低频率信号的调制。

已调信号再变换为发送频率。

在经电缆将其送往发射天线之前，

功率放大器要将信号的输出功率提升到发射机所需的瓦特数。

发射机可能还包含用于清理输出信号的滤波器。

使

用带通滤波器可除去噪声、寄生信号和激励器产生的谐波，或源于功放输出的谐波。

这样可降低对邻近信道的干

扰。

2接收机

　所有现代高频接收系统都由射频输入滤波/放大器，一组频率变换器以及中频放大器，解调器，和本地振

荡频率合成器组成。

工作时，接收机选择所需信号，将其放大到适当电平，经过解调恢复原来信息（解调是从已

调波恢复原始调制信号的过程）。

在当代无线设备中，这些功能中多数都是数字化的。

　为了滤除噪声和无用信号，有时可在射频输入级加入一个可调预选器（一种带通滤波器）。

然后将经过滤波

的信号放大并经频率变换后再进一步处理。

　滤波处理还不止此。

典型情况下，接收信号会在几个不同的中频经过滤波和放大。

中放级的放大倍数依接收

信号的强弱而变。

例如，为了输出语音或数据，解调器输出音频（基带）信号送到相应设备。

同时，因为输入信

号的强度大小不等，解调器可产生一个正比于射频输入信号电平的电压，将此电压作为自动增益控制信号反送到

射频放大器和中频放大器，以保证解调器的输入大小适当。

3天线

　天线是无线通信中至关重要的组成部分之一。

　特性和参数

　描述天线特性的最常用术语是阻抗、增益、辐射模式、出射角[2]和偏振。

　每一个天线都有一个输入阻抗，它表征接到发射机上的负载。

输入阻抗值取决于许多因素，如天线设计、

工作频率以及天线相对于周边物体的位置。

　无线电通信的基本要求是要在所需的地点和时间，寻找尽可能多的动力产生并发射信号。

大多数发射机都是

设计成能高效地向50欧姆（欧姆是电阻单位，其符号为）负载提供最大功率。

有些天线，如对数周期天线

[3]可以在某个宽频带范围内对发射机呈50欧姆负载，这类天线一般可直接连接到发射机。

但其他天线，例

如偶极子天线、鞭状天线、长线天线等，其阻抗随频率和周围环境的变化很大。

在这些情况下，要使用天线调谐

器（天线耦合器），将其置于发射机和天线之间，以改变天线对发射机呈现的负载特性，才能将发射机的输出功

率尽可能多的传送给天线。

　天线增益是天线方向性（将辐射能量向某个特定方向聚焦）的计量单位。

其大小是将该天线接收到的信号

电平与一个全向天线（其辐射在各方向均等）接收到