无线电基本知识.docx

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无线电基本知识

无线电基本知识

授课地点

8116台总值班室

授课时间

2012年9月25日

授课人

王富荣

实到人数

人

主

要

容

什么是波？

波是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。

正弦波：

正弦波是频率成分最为单一的一种信号，这种信号的波形是数学上的正弦曲线。

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（与周期是倒数关系）、初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）。

频率：

声波或交变电流（或电压）在单位时间完成周期性变化的次数，称为频率，单位:

赫芝（Hz）。

例如；交流市电的频率为50Hz；声音信号的频率围为20Hz-20000Hz；我国所处地区中波广播发射信号的频率围为526.5-1606.5kHz,我国调频广播发射信号的频率围为87-108MHz。

复杂信号的频率成分：

一般信号（例如语音信号和音乐信号等）都是由许多不同频率、不同幅度的正弦信号组成的。

反过来说，一个复杂信号可以分解为许多不同频率、不同幅度的的正弦信号。

为分析问题简单起见，通常使用单一频率的正弦信号。

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，振动状态传播的距离恰是一个波长。

波长反映了波在空间上的周期性。

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

波速：

单位时间波形传播的距离，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（温度为150C时，温度升高时略有增加）。

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：

V=λ·f

电磁波：

电磁波是在空间传播的交变电磁场，即电磁波是由交变电场和交变磁场构成的。

从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。

无线电波和光线、X射线、γ射线等都是波长不同的电磁波。

由于磁波不需要借助导线，在空间就可以传播，因此也称为无线电波。

电磁波的波长从最长的无线电长波，到中波，短波，微波，然后是红外，可见光，紫外线，X光，直到波长最短的伽玛射线。

怎样产生电磁波波？

利用电磁波进行通信的设备，都是靠振荡电路产生电磁波的，振荡电路是一种可以产生一定频率的振荡电流的电路。

经过相应的处理，最后利用天线来发射电磁波。

无线电波段划分

什么是调制？

振荡电路产生的电磁波是高频振荡，节目信号的频率（例如音频信号）比较低，为了传输节目，用节目信号控制高频振荡的参数（振幅、频率或相位），称为调制。

通过调制，节目信号的频谱就搬迁到高频的围。

一方面可以实现有效传输，另一方面通过安排不同的载波频率，就将不同的节目安排在不同的频道（频率指配），不会发生相互干扰，便于接收端通过选择频率得到相应的节目。

常用的调制方法有调幅、调频和调相。

什么是天线？

是一种变换器，在发射端，发射机产生的高频信号通过馈线或馈管送往天线，通过天线变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换，大大增大了电磁波的传播效率。

第二单元广播

一、调幅广播

1、什么是调幅广播？

由振荡电路产生的高频振荡信号的频率和幅度是固定的，这种信号称为“载波”，它是不携带信息的；通过相应的方法，控制高频振荡的幅度，让其振荡的瞬时幅度随着声音信号的变化规律线性变化，那么这样的高频振荡就携带有声音信息，称为调幅度，简称调幅。

经过调幅的电波叫调幅波。

它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和所传递的信号波形相似。

接收机通过对调幅波包络检波（解调），就能恢复出声音信号。

2、调幅原理

调幅原理方框图

3、调幅波的解调

调幅波的解调通常使用包络检波器，包络检波器由非线性器件和低通滤波器组成。

检波器的输入信号为调幅波，输出信号就是发射端的调制信号，即节目信号。

4、中波广播

中波广播属于调幅广播（AM广播），是载波频率处于中波波段的广播。

依据国际电信联盟（ITU）的规，在、港澳、中国大陆所属的第三区（Region3）中，中波广播使用526.5kHz–1606.5kHz的中频频段，各频道中心频率数字为9的倍数，自531kHz–1602kHz，频道间隔为9kHz。

美洲所在的第二区（Region3），则使用520kHz–1,610kHz，频道间隔10kHz。

中波广播白天依靠地波传播，夜间靠地波和天波传播。

5、短波广播

短波广播是载波频率围处于2.3MHz-27MHz（在该围中，有若干个频段作广播用，有些频段是安排给通信或其他应用）的短波波段的调幅广播。

无论白天和夜间，短波电波的传播是通过电离层的反射传播的，因此，传播距离很远，特别适合用于国际广播。

6、广播信号传输系统

（1）广播节目制作与播出中心

主要设备和系统；话筒、录音机、调音台、监听设备中央控制系统等

话筒（麦克风，传声器）：

声电转换器件，它将声音信号变为音频电信号。

广播节目可分为语言节目与文艺节目两大类，经话筒得到的音频电信号可以直接通过广播信号传输系统传送（称为直播），多数情况下是通过录制载体记录，在需要播出时重放。

特别是质量要求很高的文艺节目，有比较复杂的节目制作流程。

有了录制载体，也便于节目交换和随时调用。

录制载体：

盘式磁带盒式磁带循环磁带激光唱片硬磁盘硬光盘等

播出形式：

直播、录播和转播。

（2）节目源的传输

将广播节目从广播中心送往地处郊区的发射台，70年代以前主要是通过音频电缆（数百公里以外的发射台，依靠使用定向天线的短波传送）。

后来采用微波和卫星技术以及光缆。

（3）发射台

对于大型发射台来说，有很多发射机，使用不同的频率对不同的覆盖区域发射很多套不同的节目。

这样的发射台就通过自己的节目调度中心，将通过上述手段得到的广播节目按照节目运行时刻表分配到相应的发射机的信号输入端。

最后，通过发射机处理，其输出信号经天线交换系统和馈线，送往天线发射。

通过电磁波传送到听众的接收机。

7、发射机的系统组成

中、短波发射机是调幅发射机。

实现调幅可以通过不同的方式。

发射机主要由以下系统组成：

射频系统、音频系统、控制系统、冷却系统、监测系统和电源系统。

8、调幅广播接收机

（1）、早期最简单的收音机——矿石收音机

矿石收音机结构简单，不需要供电电源，没有对信号放大的能力，通常只能接收信号比较强的广播电台的广播，用耳机收听。

矿石收音机需要的元器件少，一般仅需要一副线圈，一个可变电容，一个检波器（矿石-氧化亚铜，具有单向导电性，相当于一个晶体二极管），一个固定电容（可以省略）和一副高阻抗耳机。

因不使用放大器，无信号失真因素，矿石收音机的音质很好。

由于依靠天线接收无线电波的能量，天线越长、越高越好。

工作原理：

L1、L2分别是线圈的初级和次级，C1是可变电容器，改变初级线圈的抽头和C1选择电台（谐振于电台的载波频率），经D1（矿石-氧化亚铜）检波后，由高频旁路电容C2滤掉高频成分，耳机中得到的便是音频电流（含有直流成分）。

（2）、超外差式收音机

超外差式收音机电路

混频电路

工作原理

天线接收到的高频信号经调谐电路进行频率选择（设选择的调幅波的载波频率为fS）和放大后送入混频器,与本地振荡信号（频率为fL）在混频器中混合，产生出许多组合频率成分。

经带通滤波器（收音机常称为中周）滤波，选择出频率固定的所谓中频信号（载波频率为fI），并进行放大。

选择收听不同的电台，就有不同的fS，相应也有不同的fL，但二者的差fI总是固定的，通常为465kHz，即不论接收什么调幅电台的信号，通过混频处理，都变为载波频率为465kHz的调幅波。

然后，经过包络检波器检波，就获得广播节目信号，经低频放大器放大后，通过扬声器放音。

二、调频广播

1941年美国开始商业调频广播。

1959年，中央广播事业局广播科学研究所与广播器材厂合作，试制出中国第一部调频广播发射机，并在试播。

美国于1961年调频立体声广播研发成功。

我国台于1979年采用导频制在我国首次试播了立体声广播。

1、什么是调频波？

调频波的振幅不变，瞬时频率随着音频调制信号的变化规律而变化。

1941年美国建立起世界上第一个调频电台。

调频广播工作频段：

VHF（视距传播）；

我国调频广播使用的频率围：

87-108MHz；

调频时载波的最大频偏为±75kHz。

调频广播的主要优点是：

抗干扰能力强，音质好（失真小，传送的音频信号最高频率可达15kHz）。

2、怎样产生调频波？

用音频调制信号控制电抗元件（通常为变容二极管）的参数，便可产生振荡频率随调制信号变化的调频波。

现在应用的电抗元件是变容二极管。

3、接收机怎样解调调频波？

频率解调器（频率检波器），也称鉴频器。

实现频率解调的方法有三种。

过去常用波形变换鉴频器，现在常用脉冲均值鉴频器和脉冲记数式鉴频器。

　波形变换鉴频器原理（调频波→调频调幅波→包络解调器→音频调制信号）：

4、调频广播发射台系统

5、调频广播发射机

6、调频广播接收机

混频器的作用与调幅接收机相同，不过这里的中频信号为10.7MHz。

限幅器用来消除调频波的幅度干扰。

7、调频立体声广播

（1）什么是立体声？

人们利用双耳能够判断声源的方位和空间分布，这就是“双耳效应”。

能使听者获得空间分布感觉的系统称为立体声系统，它由适当布局的话筒、传输通道（有线或无线）和扬声器（喇叭）组成。

最简单的立体声是容易实现的左右两个声道的两声道立体声。

（2）、最早的立体声广播实验

最早的立体声广播是利用中波调幅广播进行实验的。

方法：

两台不同频率的发射机分别传送立体声信号的L和R声道信号，用两台收音机分别接收不同频率的发射机的信号，各自的扬声器分别重放L和R声道信号。

缺点：

频谱和设备利用不经济；立体声质量差，两个传输通道分别传送L和R，随不会发生串话，但很难保证L和R信号之间固有的幅度关系和相位关系。

因此，未能得到实际应用。

（3）、什么是调频立体声广播

早期的调频广播都是单声道广播，也就是说传送的是节目信号的左右信息（用Ｌ和Ｒ表示）的和信号（用Ｍ＝Ｌ＋Ｒ表示），收音机扬声器播放的声音听起来就不会有立体感。

世界大多数国家的调频立体声广播使用的制式是导频制。

实现方法：

发射端原理

节目信号的L和R送入立体声编码器，通过编码，形成立体声复合信号。

立体声复合信号由三部分组成：

和信号Ｍ，处于30Hz-15kHz的频率围（称为主信道）；差信号S信号对38kHz的副载波进行抑制载波调幅，上下边带占据23kHz-53kHz的频率围（称为副信道）；19kHz的导频信号。

进行立体声广播时，将立体声复合信号作为调制信号，对发射机射频载波（处于87-108MHz围）调频。

接收端原理

立体声广播时，调频接收机解调器（鉴频器）输出的便是立体声复合信号。

将其送入立体声解码器，通过解码处理，最终得到左（L）和右（R）信号，分别通过左右两个扬声器放音。

当用单声道接收机接收立体声广播时，由于它没有立体声解码器，只能恢复出主信道信号（和信号），因此听觉跟单声道广播一样，没有立体感。

（4）调频立体声广播接收机