防汛无线电通信技术培训讲义学习资料.docx
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防汛无线电通信技术培训讲义学习资料
防汛无线电通信技术培训学习资料
（2008年7月）
第一部分基础电路
一、直流电路
（一）电路的概念
电流经过的路径称为电路。
最简单的电路由电源、负载和连接导线组成。
电路分为外电路和内电路。
从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路称为外电路。
电源内部的通路称为内电路。
1、电流：
电荷有规则的定向运动称为电流。
规定以正电荷移动的方向为电流的方向。
电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面的电量称作电流强度，以字母I表示。
电流强度的单位是安培，若在单位时间内通过导体截面的电量为1库仑，则电流强度就是1安培。
用下式表示：
I=Q/t
2、电位：
电场力把单位正电荷从电场中的某点移到参考点所做的功，称为该点的电位。
在电子设备中，通常以机壳等公共点作为参考点，便于比较各点电位。
3、电压：
电场中两点间的电位差称为电压，它是衡量电场做功本领大小的物理量，电压的方向规定为由高电位指向低电位。
（二）电阻
当电流通过金属导体时，作定向运动的自由电子与金属中的带电粒子发生碰撞而产生导体对电荷的定向运动阻碍作用。
电阻也就是反映导体对电流起阻碍作用大小的一个物理量，通常用字母R表示，单位为欧姆（Ω）。
（三）欧姆定律
流过导体的电流强度与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比，这一规律称为欧姆定律。
它揭示了电流、电压、电阻三者之间的联系，是电路的基本定律之一。
其计算公式为
R=U/I
（四）电路的工作状态
1、通路状态
通路就是电路中的开关闭合，电路及负载中有电流流过。
即指设备处于负载工作状态。
根据负载大小，又分为满载、轻载、过载三种情况。
2、短路状态
指外电路被阻值近似为零的导体联通，此时电源处于短路状态，短路状态时极易发生烧毁设备、电源及人身事故等。
工作中必须严格防止，避免发生。
3、开路状态
开路就是指电源两端或电路某处断开，电路中没有电流通过，电源不向负载输送电能，对于电源而言，此时电路处于空载状态。
（五）简单直流电路计算
1、电阻的串联电路
在电路中，两个或两个以上的电阻按顺序一个接一个联接成一串，使电源只有一条通路称为电阻的串联电路。
（1）串联电路中流过每个电阻的电流相等。
即：
I=I1=I2=I3=……In
（2）电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和。
即：
U=U1+U2+U3……+Un
（3）串联电路的等效电阻（总电阻）等于各串联电阻之和。
即：
R=R1+R2+R3……+Rn
2、电阻的并联电路
将两个或两个以上的电阻一端连在一起，另一端也连在一起，使每个电阻两端都承受同一电压的作用，这种联接方法称为电阻的并联。
（1）并联电路中各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压。
即：
U=U1=U2=U3……=Un
（2）并联电路中的总电流等于各电阻中的电流之和，即：
I=I1+I2+I3……+In
（3）并联电路的等效电阻（总电阻）的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即：
1/R=1/R1+/1/R2+1/R3……+1/Rn
（4）电阻的混联电路
计算电阻混联电路时，要根据电路的实际情况灵活运用串联和并联电路的知识，一般先求出并联或串联部分的等效电阻，逐步化简，求出总的等效电阻，计算出总电流，然后再求各部分电压、电流和功率等。
（六）复杂直流电路计算
复杂直流电路指不能用电阻的串、并联进行化简的电路。
复杂电路中有支路、节点、回路、网孔等结构特点。
分解复杂电路通常有支路电位法、节点电压法、戴维南定理和叠加原理等。
1、基尔霍夫第一定律（节点电流定律）
根据电流的的连续性原理可以得到：
在电路中的某一节点，流进节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
即：
ΣI入=ΣI出。
如图：
于是可得：
I1+I4=I2+I3+I5
2、基尔霍夫第二定律（回路电压定律）
根据基尔霍夫第二定律可知，在电路中的任何闭合电路中，各段电压的代数和等于零。
即：
ΣU=0
二、电容器
电容器即指储存有电荷的容器。
是由两块金属导体间隔以绝缘介质，并引出电极而形成的电子物体，计量单位为F（法），通常用字母C表示。
1、电容的并联
（1）若干个电容并联后其等效电容量（总电容量）等于各个电容的容量之和。
即：
C=C1+C2+C3……+Cn
（2）每个电容的两端承受的电压相等，并等于电源电压。
即：
U=U1=U2=U3……=Un
2、电容的串联
（1）串联后电容的等效电容（总容量）C的倒数等于各个电容的倒数之和。
即：
1/C=1/C1+/1/C2+1/C3……+1/Cn
（2）总电压U等于每个电容器上的电压之和，
即：
U1=C2/C1+C2·UU2=C1/C1+C2·U
三、电路计算例题：
（一）电压、电流、电阻之间的关系
电压以U表示、电流以I表示、电阻以R表示。
则：
R=U/I
（二）R、C（电容）电路计算：
1、计算下图从a、b端向右看的R值
2、计算下图a、b端向右看的电容量C值
3、计算下图a、b端向右看的R总值（图标阻值为Ω）
4、计算下图中的Ucd、Ubd值
已知U=300伏，R1=150欧，R2=100欧，R3=50欧。
（三）晶体管放大器电路
1、分压式电流负反馈偏置放大电路中元器件的作用。
（1）Rb1、Rb2为基极分压电阻，为晶体管提供稳定的静态工作态。
（2）RC为集电极电阻，为集电极提供合适的直流工作电压。
并与晶体管输出的交流信号合并，以完成放大电压作用。
（3）Re为反馈电阻，它把集电极电流的变化转变成发射极电压的变化，并与基极电压比较，从而达到调整基极电流的目的。
（4）C1是放大器的输入电容，起隔直流稳定静态工作点作用。
（5）C2是放大器的输出电容，起隔直流作用，以保证交流信号通道，防止负载（RL）影响放大器的静态工作点。
（6）Ce是旁路电容，其作用是使交流信号通过它从发射极直接入地，而不受Re的影响。
（7）RL是放大器的负载等效电阻。
（四）识图解答电路
1、下图是什么电路，有哪几部分组成（划虚线分开说明）？
该图为整流稳压稳流电路。
2、下图（a）为简易限幅电路，输入波形如图（b），请画出输出波形图。
输出波形如图（C）
四、逻辑门电路
逻辑门电路广泛应用于数字控制系统、电子计算机等设备中。
逻辑门电路一般都具有多个输入端、一个输出端，它的输入、输出端都只有两个状态，即高电平和低电平或开和关。
它的条件（变量）和结果（函数）只能取“0”和“1”两种值。
“0”和“1”表示的是两种不同的状态。
逻辑电路多种多样，但总是由一些基本逻辑电路组成，最基本的逻辑电路有“与”门、“或”门、“非门”，以及“与非”门和“或非”门电路等。
本次培训只介绍“与”门和“或”门两种电路。
（一）与门电路
1、与逻辑
与逻辑又称逻辑乘。
与逻辑表示的逻辑关系为：
只有当决定一件事情的各种条件全具备后，这件事情才能发生。
右图为两个串联开关A、B和灯泡Y组成的电路。
由图可见，只有A、B都接通时灯才亮。
若以开关接通为条件，灯亮为结果，则开关A、B和灯状态之间关系为与逻辑。
其逻辑关系和“0”、“1”表示的真值如（a）、（b）表：
2、与门电路
能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。
下图所示为二极管与门电路，该电路有一个输出端和两个输入端，其中A、B为输入信号、Y为输出信号。
（1）当A、B都处在低电平零伏时。
D1、D2都处在导通状态。
如忽略二极管正向压降，则Y端被箝制在零伏，输出低电平。
（2）当A处在高电平3伏、B处在低电平零伏时。
D2优先导通，Y被箝位于零伏，D1处反偏电压而截止。
（3）当A处在低电平零伏、B处在高电平3伏时。
D1优先导通，输出Y被箝位在零伏，D2处反偏电压而截止。
（4）当A、B都处在高电平3伏时。
D1、D2都导通，如忽略二极管正向压降，则输出Y电位基本与A或B端相同，即Y为高电平。
上述分析可知：
只有A和B输入端全部是高电平3伏时，输出端Y才是3伏。
A和B输入端只要有一个或一个以上是低电平零伏时，输出端Y就是低电平零伏。
与逻辑表示方法：
（二）或门电路
1、或逻辑
或逻辑又称逻辑加。
其逻辑关系为：
在决定一件事情的各种条件中，至少具备一个条件这件事情就会发生。
上图为两个并联开关A、B和灯泡Y组成的电路。
由图可见，只要开关A、B和灯泡Y组成的电路。
由图可见，只要开关AB中有一个接通，灯就会亮；AB全部断开时灯才不会亮。
若以开关接通为条件，灯亮为结果，则开关A、B与灯亮的关系为或逻辑。
若以“1”表示满足逻辑条件，“0”表示不满足逻辑条件，其逻辑关系和真值表如下：
（a）逻辑关系表（b）或逻辑真值表
输入
结果
AB
灯Y
通通
断通
通断
断断
亮
亮
亮
不亮
条件
结果
AB
灯Y
11
01
10
00
1
1
1
0
2、或门电路
能实现或逻辑功能的电路称为或门电路。
右图为二极管或门电路。
（1）当A、B都处在高电平3伏时。
D1、D2导通，Y输出高电平3伏。
（2）当A为3伏、B处0伏时。
D1伏先导通，Y输出3伏。
（3）当B处3伏、A处0V时。
D2优先导通，Y输出3伏。
（4）当A、B都处0伏时，Y输出0伏。
由此可知，只要AB输入端有一个或一个以上为高电平时，输出端Y就是高电平。
只有输入A和B都是低电平，输出Y才为低电平。
其逻辑关系如表（a）、（b），这正是或逻辑关系。
输入
输出
AB
Y
3V3V
0V3V
3V0V
0V0V
3V
3V
3V
0V
输入
输出
AB
Y
3V3V
0V3V
3V0V
0V0V
3V
3V
3V
0V
（a）逻辑关系（b）真值表
第二部分无线通信原理
一、通信知识
1、通信的目的是一地向另一地传送含有消息的信息。
例如：
书信、电话、电报、电视、广播等，都是传递消息的方式。
2、利用“电”来传递消息的通信方式称为电通信。
电通信一般可分为两大类：
一类称为有线电通信，一类称为无线电通信。
（初）
3、用电信号来传递信息，具有电量容易产生和控制，并且能与非电量比较容易的互相交换等优点。
（中）
4、信号是运载信息的工具，信息是信号所包含的具体内容。
（初）
5、有线电通信：
即消息传输是利用导线作为传输媒质来完成的通信方式。
这里的导线可以是架空明线、电缆、光纤及波导等。
（初）
6、无线电通信：
是采用无线电波在空间传播来达到传递消息的通信方式。
（初）
7、无线电通信类型：
（初、中）
（1）根据传送消息的不同，可分为无线电话、无线电报、传真、电视、广播等。
（2）根据调制方式不同，可分为调幅通信和调频通信。
（3）根据传送信号不同，可分为模拟通信和数字通信。
（4）根据同时传递信息量多少，可分为单路通信和多路通信。
8、调幅制无线电通信。
（初、中）
高频振荡（载波）的振幅随控制信号电压变化的调制方式，叫做“调幅制”。
经调幅后的已调波信号称为调幅波。
调幅制无线通信设备简单、带宽窄，但抗干扰性能差。
9、调频制无线电通信。
（初、中）
高频振荡的频率随着控制信号变化规律而变化的过程称为调频制。
相应的已调信号称为调频波。
调频波的基本特征是载频振荡幅度保持不变，振荡频率则随着控制信号电压（称调制电压）的大小而变，所以具有较高的载波功率利用系数以及抗干扰性能力强等一系列优点。
10、单路通信，在通信线路上只传送一路信息称为单路通信。
（初）
11、多路通信，是指利用一条公共通信线路，同时传输若干路相互无关的信息。
为了使线路能进行多路传输时而不互相发生干扰，就需要使各路信号具有不同的特征，以使在接收端能根据这一特征区分出各路信号。
目前，广泛采用的区分方式有两种。
（1）频分制；
（2）时分制。
（中、高）
12、模拟信号是以电信号的幅度（或频率、相位）变化来模拟实际物理量的变化，模拟信号一般都是连续信号。
（中）
13、模拟信号变换成数字信号通常被称为模/数转换（A/D），反之为数/模转换（D/A）。
14、无线通信形式按运用方法一般可分为单向通信、双向通信、多向通信三种类型。
（初、中）
15、无线通信一般有双工、单工、半（准）双工三种工作方式。
（中）
单工通信又可分为同频单工、异频单工两个类型。
二、电磁波：
1、无线电磁波实际上就是在空间以一定速度传播的可变电磁场。
（中、高）
根据麦克斯伟理论，其产生的基本原理是：
变动的电场产生变动的磁场，而变动的磁场又产生新的变动电场，如此周而复始，连续不断地发展下去，就形成了电场和磁场的交替运动，这就是常说的电磁波。
2、无线电波传播一般具有直射、绕射、反射、折射、吸收等几个主要传播特征。
（初、中）
3、无线电波具有地面波、天波、直射波、散射波等几种传播方式。
（初、中）
4、无线电波能量的扩散与吸收。
（高）
当天线幅射总能量一定时，电磁波离开天线后，随着传播距离的增加，电磁波能量的分布面积也越来越大，因而形成离开天线距离越远，空间电磁波能量越来越弱的现象（电波衰耗）。
从以下关系式中
（PT（W）=幅射功率d（M）=天线E0=电场强度（v/m）），
可以看出，电场强度与传播距离成反比关系。
5、频率从几十千赫至几万千赫的电磁波，都属于无线电波，无线电波在自由空间中传播的速度C是每秒30万公里，亦即3×108米/秒，电波在一个振荡周期T内的传播距离叫做波长，通常用符号λ表示，电波的波长λ、频率F和传播速度C的关系可用下式表示：
λ=C·T=C/F（中、高）
6、直射波具有以下几个特点：
（中、高）
（1）通信距离通常在视距范围内；
（2）接收点的场强有波动现象；
（3）受地形、地物影响较大；
（4）受天电干扰少。
三、通信设备
1、发信机的基本任务（高）
（1）产生高频正弦波振荡——把直流能量转变为高频交流能量。
（2）调制——把要传送的信息“寄载”于高频振荡器或频率合成器产生的载波上。
（3）通过发信机天线，把带有信息的已调波信号以电磁波的形式幅射到空间去。
2、发信机主要电性能指标：
（高）
（1）输出功率；
（2）效率；
（3）频率准确度和稳定度；
（4）残波幅射。
3、收信机的基本任务：
（高）
（1）从空中各种电信号中选出所需的信号；
（2）把已调的高频信号变换成低频信号并且尽量保持低频信号的性质、波形与发信机中调制信号的性质和波形完全一致；
（3）放大外来信号。
4、收信机主要电性能指标：
（高）
（1）灵敏度；
（2）选择性；
（3）保真度；
（4）频率稳定度。
5、天线的主要作用：
（中、高）
（1）幅射和接收电磁波；
（2）能量转换。
6、天线的主要技术参数：
（中、高）
（1）效率；
（2）方向性系数；
（3）增益系数；
（4）方向图；
（5）输入阻抗；
（6）工作频带。
7、超短波通信常用天线种类：
（中）
（1）T型天线；
（2）同轴偶极天线；
（3）布朗天线；
（4）引向天线；
（5）全向高增益天线。
四、组网技术：
首先要进行组网设计，根据频率资源（频段、组别）、地形情况、通信服务范围、通信容量、业务种类等进行科学技术论证，确定无线通信网络结构。
1、按通信关系可分为：
（中）
（1）纵式网；
（2）横式网；
（3）混合式网。
2、按工作方式可分为：
（高）
（1）单工网；
（2）双工网；
（3）半双工网。
3、按频率使用可分为：
（高）
（1）单频网；
（2）双频网；
（3）多信道网。
4、移动通信按区域划分，一般可分为：
（中、高）
（1）大区域制；
（2）小区域制。
5、无线通信网络中的干扰及防止：
（高）
（1）同频干扰；
两台通信设备工作于相同频率信号时所造成的干扰。
可采用使两台相同频率信号设备之间的最小距离应是通信距离的4——5倍。
（2）邻频干扰；
来自于相邻频道信号的干扰，一般可采取提高通信设备的设计要求和技术指标来实现。
（3）发信机噪声；
由发信机自身产生的噪声而发生的干扰，解决办法为：
一要给振荡器的供电源加装滤波装置；二要减少倍频次数。
（4）发信机寄生幅射和收信机寄生灵敏度；
由于发信机的多级倍频器的非线性的滤波特性的不完善，在发信机的输出端将产生许多寄生物称为寄生幅射。
克服办法是：
使用高性能滤波器；改变倍频顺序和减少倍频次数；避免发信机后面各级过载等。
接收机接收其它不需要频率信号的能力，称为寄生灵敏度或寄生影响，为了减少这种影响，应提高收信机选择性；减少倍频次数。
（5）灵敏度抑制；灵敏度抑制是当收信机接收低电平有用信号时，邻近干扰信号也同时进入收信机，则收信机解调输出噪声增大，接收灵敏度下降，一般需要电路的改进：
一是降低中频级前的增益，二是降低本振噪声，三是中级之前加陡峭滤波器，四是提高高频部分选择性。
（6）互调干扰。
互调干扰是由传输电路的非线性引起的，互调干扰也是无线电通信中最大的干扰，通常可分为三类：
第一类：
发信机互调；
第二类：
收信机互调；
第三类：
锈栓效应。
一般解决办法有：
一是增大各通信设备间的藕合损耗，二是增大设备的线性度，压低互调分量电平，三是选择无互调频率序列，四是分区协商使用频率，五是利用分集接收技术，六是采用收发不同频率体制。
五、数字通信（初）
如果电信号的参量对应于模拟消息可连续取值的，称为模拟信号，该参量是采用离散取值的称为数字信号。
1、数字信号一般采用二进制（或称二元制），其幅度取值只能取两种，如“1”和“0”。
常用数字信号码有，单极性码、双极性码、单极性归零码、双极性归零码、差分码等，称为数字基带信号。
（中、高）
2、对基带数字信号调制方法一般有两种。
（中、高）
一种是直接调频法，将基带信号直接调制在载波上。
常见的有振幅键控（ASK），移频键控（FSK），移相键控（PSK），最小移频键控（MSK），高斯型最小移频键控（GMSK），平滑调频（TFM）等几种。
另一种为二次调频法，先将基带信号一个较低频率的副载波进行一次调制，然后把经过一次调制副载波信号进行第二次调制（变频）。
再搬移至发射载频上。
3、模拟信号与数字信号工作原理对比示意图。
（中、高）
4、数字通信特点：
（中、高）
（1）抗干扰能力强；
（2）传输质量高；
（3）保密性强；
（4）通用灵活。
5、模/数转换：
（中）
一般采用两种调制技术：
一是脉码调制（PCM），其工作原理为：
（1）取样；
（2）量化；（3）编码。
二是增量调制（△M）。
第三部分无线通信设备原理
一、发信机基本工作原理
（一）发信机一般由主振器或频率合成器、调制器、倍频器、功率放大电路和语音放大电路等几部分组成，其方框图如下：
1、主振器或频率合成器：
它的作用是产生载波信号。
它一般采用石英晶体振荡或频率合成技术来获得高稳定度的振荡频率。
2、调制器：
它的作用是用频率300~3000HZ的语音调制信号，对主振信号进行频率或相位调制，达到把语音信号“寄载”于高频载波上的目的。
3、倍频器：
它的作用是将主振器的频率提高到发信机的工作频率上，同时达到所需频偏。
4、功率放大电路：
它的作用是对倍频器输出的主频信号进行功率放大，使发信机输出信号功率达到额定值。
5、语音放大电路：
它的作用是对语音调制信号进行预处理。
它包括语音放大、瞬时频偏控制（IDC）和低通滤波三部分。
6、天线转换电路：
它的作用是根据发话的动作，自动将天线转换于发信或收信状态。
7、自动频率控制（APC）电路：
它的作用是自动控制发信机输出功率由于电源电压变化或其它原因而引起的变化，使之接近或等于发信机额定功率值。
8、输出低通滤波器：
它的作用是抑制发信机输出信号的谐波分量，以减少对其它频道工作的无线通信设备造成的干扰。
（二）振荡器
振荡器按其输出波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；按选频网络元件的不同有LC振荡器、RC振荡器和石英晶体振荡器等。
无线话机中一般采用LC正弦波振荡器或石英晶体正弦波振荡器等形成。
1、LC振荡器又分为电容三点式振荡器、克拉泼振荡器。
2、石英晶体振荡器：
用石英晶体代替振荡器LC网络中的电感来组成晶体振荡器，可以削弱元器件参数变化对振荡频率的影响，进一步提高频率稳定度。
（三）调角制的基本原理
载波的频率和相位按调制信号而变化的调制方式称为频率调制或相位调制总称调角制。
高频振荡的频率、相位随控制信号电压变化，则分别称“调频”和“调相”相应的已调信号称为调频波和调相波。
1、调频波与调相波的区别有以下几点：
①调频波相位变化规律与调制信号电压相差90%，调相波相位变化规律与调制信号电压相同。
②调频波的频偏与调制信号幅度成正比，与调制信号频率无关；调相波的频偏与调制信号频率成正比。
③调频波的调制指数与调制信号幅度成正比，与调制信号频率成反比。
调相波的调制指数与调制信号幅度成正比，与调制信号无关。
2、调角制的优缺点：
①抗干扰性强；②频带宽；③发信功率利用程度高。
（四）倍频器
其基本工作原理是使晶体管运用于非线性状态，集电极电流呈脉冲工作形式。
由于脉冲电流的频谱中含有丰富的高次谐波，借助于输出谐振回路的谐振特性，把所需要的谐波分离出来，从而实现对输入信号频率的倍频。
其基本电路图如下：
（五）语音放大与辅助电路
语音放大电路是指从话筒到调制器输入端的整个低频电路。
它的作用是：
1、将话筒的微弱语音信号无失真地放大到调制器所需要的电平。
2、用瞬时频偏控制电路（IDC）防止放大信号进入调制器而产生过大的高频偏。
3、用低通滤波器降低调制语音的高频分量。
4、实现倍频器的预加重特性。
语音放大电路方框图：
二、收信机基本工作原理
（一）收信机一般由高频放大电路，本振频率源、混频器、中频滤波器、中频放大器、限幅器、鉴频器、静噪电路、低频放大电路和稳压电路等组成其方框图：
1、高频放大电路：
它的作用是将天线上接收到的、由调谐输入回路选择过的、微弱的无线电信号进行放大，然后送到后面的调谐回路进行选择，以提高整个收信机的选择性和灵敏度。
2、本振频率源：
它的作用是产生一个本机振荡的信号。
3、混频器：
它的作用是将高频放大电路送来的接收信号与本振信号，通过晶体管的非线性作用进行混频和调谐回路选择，产生出一个中频信号。
4、中频滤波器：
它的作用是分离不同频率的信号，选出中频信号，提高收信机的邻道选择性。
5、中频放大器：
它的作用是将混频器送来的中频信号进行放大和选择，以进一步提高收信机的选择性。
6、限幅器：
它的作用是对中频信号进行限幅处理，以消除掉叠加于调频信号之上的调幅干扰信号。
7、鉴频器：
它的作用是对调频信号进行解调，以得到与发信机中调制信号相同的音频信号。
8、静噪电路：
它的作用是抑制无线信号的机内噪音的一种电路。
9、低频放大器：
它的作用是将鉴频输出的音频信号进行足够放大，以推动耳机、扬声器或其它终端设备工作。
10、稳压电路：
它的作用是当收信机工作时，为各级电路提供稳定的额定的电源电压。
三、无线电通信设备的检测（以8JDE-18无线通信机为例）
（一）测量接收机灵敏度的方法（中、高级）
根据信噪比S+N+D/N测量法，如图所示连接测量设备：
试述其测试步骤。
1、若接收机有静噪控制电路，该置于不静噪位置。
2、以1KHZ标准测试音调制的射频信号加到被测接收机的输入端。
3、微调载频频率，使示波器显示1KHZ波形。
4、调整接收机音量控制电位器，使接收机输出功率为额定功率值的50%，记下此时音频电压表的读数为V1。
5、关掉射频信号发生器的调制信号，记下此时音频电压表的读数为V2。
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